Le photon ne se déplace pas à la vitesse de la lumière ! :D

[polf]

Un titre un peu provocateur, mais pas tant que ça, vous allez voir !
Je dis bien que le photon, même dans le vide, ne se déplace pas à la vitesse de la lumière !

Je vais vous présenter mon raisonnement, et j'aurai des questions pour ceux qui suivent !

Prenons un interféromètre de Young, fonctionnant dans le vide. On le configure avec une source capable
d'émettre photon par photon, un masque avec les deux fentes classiques, et un plan sur lequel on projette
le résultat d'interférence de l'onde du photon avec lui-même, superposition des ondes cylindriques sortant de
chaque fente après le passage du "masque".
Jusque là rien de particulier.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fentes_de_Young

Cette fonction d'ondes est causale, elle n'existe pas avant t=0 date à laquelle le photon est créé.
Cette fonction d'ondes se propage à la vitesse de la lumière. Là OK.
Enfin, derrière le front de propagation, qui avance à la vitesse de la lumière, l'onde est constituée
d'oscillations harmoniques d'amplitude stationnaire, car c'est ce que l'on obtient dans le vide en l'absence de
tout nouveau stimuli.

Sur le mur sur lequel on projette, on voit apparaitre, par accumulation des échantillons reçus dans
le temps, les franges d'interférences.

Les photons ont pour longueur d'onde lambda. La source est en S, les fentes en F1 et F2. On considère
par exemple un photon qui serait arrivé en M dans la 10eme frange à droite de la frange centrale.

S'il est arrivé au milieu de la 10ème frange, (avec SF1 = SF2) c'est que :
SF1+F1M = SF2+F2M + 10.lambda


A quel moment a-t-il frappé le mur sur cette frange ?
Si le photon avait "voyagé" à la vitesse de la lumière, il aurait frappé M à : t=(SF2+F2M)/c
Mais à ce moment là, l'interférence n'existait pas encore en M.

Si il arrive en M à : t=(SF1+F1M)/c alors il arrive au début de l'interférence en M mais a "voyagé" à
v = (SF2+F2M) /(SF2+F2M + 10.lambda).c donc moins vite que la lumière ...


Mais plus important encore.
Pour une onde causale comme celle-ci, le front d'onde, sauf sur la médiatrice de F1F2, ne comporte pas
d'interférences. Celles-ci n'arrivent qu'un peu plus tard.
1) Si la fonction d'onde s'effondrait dès le contact avec le mur, alors nous ne verrions aucune interférence !
2) Si au contraire le fonction d'onde s'effondre un peu plus tard, lorsque les deux composantes de la fonction d'onde ont
atteint M, alors le photon va plus lentement que la vitesse de la lumière !

Alors qu'en est-il ?
Sommes nous en 1), en 2), une combinaison des deux, ou bien quelque chose m'échappe-t-il ?

Merci de vos réponses / commentaires.
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[obi76]

Bonjour,

ce que j'en pense, c'est que vous ne pourrez pas expliquer les interférences avec une vision corpusculaire du photon. Vous avez nécessairement besoin d'un point de vue ondulatoire.

Et comment définissez-vous le moment où une onde touche un mur ?

Bonne soirée

[chaverondier]

Pour une onde causale comme celle-ci, le front d'onde, sauf sur la médiatrice de F1F2, ne comporte pas d'interférences. Celles-ci n'arrivent qu'un peu plus tard.
1) Si la fonction d'onde s'effondrait dès le contact avec le mur, alors nous ne verrions aucune interférence !
2) Si au contraire le fonction d'onde s'effondre un peu plus tard, lorsque les deux composantes de la fonction d'onde ont atteint M, alors le photon va plus lentement que la vitesse de la lumière !
Alors qu'en est-il ?

Ce qu'il en est, comme le signale OBI76, c'est que le photon a une certaine extension spatiale (ce n'est pas un point). Plus son impulsion est précise, plus il est "long". Cela découle des inégalités de Heisenberg.

[Zefram Cochrane]

Bonsoir,
Comment son impulsion pourrait être imprécise puisque la vitesse du photon est strictement égale a la vitesse de la lumière ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Nicophil]

Et alors ?
Ca n'empêche pas l'imprécision de l'impulsion.

[Deedee81]

Salut,

Ca n'empêche pas l'imprécision de l'impulsion.

+1

l'impulsion du photon c'est E/c. Donc incertitude impulsion = incertitude énergie (= incertitude fréquence ce qui est toujours le cas pour un photon "localisé" = paquet d'ondes) mais pas "incertitude sur c".