Question sur les fentes de Young

Garion · 12/03/2006 - 10h29

Bonjour,

Je me pose une question sur l'expérience des fentes de Young.

J'envoie un seul photon, son onde passe par les deux fentes, puis il se matérialise sur mon récepteur.

Si je mesure le temps entre l'émission et l'impact et que je multiplie ça par la vitesse de la lumière, quelle distance vais-je trouver ? La distance passant par la fente la plus proche ? Passant par la fente la plus éloignée Ou tantôt l'un, tantôt l'autre ? Ou bien encore autre chose ?

Merci d'avance.

Bar-Jojo · 12/03/2006 - 10h48

Salut.
C'est une question de mécanique quantique.
Si tu fais la mesure, tu aura plus de précisions sur la position de ton photon et, à cause (je crois) du principe d'incertitude d'Heisenberg, cela faussera l'expérience.
La mesure perturbe le résultat.
En faisant la mesure, tu n'observera plus de phénomène d'interférences sur ton écrant.

Cela doit pouvoir s'expliquer avec le spin du photon. Si tu le mesure, tu en fais une projection qui déterminera sa valeur pour les mesures suivantes, et cela fixera le photon dans un état quantique déterminé, ce qui est incompatible avec cette expérience.

J'espère ne pas avoir été trop confus.
Bonne journée.

Garion · 12/03/2006 - 11h01

Ben j'avoue ne pas trop comprendre. Je sais que si on place un appareil de mesure au niveau de la fente, cela perturbe le système et les interférences n'apparaissent plus.

Mais dans mon expérience, je ne rajoute aucun appareil de mesure entre l'émetteur et le récepteur. Dans l'expérience de base, on observe bien l'impact, donc on peut déterminer avec une certaine précision a quel moment il arrive, hors, si les fentes sont très espacés, la différence de trajet entre les chemins virtuels peut-être énorme (pourquoi pas des années lumières en considérant un cas extrème), hors, la précision de la mesure de l'impact qu'on observe a une précision forcément supérieure à des années, non ?

Pio2001 · 12/03/2006 - 11h31

Il y a une relation d'indétermination entre le temps et l'énergie.
Delta t Delta E >= h.barre/2 ou un truc comme ça.

Pour que le photon provoque une interférence, il faut que sa phase, c'est à dire son énergie soit très précise. L'instant de l'impact est alors indéterminé.

Si tu réalises une mesure de l'instant de l'impact, celui-ci devient déterminé, et l'énergie indéterminée. Or si l'énergie, donc la phase de l'onde, est indéterminée, pas d'interférence. Il est probable que rétroactivement, cela détermine la fente par laquelle il soit passé. Tu trouveras l'une ou l'autre.

Il n'est pas raisonnable de faire une expérience d'interférence avec des années-lumières de différence entre les deux trajets. On observe interférence lorsque la différence de distance entre les deux trajets vaut un multiple entier de la période de l'onde. Pour de la lumière visible, la première frange se produit lorsque la différence de durée entre les trajets est de l'ordre du millionième de milliardième de seconde.
Dans ton expérience, il faudrait une onde éléctromagnétique de fréquence inférieure au microHertz, qui mettrait un an à osciller ! La lumière a une fréquence de l'ordre du petaHertz.

chwebij · 12/03/2006 - 13h59

je rectifie un peu l'incertitude d'heseinberg;
on ne peut pas avoir une energie determiné et un temps indeterminé, c'est plutot on gagne de la precision pour l'un au detriment de l'autre

Garion · 13/03/2006 - 16h09

Envoyé par Pio2001

Si tu réalises une mesure de l'instant de l'impact, celui-ci devient déterminé, et l'énergie indéterminée. Or si l'énergie, donc la phase de l'onde, est indéterminée, pas d'interférence.

Je ne rajoute aucun appareillage supplémentaire susceptible de modifier le système et d'annuler ainsi les interférences. Si on peut voir les impacts dans l'expérience de base, rien n'empêche de mesurer le moment où ils ont lieu.

Il est probable que rétroactivement, cela détermine la fente par laquelle il soit passé. Tu trouveras l'une ou l'autre.

Ben si les interférences sont présentes, et que le photon est passé par la fente la plus proche, il y a un problème : l'information comme quoi la 2nd fente est ouverte s'est propagée plus vite que la lumière car la position de l'impact a été influencé par la fente la plus éloignée.

Il n'est pas raisonnable de faire une expérience d'interférence avec des années-lumières de différence entre les deux trajets. On observe interférence lorsque la différence de distance entre les deux trajets vaut un multiple entier de la période de l'onde.

C'était une expérience de pensée, et elle reste compatible avec les conditions que tu donnes.

Bon, personne ne peut me dire si l'expérience a été faite et quel est le résultat qui a été trouvé ?

deep_turtle · 13/03/2006 - 16h35

Pour que les interférences aient lieu, il faut que le temps de cohérence de la radiation utilisée soit plus grande que l'écart temporel entre les deux temps de parcours.

Or, ça veut justement dire que par une mesure du temps d'arrivée tu ne pourras pas dire par quel trou est passé le photon (la dispersion des mesures de temps est relié à la largeur spectrale utilisée, elle sera ici plus grande que la différence de temps de parcours dès que tu as des interférences !).

Garion · 13/03/2006 - 19h12

Ok, merci je comprend mieux.

Thwarn · 13/03/2006 - 20h03

Je crois, si j'ai bien compris ce que j'ai lu un jour ( et les physiciens diront si je me trompe ) que le principe d'incertitude ne permet pas de prevoir ce qu'il va se passer.

Mais si on envoie un photon avec une energie déterminée et qu'on mesure précisement l'instant de l'impact, on peut savoir par quel trou il est passé.
Et cela ne contredit pas le principe d'incertitude, car on fait tous ces calcules après ( alors qu'avant la mesure on ne savait pas, et on ne pouvait pas savoir.)

NB: je ne suis pas sur de ça, c'est à prendre avec des pincettes juste qu'à ce quelqu'un confirme ou infirme

Pio2001 · 13/03/2006 - 21h24

Envoyé par Thwarn

si on envoie un photon avec une energie déterminée et qu'on mesure précisement l'instant de l'impact, on peut savoir par quel trou il est passé.

Si on mesure précisément l'instant de son impact, on force son énergie à prendre une valeur mal déterminée. Instant de passage et énergie ne peuvent être présisément détermines ensemble. L'un exclut l'autre.

Garion · 14/03/2006 - 08h25

Envoyé par Thwarn

Je crois, si j'ai bien compris ce que j'ai lu un jour ( et les physiciens diront si je me trompe ) que le principe d'incertitude ne permet pas de prevoir ce qu'il va se passer.

Mais si on envoie un photon avec une energie déterminée et qu'on mesure précisement l'instant de l'impact, on peut savoir par quel trou il est passé.
Et cela ne contredit pas le principe d'incertitude, car on fait tous ces calcules après ( alors qu'avant la mesure on ne savait pas, et on ne pouvait pas savoir.)

NB: je ne suis pas sur de ça, c'est à prendre avec des pincettes juste qu'à ce quelqu'un confirme ou infirme

Ca m'etonnerai car quand on envoie un par un les photons, les franges d'interférences se forment quand même, donc il passe bien par les deux trous à la fois.