Longueur onde de Broglie

[Amator]

Bonjour a tous

Dans cette vidéo

il est fait le calcul de la longueur d'onde d'un electron se déplaçant à 400 m/s
Il trouve 1.82µm.
J'en prend acte

j'en déduis une fréquence 549 KHz.

A aucun moment l'auteur ne dit que l'on pourrait "écouter" cette fréquence avec un récepteur radio par exemple mais ne parle que de fentes de diffraction.

Est il possible d’écouter ainsi les électrons libres en mouvement avec un récepteur radio ? (en supposant la modulation qui va bien)

Merci d'avance pour vos éclaircissements.

Pour mon niveau en physique mon pseudo parle pour moi.
-----

[coussin]

L'onde dans longueur d'onde de De Broglie n'est pas une onde électromagnétique qu'on pourrait capter. C'est un concept abstrait d'onde de probabilité. On ne peut pas l'écouter.

[Amator]

merci pour la réponse rapide

On ne peut pas l'écouter.

j'entends bien !
Je m'en doutais un peu pour le coté abstrait, pourtant il raccroche cette longueur d'onde à des grandeurs physiques : une fente, un fil.
Il doit bien y avoir quelque chose de réel là dedans ?
ça parait contradictoire l'opposition entre abstrait et grandeur physique.

[coussin]

Ce qui est concret est que si vous envoyez ce faisceau d'électrons dans un réseau, vous aurez des maximas d'intensité pour des angles qui dépendent d'une certaine longueur d'onde : la longueur d'onde de De Broglie.

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

merci pour la réponse rapide

j'entends bien !
Je m'en doutais un peu pour le coté abstrait, pourtant il raccroche cette longueur d'onde à des grandeurs physiques : une fente, un fil.
Il doit bien y avoir quelque chose de réel là dedans ?
ça parait contradictoire l'opposition entre abstrait et grandeur physique.

Bonjour.
Avec des électrons beaucoup plus rapides et une longueur d’onde de l’ordre du nanomètre, si vous les dirigez vers un cristal métallique, ils diffracteront et pouront donner des très jolies images :
https://www.google.fr/imgres?imgurl=...act=mrc&uact=8
Au revoir.

[coussin]

Il y a donc bel et bien une longueur associée à cette onde de matière mais c'est ça : une onde de matière. Pas une onde EM.

[Amator]

Je crois que "onde de matière" me perturbe
difficile à imaginer et difficile à imaginer sans qu'une onde EM soit associée*.
*(si l'on suppose de la matière qui vibre)

[albanxiii]

Bonjour,

Et les ondes sonores vous posent le même problème relativement à l'association d'une onde EM ?

[coussin]

Je crois que "onde de matière" me perturbe
difficile à imaginer et difficile à imaginer sans qu'une onde EM soit associée*.
*(si l'on suppose de la matière qui vibre)

Il n'y a pas de matière qui vibre. On appelle ça "onde de matière" mais c'est en réalité, je le répète, une onde de probabilité.

[coussin]

Votre association onde EM/onde de De Broglie ne tient pas la route : quid des particules neutres (comme un neutron par exemple ?)

[Amator]

Comme vous vous en doutez, je pensais à une onde EM associée, pour une particule chargée, comme dans l'exemple de la vidéo, avec un électron.
Pas pour une particule neutre ou un atome, neutre également (pour le son dans l'air).

La physique quantique n'est décidément pas facile d'accès: "onde de matière" où aucune matière ne vibre...un jour je comprendrais

Merci en tout cas de m'avoir appris que l'onde de Broglie n'a pas d’existence physique.

[LPFR]

Comme vous vous en doutez, je pensais à une onde EM associée, pour une particule chargée, comme dans l'exemple de la vidéo, avec un électron.
Pas pour une particule neutre ou un atome, neutre également (pour le son dans l'air).

La physique quantique n'est décidément pas facile d'accès: "onde de matière" où aucune matière ne vibre...un jour je comprendrais

Merci en tout cas de m'avoir appris que l'onde de Broglie n'a pas d’existence physique.

Bonjour.
Il n’y a pas d’onde électromagnétique associée à une particule.
Seules les particules chargées et accélérées émettent une onde EM.
Pour ce qui est des « ondes de de Broglie », le nom « onde de matière » est particulièrement mal choisi. Quand on parle des ondes, on dit « perturbation de quelque chose qui se propage ». Pour ces ondes, on ne parle jamais de la « quelque chose ». On dirait que c’est passé pudiquement sous silence.
Au revoir.

[mach3]

Pour ce qui est des « ondes de de Broglie », le nom « onde de matière » est particulièrement mal choisi. Quand on parle des ondes, on dit « perturbation de quelque chose qui se propage ». Pour ces ondes, on ne parle jamais de la « quelque chose ». On dirait que c’est passé pudiquement sous silence.
Au revoir.

Mézenfin!? Et la théorie quantique des champs alors?

m@ch3

[Amator]

Bonjour,
Euh... c’était bien clair pour moi avec la conclusion de LPFR
Ça l'est un peu moins maintenant avec la réponse de mach3 car je ne vois pas à quoi il est fait allusion.

[coussin]

Pour ces ondes, on ne parle jamais de la « quelque chose ». On dirait que c’est passé pudiquement sous silence.
Au revoir.

C'est parfaitement clair : ce quelque chose est la probabilité de présence. Ça fait 3 fois que je le dit...

[LPFR]

C'est parfaitement clair : ce quelque chose est la probabilité de présence. Ça fait 3 fois que je le dit...

Re.
La racine carrée de la probabilité de présence n’est pas « physique », mais mathématique.
Ce n’est pas la probabilité de présence qui difracte contre un cristal.
A+

[coussin]

Je n'ai pas parlé de racine carrée*... Ce n'est pas moi qui ait inventé cette théorie des ondes de De Broglie, dans le cadre de cette théorie, c'est la probabilité de présence qui se diffracte contre un cristal, j'y peux rien.
Si vous trouvez ça stupide, dites que, à votre avis, cette théorie est stupide. Mais ne dites pas qu'on "passe sous silence ce que sont les ondes de matière".

* Je parle bien du carré de la fonction d'onde, un champ scalaire prenant en tout point de l'espace une valeur entre 0 et 1.

[Amator]

@coussin
Oui, merci, j'ai compris
(la pédagogie est l'art de la répétition)

par contre je ne capte pas la remarque de mach3 qui semble apporter une précision qui m’échappe.
Vous avez surement compris de quoi il retournait dans cette remarque et j'aurais aimé la comprendre, pour aller plus loin.

cdlt

[coussin]

J'ajoute à toutes fins utiles que ce n'est pas la première fois que l'on essaie de caractériser au mieux ce champ de densité de probabilité : non content de lui associer une longueur d'onde, on sait aussi lui associer une vitesse.

[Coccinelleamoustaches]

coussin, c'est un peu plus compliqué je pense. La fonction d'onde décrit l'état d'une particule. Elle est plus générale que la probabilité de présence, on ne peut pas la réduire à ça. La probabilité de présence ne correspond qu'à une "norme" du vecteur d'onde. Mais la norme ne suffit pas à définir un vecteur

Je t'invite à consulter la conversation suivante (http://forums.futura-sciences.com/ph...mp-onde-2.html)où j'avais fait la même erreur que toi, et où j'ai été corrigé. Comme dit très justement par Amanuensis, la façon la plus juste de raisonner pour extrapoler un sens physique du vecteur d'onde c'est sans doute en terme d'observables (à partir desquels on peut redéfinir les probabilités dans le formalisme de l'espace de Hilbert). En tout cas l'assimilation fonction d'onde = proba de présence est trop réductrice, en particulier pour l'étude de la diffraction dont tu parles et qui est un parfait contre-exemple (on a typiquement besoin de la phase du vecteur d'onde que la proba de présence ne pourra pas donner)

[coussin]

coussin, c'est un peu plus compliqué je pense. La fonction d'onde décrit l'état d'une particule. Elle est plus générale que la probabilité de présence, on ne peut pas la réduire à ça. La probabilité de présence ne correspond qu'à une "norme" du vecteur d'onde. Mais la norme ne suffit pas à définir un vecteur

Je ne remets pas ça en cause. Je ne parle pas de ça (de la nature profonde de la fonction d'onde), je parle de la nature des ondes de De Broglie (et je me borne à répéter ce qu'il y a dans n'importe quel bouquin de MQ). Bien sûr, ces ondes contiennent moins d'informations que la fonction d'onde de part la "mise au carré". En particulier, les ondes de matière ne sauraient décrire des phénomènes d'interférences quantiques (ce ne sont pas des fonctions de Wigner.)

[Coccinelleamoustaches]

La remarque sur les phases reste valable dans le cas d'une onde de De Broglie.
Tu peux tout à fait retrouver le principe des phénomènes d'interférence avec de simples ondes de De Broglie (cf pp.24-25 du cours suivant, pour faire référence à "n'importe quel bouquin de MQ" : http://www.phys.ens.fr/~dalibard/Not.../X_MQ_2003.pdf). tu ne pourrais pas le faire avec de simples probabilités de présence, qui correspondent à un module et ne rendent pas compte de la phase des ondes de De Broglie.

Encore une fois, la notion d'onde de De Broglie est plus vaste que la simple proba de présence. C'est assez naturel si tu admets que c'est le cas pour une fonction d'onde, puisqu'on peut de toute façon construire de "vrais" vecteurs d'onde comme paquet d'ondes de De Broglie en vertu du principe de superposition (je ne comprends donc pas ta remarque qui voudraient que les ondes de De Broglie contiennent moins d'info)
P.S : A noter que raisonner en terme de proba avec des ondes de De Broglie est un peu acrobatique pour moi dans la mesure où elles sont rarement normalisées... Mais bon, on peut s'en sortir ^^

[Amator]

Désolé de redescendre le niveau au terre à terre mais j'aurais une question complémentaire pour bien comprendre:
Imaginons un canon à électron dans l'espace (vide, loin de tout champ)
les électrons sont accélèrés dans le canon et sortent à vitesse constante (400m/s) dans l'espace.
le canon à électron est blindé pour ne pas émettre de rayonnement.
le flux d'électron est haché à 1KHz par exemple, en tout ou rien
Un satellite pas trop loin, est stationnaire par rapport au canon à électron.
Quel serait le spectre de fréquence EM que pourrait capter le satellite ? et pourquoi ?

[LPFR]

Désolé de redescendre le niveau au terre à terre mais j'aurais une question complémentaire pour bien comprendre:
Imaginons un canon à électron dans l'espace (vide, loin de tout champ)
les électrons sont accélèrés dans le canon et sortent à vitesse constante (400m/s) dans l'espace.
le canon à électron est blindé pour ne pas émettre de rayonnement.
le flux d'électron est haché à 1KHz par exemple, en tout ou rien
Un satellite pas trop loin, est stationnaire par rapport au canon à électron.
Quel serait le spectre de fréquence EM que pourrait capter le satellite ? et pourquoi ?

Re.
Le spectre est le même que si le courant du faisceau circulait sur un fil conducteur (faux): fondamentale à 1 kHz plus des harmoniques qui dépendront de la façon dont le faisceau est haché.
Mais, avec ces données : électrons à 400 m/s et hachage à 1 kHz, l’amplitude de l’onde EM ne sera détectable qu’avec des appareils très sophistiqués.
A+

[Amator]

Merci, donc vous me confirmez que la vitesse (constante) des électrons n'a pas d'influence sur le spectre en fréquence.
A des vitesses relativistes non plus ?
A+

[LPFR]

Merci, donc vous me confirmez que la vitesse (constante) des électrons n'a pas d'influence sur le spectre en fréquence.
A des vitesses relativistes non plus ?
A+

Re.
Oui, je confirme. Par contre elle a une influence si vous les arrêtez contre une cible. Car plus la vitesse est élevée plus l’accélération est grande.
Ce n’est pas la vitesse qui crée l’onde EM mais l’accélération.

Maintenant que je réfléchis, un faisceau haché ne rayonne rien. Car les électrons ne sont ni freinas ni accélérés par le découpage.

Je reviens sur ce que j’avais affirmé. Le rayonnement n’est pas le même que pour un conducteur, pour lequel, pour créer et arrêter le courant il faut accélérer les électrons du conducteur. Ce n’est pas le cas pour un faisceau.

400 m/s est une vitesse très faible. Je n’ai pas le temps d vérifier, mais ça doit être de l’ordre de la vitesse due à l’agitation thermique.
A+

[XK150]

Bonsoir ,
Oui , très faible : la vitesse d'agitation thermique des électrons est d'environ 100 - 120 km/s à 27°C .

[mach3]

Pour ce qui est des « ondes de de Broglie », le nom « onde de matière » est particulièrement mal choisi. Quand on parle des ondes, on dit « perturbation de quelque chose qui se propage ». Pour ces ondes, on ne parle jamais de la « quelque chose ». On dirait que c’est passé pudiquement sous silence.
Au revoir.

Mézenfin!? Et la théorie quantique des champs alors?

retour sur cette remarque, en théorie quantique des champs, les particules sont des excitations élémentaires de champs. Comme le photon l'est pour le champ electromagnétique, l'électron est une excitation élémentaire du champ "électronique" qu'on appelle aussi "mer de Dirac". Pour chaque type de particule il y a un champ quantique correspondant. Les ondes de matière sont des perturbations des champs quantiques qui se propagent. Ce n'est pas pudiquement passé sous silence, mais ce n'est pas évoqué en mécanique quantique "basique", non relativiste, cadre limité ne contenant pas le concept de champ quantique.

m@ch3

[Amator]

retour sur cette remarque, en théorie quantique des champs, les particules sont des excitations élémentaires de champs. Comme le photon l'est pour le champ electromagnétique, l'électron est une excitation élémentaire du champ "électronique" qu'on appelle aussi "mer de Dirac". Pour chaque type de particule il y a un champ quantique correspondant. Les ondes de matière sont des perturbations des champs quantiques qui se propagent. Ce n'est pas pudiquement passé sous silence, mais ce n'est pas évoqué en mécanique quantique "basique", non relativiste, cadre limité ne contenant pas le concept de champ quantique.

m@ch3

Intéressant, c'est la première fois que je lis cela.

Il y aurait un champ pour chaque type de particule , c'est a dire un champ pour les protons, un champ pour les neutrons etc..?
ou un champ pour les quarks, un pour les électrons etc..?

[coussin]

Intéressant, c'est la première fois que je lis cela.

Il y aurait un champ pour chaque type de particule , c'est a dire un champ pour les protons, un champ pour les neutrons etc..?
ou un champ pour les quarks, un pour les électrons etc..?

Un champ pour chaque particule élémentaire. Protons et neutrons ne sont pas élémentaires.