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Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

  1. pascal_dal

    Date d'inscription
    novembre 2011
    Messages
    37

    Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    Bonjour à tous,

    Je découvre la physique quantique et trouve cela passionnant, mais il y a certaines choses que je ne comprends pas bien et j'aimerai avoir vos lumières.

    Selon le principe d'incertitude de Heisenberg on ne peut pas mesurer à la fois la vitesse et la position d'une particule (je ne cherche pas à comprendre pourquoi, en fait je pense avoir saisie à peu près l'idée).

    Ma question est la suivante : ce principe d'incertitude s'applique-t-il au photon ?

    Si je pose cette question c'est parce-que je ne comprendrai pas que cela soit le cas, étant donné que la vitesse du photon est fixe et donc que sa position peut être selon moi forcément mesurée de manière précise (d'ailleurs on ne mesure pas un photon comme une autre particule puisque je suppose qu'on "n'éclaire pas" un photon).

    Merci d'avance.

    -----

     


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  2. Amanuensis

    Date d'inscription
    septembre 2010
    Messages
    21 592

    Re : Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    Citation Envoyé par pascal_dal Voir le message
    la vitesse du photon est fixe
    La vitesse d'un photon n'est pas «fixe» (pas mesurée a priori), seul le module de la vitesse l'est. Il reste la direction, deux degrés de liberté.
    Dernière modification par Amanuensis ; 11/10/2017 à 14h20.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
     

  3. jacknicklaus

    Date d'inscription
    janvier 2017
    Messages
    651

    Re : Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    Voir ce fil où cette même question est posée :


    Le principe d'incertitude s'applique-t-il aux photons ?
    There are more things in heaven and earth, Horatio, Than are dreamt of in your philosophy.
     

  4. pascal_dal

    Date d'inscription
    novembre 2011
    Messages
    37

    Re : Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    Mais dans le cas d'un laser, on sait "orienter" des photons non ?



    Cela m'amène à une autre interrogation :

    Quand on fait l'expérience des fentes de Young, comme se fait-il que la trajectoire des particules n'est pas définie à l'avance ? Je veux dire qu'on sait orienter des photons dans un laser alors pourquoi dans l'expérience cela n'est pas le cas ?

    + Question bonus associée : comment est défini "angle" de l'onde qui "embrasse" les deux fentes dans cet expérience ou plutôt, quelle longueur maximum peut avoir "l'onde" correspondante à la particule avant de toucher l'écran (en supposant avoir un écran pouvant être de taille "infinie") ?
     

  5. phys4

    Date d'inscription
    mars 2009
    Localisation
    Ile de France
    Âge
    74
    Messages
    7 337

    Re : Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    Citation Envoyé par pascal_dal Voir le message
    Selon le principe d'incertitude de Heisenberg on ne peut pas mesurer à la fois la vitesse et la position d'une particule (je ne cherche pas à comprendre pourquoi, en fait je pense avoir saisie à peu près l'idée).

    Ma question est la suivante : ce principe d'incertitude s'applique-t-il au photon ?
    En outre, c'est une mauvaise application du principe d'indétermination :
    il faut l'appliquer à des mesures simultanées de position et d'impulsion ! pas de vitesse.
    Comprendre c'est être capable de faire.
     


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  6. mach3

    Date d'inscription
    mars 2004
    Localisation
    normandie
    Âge
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    9 294

    Re : Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    Citation Envoyé par phys4 Voir le message
    En outre, c'est une mauvaise application du principe d'indétermination :
    il faut l'appliquer à des mesures simultanées de position et d'impulsion ! pas de vitesse.
    j'allais le dire. Et l'incertitude sur l'impulsion se traduit alors en incertitude sur la longueur d'onde.
    Soit l'onde est très étalée dans l'espace (incertitude sur la position) et la longueur d'onde peut être définie précisément (la transformée de Fourier donnera un pic très fin)
    Soit l'onde est très localisée (position très précise) et la longueur d'onde est alors très mal définie (la transformée de Fourier donnera une patate large).

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!
     

  7. pascal_dal

    Date d'inscription
    novembre 2011
    Messages
    37

    Re : Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    Phys4> Merci pour ta réponse.

    L'impulsion correspond à la quantité de mouvement, autrement dit à la fréquence en plus de l'orientation associée au photon c'est bien cela ? Ce qui m'explique du coup que même dans un laser je ne peux mesurer à la fois la position et l'impulsion (qui là correspond uniquement à la fréquence/énergie du photon) c'est bien cela ?

    Du coup quand on dit "vitesse" ne peut-être définie en même temps que la position c'est une "simplification" qui prête à confusion (pour quelqu'un qui ne maîtrise pas le sujet comme moi).


    Je sens que tu as la réponse à mes autres questions, tu n'as pas envie d'y répondre ?

    Merci Mach3, j'avais effectivement compris ce principe mais j'avais interprété "vitesse" au sens "simple et naïf" du terme, maintenant je comprends.
    Dernière modification par pascal_dal ; 11/10/2017 à 16h02.
     

  8. phys4

    Date d'inscription
    mars 2009
    Localisation
    Ile de France
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    Messages
    7 337

    Re : Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    Vous pouvez appliquer Heisenberg à chaque direction de l'espace de façon indépendante :

    dans la direction de propagation, c'est la longueur d'onde qui n'aura une précision infinie
    dans l'une des directions transversale, c'est la direction qui sera imprécise : si vous filtrer un faisceau par une fente mince, la diffraction provoque l'étalement de la direction suivant la dimension étroite de la fente.
    C'est tout pour les questions ?
    Comprendre c'est être capable de faire.
     

  9. baiegeai

    Date d'inscription
    septembre 2015
    Localisation
    toulouse
    Messages
    321

    Re : Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    Citation Envoyé par mach3 Voir le message
    j'allais le dire. Et l'incertitude sur l'impulsion se traduit alors en incertitude sur la longueur d'onde.
    Soit l'onde est très étalée dans l'espace (incertitude sur la position) et la longueur d'onde peut être définie précisément (la transformée de Fourier donnera un pic très fin)
    Soit l'onde est très localisée (position très précise) et la longueur d'onde est alors très mal définie (la transformée de Fourier donnera une patate large).

    m@ch3
    puisqu'on est dans le quantique il serait interessant de raisonner sur un seul photon et non plus sur une onde qui en general est une quantité non negligeable de photons ayant chacun des propriétés plus ou moins differentes
    c'est le probleme du groupe
    un photon seul n'aura pas de longueur d'onde mal définie sauf s'il est freiné quand il passe dans la matiere
    mais est ce toujours le meme ou joue t il le role d'une boule de billard qui transmet son energie à d'autres ?
    l'electron est plus chanceux , on lui prete une existence solitaire et un traitement quantique qui soufre du principe d'incertitude d'heisenberg
    pourtant je ne vois pas bien en quoi sa quantité de mouvement/impulsion serait variable au cours du temps , à moins qu'il n'existe des puits de potentiel invisibles entre lesquels il bougerait comme les wagon du futur hyperloop entre les moteurs lineaires
    j'avais interprété le principe d'incertitude plutot comme un probleme de mesure qui fait que pour mesurer il faut prelever un peu d'energie et donc modifier la vitesse
    dans le cas des photons on peut connaitre à la fois sa position et son energie : sa position c'est la position du detecteur et son energie celle qu'il a cédé au detecteur
    bref voila un cas qui invalide le principe d'heisenberg
     

  10. mach3

    Date d'inscription
    mars 2004
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    normandie
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    Re : Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    puisqu'on est dans le quantique il serait interessant de raisonner sur un seul photon et non plus sur une onde qui en general est une quantité non negligeable de photons ayant chacun des propriétés plus ou moins differentes
    ce que j'ai dit tiens pour un photon unique, qu'on peut modéliser par un paquet d'onde ( https://fr.wikipedia.org/wiki/Paquet_d%27onde ).

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!
     

  11. phys4

    Date d'inscription
    mars 2009
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    Re : Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    Citation Envoyé par baiegeai Voir le message
    dans le cas des photons on peut connaitre à la fois sa position et son energie : sa position c'est la position du detecteur et son energie celle qu'il a cédé au detecteur
    bref voila un cas qui invalide le principe d'heisenberg
    Très drôle, l'application doit se faire sur une particule existante, et non sur une particule disparue.

    l'indétermination de position, c'est la longueur du train d'onde, ou encore la durée de capture : à comparer à l'indétermination sur l'énergie.
    Comprendre c'est être capable de faire.
     

  12. mach3

    Date d'inscription
    mars 2004
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    normandie
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    Re : Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    dans le cas des photons on peut connaitre à la fois sa position et son energie : sa position c'est la position du detecteur et son energie celle qu'il a cédé au detecteur
    Non, on ne peut pas.

    La relation d'incertitude devient
    Soit

    Si l'énergie peut être connue très précisément, la position suivant l'axe de propagation (dans l'épaisseur du détecteur) est très mal connue (contrairement à la position en horizontale et verticale sur le capteur...).

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!
     

  13. pascal_dal

    Date d'inscription
    novembre 2011
    Messages
    37

    Re : Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    Phys4> désolé d'insister mais je viens de repenser aux lasers. En général on connaît la puissance du laser (en mW) ainsi que sa longueur d'onde (couleur). On connaît donc la longueur d'onde, la vitesse et l'orientation donc où demeure l'incertitude dans ce cas ? ou encore une fois est ce que je fais une confusion entre la longueur d'onde / couleur du laser et la fréquence d'un des photons contenus dans le laser ? Les deux sont peut être dissociables (pour moi c'est la même chose) ?

    Sinon je n'ai pas bien compris le rapport entre ta réponse et la question sur l'expérience de Young. Exprimé autrement je me demande quelle est la longueur maximum d'une onde quantique ? Ou la longueur max entre deux positions superposées d'une particule ?
    Dernière modification par pascal_dal ; 11/10/2017 à 22h49.
     

  14. Deedee81

    Date d'inscription
    octobre 2007
    Localisation
    Courcelles - Belgique
    Âge
    55
    Messages
    27 858

    Re : Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    Salut,

    Même pour un laser il y a une dispersion en direction et en longueur d'onde (un faisceau laser envoyé sur la Lune fait plusieurs centaines de mètre de large arrivé là bas. Et le spectre n'est pas une ligne infiniment fine). Et le produit des incertitudes est bien supérieur au chiffre donné par mach3 (en fait ces incertitudes ne sont pas due tant à la mécanique quantique qu'à des raisons technologiques. Par exemple, la longueur de la cavité : plus elle est courte et moins le faisceau est rectiligne).
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)
     

  15. albanxiii

    Date d'inscription
    novembre 2010
    Localisation
    92
    Âge
    43
    Messages
    9 532

    Re : Principe d'incertitude (Heisenberg) et photon

    Citation Envoyé par pascal_dal Voir le message
    Selon le principe d'incertitude de Heisenberg on ne peut pas mesurer à la fois la vitesse et la position d'une particule (je ne cherche pas à comprendre pourquoi, en fait je pense avoir saisie à peu près l'idée).
    Non, il ne dit pas ça du tout.

    Il vaut mieux parler d'ailleurs de relations d'indétermination de Heisenberg.

    La vision que vous en avez donne lieu à des discussions qui n'ont pas lieu d'être quand on a compris ce que sont ces relations d'indétermination, et ce qu'elles veulent dire.

    Ce texte http://bupdoc.udppc.asso.fr/consulta...ID_fiche=14043 est très clair et pédagogique (de mon point ed vue), vous devriez le lire (et même le relire).

    @+
    Not only is it not right, it's not even wrong!
     


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