Bonjour.
La constante de la vitesse de la lumière dans le vide est extrêmement précise, et ne varie pas d'un photon à l'autre, quelle que soit sa longueur d'onde. Mais quelle est donc l'impulsion initiale qui lui donne cette vitesse ? Depuis longtemps, on mesure cette vitesse avec de plus en plus de précision mais s'est on jamais demandé pourquoi est ce une constante ? Ou plutôt comment se fait il que chaque quantum d'énergie voyage toujours à la même vitesse ?
Si si, on se l'est demandé et on a une réponse. On a compris depuis 1905, avec l'avénement de la relativité générale, que c est une constante physique qui a la dimension d'une vitesse et qui est une propriété de l'espace-temps (mais qui n'a pas de raison a priori d'être reliée à la vitesse de la lumière). Il se trouve que tous les objets de masse nulle qui s'y déplacent doivent le faire avec cette vitesse, ce qui inclut les photons, c'est-à-dire la lumière...Depuis longtemps, on mesure cette vitesse avec de plus en plus de précision mais s'est on jamais demandé pourquoi est ce une constante ?
Oui, mais pourquoi doivent ils le faire, et surtout comment ?Envoyé par deep_turtle
Le probleme, c'est que tout le monde sait que la lumière est composé de photon, mais peu de gens n'ayant pas fait de physique savent que le photon est un concept quantique délicat, et qu'avant d'avoir une idée sur ce que veut réellement dire la nature photonique de la lumière, il ne faut pas oublier que la lumière est une onde électromagnétique. Ainsi, avant de considerer la nature corpusculaire de la lumiere, il faut savoir qu'on a d'abord su qu'elle avait un aspect ondulatoire. Si on voit la lumiere comme une onde et non pas comme un flux de petites billes, il n'y a plus de probleme à consider qu'elle n'a pas besoin d'une impulsion initiale pour se propager instantanément à sa vitesse de croisier (le son n'a pas besoin qu'on le pousse pour aller à la vitesse du son). Pourquoi sa vitesse est elle c? Cela vient du fait que c est en relativité restreinte (au passage, une petite coquille chez deep : en 1905 c'est la relativité restreinte, et non génerale) la vitesse de propagation limite de toute information.Il se trouve que la vitesse de propagation de toute information contenue dans le champ électromagnétique va à cette vitesse limite, donc la vitesse d'une perturbation d'une onde électromagnétique ira à cette vitesse.
Sinon un autre point de vue qui fait appel à la nature corpusculaire du photon, mais qui est à prendre avec des pincettes car il pourrait laisser penser que le photon est comme une petite bille, c'est de dire que si un objet n'a pas de masse, cela veut dire qu'il n'a pas d'inertie ( inertie=resistance au changement de mouvement), cela veut dire qu'une impulsion infiniment petite suffirait à lui donner une accéleration infini. En mécanique newtonienne, cela voudrait dire que l'objet non massif atteindrait une vitesse infini en un temps infiniment court, mais comme en relativité, la vitesse est limité à c, l'objet se déplace instantanément à c. J'insiste cependant sur le fait que le photon est un objet quantique, et qu'il ne faut pas ce satisfaire de ce dernier point de vue. La plus profonde compréhension de la nature et du comportement de la lumiere se trouve dans la théorie de l'électrodynamique quantique, qui est une théorie quantique et relativiste élaboré à la fin des années 1940.
Merci infiniment du temps que vous avez bien voulu me consacrer. Il s'agit en effet d'un concept que je dois assimiler. Bien à vous.
Si tu veux avoir une idée assez précise du comportement quantique des photons , je peux te conseiller un excellent petit livre : "Lumiere et matiere, une étrange histoire" de Richard Feynman. C'est un véritable petit bijoux de vulgarisation.
Bonjour,
Peut-être justement trop vulgarisé, non ? Je l'ai lu il y a quelques temps (mais il est vrai que je n'ai plus vraiment l'ensemble de l'ouvrage en tête), et les souvenirs que j'en ai est plutôt une vulgarisation un peu trop poussée."Lumiere et matiere, une étrange histoire" de Richard Feynman. C'est un véritable petit bijoux de vulgarisation.
If your method does not solve the problem, change the problem.
Salut,
qu'entend tu par trop vulgarisé? Moi, ce que j'entend par trop vulgarisé, c'est le recours à des analogies ou à des images qui peuvent être trompeuse. Et de ce point de vue là, ce livre n'est vraiment pas trop vulgarisé, au contraire. Ce livre reste extremement fidele aux vrais idées et aux vrais concepts de la théorie, même s'il ne l'aborde pas dans ces moindres détails et qu'il ne donne pas les recettes mathématiques pour effectivement s'en servir.
J'aurais une question. Puisque les photons on une masse nulle, comment cela ce fait que quant ils arrivent dans l'atmosphère ou dans de l'eau, ils ralentissent ?
Ils vont toujours à la même vitesse. Mais ils vont d'un atome à l'autre, ce qui les fait zigzaguer et donc parcourir une plus grande distance.
D'un point de vue macroscopique, la lumière va donc moins vite que dans le vide.
Ce n'est pas la vitesse de la lumière qui a changé, mais plutôt la vitesse de propagation ; en effet, il faut un temps pour que les atomes constituant le milieu absorbent puis réemmettent les photons incidents.J'aurais une question. Puisque les photons on une masse nulle, comment cela ce fait que quant ils arrivent dans l'atmosphère ou dans de l'eau, ils ralentissent ?
Par trop vulgarisé, j'entendais l'utilisation d'analogies qui donnent l'illusion de comprendre, alors qu'il ne s'agit que d'une analogie. J'ai notamment souvenir d'une histoire d'horloge, mais il est vrai que ma lecture n'est pas très nette dans mes souvenirs, donc j'éviterais de vraiment critiquer l'ouvrage.qu'entend tu par trop vulgarisé? Moi, ce que j'entend par trop vulgarisé, c'est le recours à des analogies ou à des images qui peuvent être trompeuse. Et de ce point de vue là, ce livre n'est vraiment pas trop vulgarisé, au contraire. Ce livre reste extremement fidele aux vrais idées et aux vrais concepts de la théorie, même s'il ne l'aborde pas dans ces moindres détails et qu'il ne donne pas les recettes mathématiques pour effectivement s'en servir.
If your method does not solve the problem, change the problem.
Et bien justement non! L'analogie de l'horloge n'en est pas vraiment une et permet vraiment de comprendre !! C'est certes une horloge imaginaire, mais l'heure de cette horloge représente ni plus ni moins qu'une phase quantique. Son emploi théorique est tout à fait honnette et justifiable lorsqu'on étudie la propagation d'une lumiere monochromatique et permettrait réellement d'obtenir des vrais résultats si on avait effectivement une telle horloge battant "la minute" à la fréquence du rayonnement étudié et si on avait la patience et l'attitude à chronometrer tout les "parcours" possibles d'un photon d'un point à un autre (bien sûr il faudrait réagir "à la vitesse de la lumiere" pour démarer et arreter le chrono).
Voilà ce qui justifie l'emploi de l'horloge : en physique quantique, dans le cadre des integrales de chemins, lorsque par exemple on étudie un processus qui peut se réaliser de plusieurs manieres différentes, on commence par étudier toutes ces manieres différentes, et on leur attribue à chacun une "amplitude de probabilité". Cette amplitude de probabilité est un nombre complexe, c'est dire qu'il peut être modéliser par Aei θ. On sait très bien qu'on peut représenter ce nombre complexe par un vecteur dans le plan complexe de norme A et faisant un angle θ avec l'axe des réels. On peut déjà entrevoir l'analogie de l'horloge: la grandeur de l'aiguille sera A et l'heure lu sera θ (si on met l'origine à 3h et qu'on tourne dans le sens inverse à d'habitude, ceci n'étant que pure convention et ne changera en rien le résultat). Il se trouve que θ, qu'on appelle la phase quantique, est en fait l'action classique divisé par la constante de Planck réduite (θ=2πS/h, mais on simplifiera les unités en disant que θ=S). Or lorsqu'on étudie le principe de moindre action pour une lumiere monochromatique, on s'aperçoit que cela revient à étudier le principe de moindre temps, c'est à dire que la seule partie interessante dans l'action S est l'expression ωt, où ω est la pulsation de la lumiere et t le temps. Ainsi, l'angle du nombre complexe est θ= ωt. C'est à dire qu'il suffit de savoir le temps qu'un photon se déplaçant à une certaine vitesse (dépendant de l'indice de réfraction du milieu) prendra pour aller d'un point à un autre pour connaitre effectivement l'angle θ. Il suffit donc réellement de "lire" l'heure sur une horloge imaginaire de pulsation ω pour connaitre la phase quantique d'une modalité donné dans le cas précis où l'on peut réduire le principe de moindre action au principe de moindre temps (ce qui n'est pas toujours le cas). Bien sûr, la grandeur A dépend en vrai du chemin choisit, mais cette dépendance peut être négligé dans les cas simples dans lesquels on peut ne prendre qu'en compte des chemins de longueurs relativement semblables. Dans ce cas, le seul élement qui nous interesse dans le nombre complexe Aei θ est la phase θ qui se réduit à ωt. Ceci tombe bien car lorsqu'on regarde une horloge, on se fiche pas mal de la longueur de l'aiguille, et la seule chose qui nous interesse est l'angle vers lequel elle pointe.
Au final, il y a deux eceuils contraire dans lesquels Feynman ne tombe pas :
1) L'utilisation d'analogie trop grossierement simplificatrice qui donnent l'illusion de comprendre.
2) L'utilisation d'un jargon technique pédant qui donne l'impression de ce qu'on est entrain de parler est inaccessible au commun des mortelles, alors qu'il s'agit d'idée en fait très simples.
Son idée est la suivante : les idées fondamentales contenues dans la théorie sont réellement très simples, je vous les présente donc. Par contre les techniques mathématiques qu'il faut maitrisé pour pouvoir les appliquer sont compliqués, et je ne peux pas vous les fournir en si peu de temps, donc je ne vous en parles pas.
je veux comprendre dans un propre sens : qu’est ce qui énerve les vitesses des particules comme ça dans leurs mouvements
bonsoir,
ce serait pas vous??qu’est ce qui énerve les vitesses des particules comme ça dans leurs mouvements
cordialement
richard 31
la nature nous a doté du meilleur outil "LE CERVEAU" (+ le net)
Bonjour,
pourriez-vous être légèrement plus explicite ?
bonjour Physastro
J'ai essayé de comprendre d’où vient cette rapidité de ces particules élémentaires et j’ai essayé de comprendre qu’est ce qui les énerve justement dans ce sens c'est tout
