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E=mc² photon?



  1. #1
    black templar

    E=mc² photon?


    ------

    Bonjour.

    Voici une question qui me traverse l'esprit:

    Tout le monde connait la célèbre relation entre la masse et l'énergie : E=mc²
    Le problème est que si on l'applique pour un grain de lumière, ça ne marche pas vu que sa masse est nul.
    Le résultat sera égale à 0, or un photon est de l'énergie pur!!

    Pouvez-vous m'aider?

    -----
    Newton 150/750 sur EQ5 et 1000D non défiltré

  2. #2
    Baygon_Jaune

    Re : E=mc² photon?

    C'est très simple, E=mc² te dit que l'énergie d'une particule /au repos/ est égale à mc². Le photon n'ayant pas de masse, n'a pas d'énergie au repos, ce qui est normal puisqu'il n'existe pas vraiment de photon au repos.
    Une formule plus idoine est : E² = m²c^4 + p²c²
    Comme le photon a une impulsion (p), il a une énergie, tout va bien !
    « L'ennemi est bête : il croit que c'est nous l'ennemi alors que c'est lui ! » Desproges

  3. #3
    black templar

    Re : E=mc² photon?

    merci beaucoup Baygon_Jaune!
    Tout rentre dans l'ordre
    Newton 150/750 sur EQ5 et 1000D non défiltré

  4. #4
    juan54

    Re : E=mc² photon?

    Bonjour,

    une autre question me traverse: Comment se fait-il que des rayons lumineux peuvent être déviés par une importante masse alors que les photons n'ont pas de masse. Normalement pour que l'attraction gravitationnelle fonctionne, il nous faut bien une attraction mutuelle ?

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    black templar

    Re : E=mc² photon?

    Salut.
    C'est à cause de la déformation de l'espace-temps.
    Un corps massif crée une déformation qui influe à la fois sur l'espace, ce qui est normal, mais aussi sur le temps!
    C'est ce que raconte Einstein dans la relativité général.
    Newton 150/750 sur EQ5 et 1000D non défiltré

  7. #6
    juan54

    Re : E=mc² photon?

    Autrement dit les lois de la gravitation newtonniennes ne marchent plus depuis einstein, les grains de lumière se contentent de suivre la courbure de l'espace temps.
    Et est ce que ca explique aussi le fait que les objets augmentent leur vitesse en se rapprochant des planètes ?

  8. #7
    black templar

    Re : E=mc² photon?

    Citation Envoyé par juan54
    Autrement dit les lois de la gravitation newtonniennes ne marchent plus depuis einstein, les grains de lumière se contentent de suivre la courbure de l'espace temps.
    Si, la loi de gravitation de Newton fonctionne toujours pour les planètes. C'est grâce aux loi de Newton et Kepler que l'on met les satelites en orbite.

    Citation Envoyé par juan54
    Et est ce que ca explique aussi le fait que les objets augmentent leur vitesse en se rapprochant des planètes ?
    Ca, c'est Kepler qui l'a démontré dans sa loi numéro 2 :
    "Le rayon vecteur qui join une planète au Soleildécrit des surfaces équivalantes dans des temps égaux"
    "Conséquance: La vitesse d'une planète sur son orbite est d'autant plus rapide qu'elle est plus pret du Soleil"
    Newton 150/750 sur EQ5 et 1000D non défiltré

  9. #8
    juan54

    Re : E=mc² photon?

    La loi de kepler est bien basé sur le principe de la compensation de l'attraction gravitationnelle par la force centrifuge ( je me rappelle plus si G intervient ou non dans la relation, il me semble que oui), or si l'attraction gravitionnelle n'est valable que dans le cadre d'une "réciprocité massique" ( désolé, j'ai du mal à faire comprendre mon idée), je ne comprends pas, si l'on considère que la loi de kepler est encore valable, pk un rayon de lumière est dévié par une importante masse (la courbure de l'espace temps ne m'aide à comprendre le coté force-nrj du fonctionnement) alors que les photons sont de masse nulle. Où bien peut-on considéré qu'il ont une masse infime ?
    Merci pour les réponses, je me sens un peu nul mais ca m'interresse beaucoup!

  10. #9
    physastro

    Re : E=mc² photon?

    Citation Envoyé par juan54
    Bonjour,

    une autre question me traverse: Comment se fait-il que des rayons lumineux peuvent être déviés par une importante masse alors que les photons n'ont pas de masse. Normalement pour que l'attraction gravitationnelle fonctionne, il nous faut bien une attraction mutuelle ?
    Salut,
    comme il a déjà été dit, un objet "massique" déforme la géométrie de l'espace-temps ; lorsque ton photon va passer près de l'astre il va suivre le chemin le plus court, mais qui n'est pas la ligne droite dans ce cas de notre espace-temps ; il va donc suivre la "déformation" de l'espace-temps et va donc être dévié plus ou moins suivant la "masse" de ton objet!!

  11. #10
    juan54

    Re : E=mc² photon?

    Merci physatro, mais peut-tu m'expliquer ce qu'il en est de l'attraction gravitationnelle et de son intensité (bien réelle car mesurable) si l'on considère uniquement que les objet se contente de suivre le chemin le plus court.

  12. #11
    physastro

    Re : E=mc² photon?

    Citation Envoyé par juan54
    Merci physatro, mais peut-tu m'expliquer ce qu'il en est de l'attraction gravitationnelle et de son intensité (bien réelle car mesurable) si l'on considère uniquement que les objet se contente de suivre le chemin le plus court.
    attention je ne te parle pas d'"objet" mais de photon!!
    Ensuite, pour ce qui est des phénomènes d'intéractions gravitationnelles entre plusieurs corps (célestes par exemple), le problème devient très vite compliqué à résoudre mathématiquement... !!

  13. #12
    juan54

    Re : E=mc² photon?

    Ok; alors je résume
    Notre photon est dévié par la coubure de l'espace temps, sa masse étant nulle pas question d'attraction grav.
    Notre objet céleste (ex, la terre) suit la courbure de l'E.T induite par le soleil (grosse courbure devant la terre, sa propre courbure n'influence pas son trajet, je suppose). On sait aussi que la terre a un masse 5.96*10^24 kg, cela inclue donc que le soleil exerce une attraction sur la terre qu'elle compense par la force centrifuge en tournant autour du soleil (elle tourne plus vite au périhélie et moins à l'aphélie).
    OK, Alors le mouvement de la terre autour du soleil est-il du à la courbure de l'E.T, à la compensation de l'attraction grav, sachant que ca ne marche pas pour les photons, ou bien au deux à la fois ?
    Dernière question : Notre photon augmente t-il sa vitesse en se rapprochant de l'objet à l'origine de la courbure ?

  14. #13
    black templar

    Re : E=mc² photon?

    Citation Envoyé par juan54
    Dernière question : Notre photon augmente t-il sa vitesse en se rapprochant de l'objet à l'origine de la courbure ?
    Un photon à une vitesse constant dans un même milieu (dans l'espace, c'est 299 792 458 m.s-1)
    Newton 150/750 sur EQ5 et 1000D non défiltré

  15. #14
    deep_turtle

    Re : E=mc² photon?

    Alors le mouvement de la terre autour du soleil est-il du à la courbure de l'E.T, à la compensation de l'attraction grav, sachant que ca ne marche pas pour les photons, ou bien au deux à la fois ?
    Les deux. La description en terme de courbure de l'ET se traduit, dans la limite newtonnienne, par l'apparition d'une force. La force, c'est la manifestation de la courbure de l'espace-temps.

  16. #15
    juan54

    Re : E=mc² photon?

    Au dela de la limite newtonnienne n'ya t-il plus cette force de grav?
    On sait maintenant qu'une déviation du trajet d'un photon est du à la courbure de l'E.T, ce cas se situe donc au déla de la limite newtonnienne puisque dans ce cas l'attraction grav ne joue aucun rôle?

  17. #16
    BioBen

    Re : E=mc² photon?

    Au dela de la limite newtonnienne n'ya t-il plus cette force de grav?
    Comme le dit Deep, il n'y a jamais de "force" à proprement aprler (comme Newton le croyait), il y a juste un espace temps courbé à proximité d'une masse.
    Cette courbure fait que les objets "tombent" les uns vers les autres, ce qui a fait croire un moment qu'une force les attirait.

    Notre photon est dévié par la coubure de l'espace temps, sa masse étant nulle pas question d'attraction grav.
    Bah en fait tout dépend ce que tu entends apr le mot dévié. Car le photon prend le chemin le plus court, tout le temps, mais dans un esapce qui n'est pas plat (comme à proximité d'une masse), le chemin le plus court n'est pas une droite, c'est une géodesique, qui est le chemin que le photon empruntera.

  18. #17
    black templar

    Re : E=mc² photon?

    Citation Envoyé par BioBen
    Comme le dit Deep, il n'y a jamais de "force" à proprement aprler (comme Newton le croyait), il y a juste un espace temps courbé à proximité d'une masse.
    En fait, Newton a constaté le phénomène (tout s'attire). Il en a déduit une formule pour tout corp ayant une masse mais il l'a mal interprété. En effet, comme BioBen l'a dit, "il croyait".

    Newton avait la bonne formule mais pas l'explication
    Newton 150/750 sur EQ5 et 1000D non défiltré

  19. #18
    BioBen

    Re : E=mc² photon?

    Newton avait la bonne formule mais pas l'explication
    Bah non en fait justmeent la formule est pas exactement la bonne non plus (notamment parce qu'elle implique une action/réaction instantanée)... enfin ne reprochons rien à Newton il a fait beaucoup pour son époque !
    D'ailleurs je crois qu'il a lui même critiqué le fait que sa formule implique un force qui agisse instantanéement (à vérifier).
    EDIT : Sur astrosurf
    Newton ne parvient pas à expliquer l'action instantanée et à distance, action qu'il juge malgré tout absurde sans l'intervention d'un support quelconque.
    Dernière modification par BioBen ; 25/06/2005 à 18h43.

  20. #19
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : E=mc² photon?

    Citation Envoyé par black templar

    Newton avait la bonne formule mais pas l'explication

    "Hypotheses non fingo"



    http://histoirechimie.free.fr/Lien/NEWTON.htm
    Dernière modification par Gilgamesh ; 25/06/2005 à 19h47.

  21. #20
    toutouille

    Re : E=mc² photon?

    desolé de faire remonter ce topic mais il est di par je ne sais plus qui que la masse d'un photon est nulle.
    or ma prof de physique apres l'avoir longuement questionné sur le fait que la lumiere etait influencée par la gravité m'a dit qu'un photon avait bien une masse mais qu'elle etait tellement faible qu'elle etait carrément negligeable.
    elle m'a dit qu'on estimait la masse d'un photon a environ 10^-35kilos.
    de plus vu que einstein a dit que plus un corps va vite plus il est lourd ben a l'arret ca doit pas peser grand chose.
    alors il est possible que je me trompe et qu'un photon ait une masse absolument nulle auquel cas je comprends plus rien mais si un photon a une masse est ce qu'un objet plus leger pourrait aller plus vite que la lumiere? surement non?

  22. #21
    BioBen

    Re : E=mc² photon?

    elle m'a dit qu'on estimait la masse d'un photon a environ 10^-35kilos.
    Non, m(photon)=0, ce qui explique que l'on puisse dire que "c" est la vitesse de la lumière. Pour l'instant aucune experience ne montre que le photon a une masse (inversement toutes les experiences tendent à montrer que le photon n'a pas de masse).

    Fond de ma mémoire : On a pas réussi a mettre comme limite superieure à la masse d'une photon genre 10^-51 kg ? Suis plus trop sûr...

    si un photon a une masse est ce qu'un objet plus leger pourrait aller plus vite que la lumiere?
    Oui, mais il ne dépasserait toujours pas "c".
    En clair "c" est la vitesse d'une particule (quel que soit son nom) de masse nulle dans le vide. On constate experimentalement (et jusqu'à preuve du contraire) que m(photon) = 0, donc on a tendance à dire que "c" = vitesse de la lumière, mais c'est un tout petit abus de language. En vérité c = "limite de causalité", c'est à dire qu'une information allant plus vite que "c" briserait la causalité.
    Dernière modification par BioBen ; 30/06/2005 à 19h41.

  23. #22
    deep_turtle

    Re : E=mc² photon?

    Tu peux aussi dire à ta prof que ce n'est pas parce qu'un corps est dévié par la gravité qu'il a une masse. Demande-lui si elle connait un petit moustachu qui tirait la langue sur les photos au début du XXème siècle... Et dire que c'est censé être l'année Einstein...

  24. #23
    BioBen

    Re : E=mc² photon?

    Fond de ma mémoire : On a pas réussi a mettre comme limite superieure à la masse d'une photon genre 10^-51 kg ? Suis plus trop sûr...
    Voili voilou
    http://www.aip.org/enews/physnews/2003/split/625-2.html
    En fait c'est du 10^-51 grammes donc ca fait du 10^-54 kg.

    Donc au pire ta prof se gourre d'environ 10^20 Si avec ca t'arrive pas à négocier la note de ton prochain controle !

    Et dire que c'est censé être l'année Einstein...
    C'est clair !
    Juste pour que toi tu le saches si l'espace temps est courbe, pas besoin d'avoir une masse pour etre dévié : en termes simples, le photon ne fait qu'avancer droit devant lui. Or l'esapce-temps devant lui est courbé, donc il suit la courbure (c'est comme si il était sur l'aurotoute et qu'il y avait un virage : il est bien obligé de le suivre !).
    Dernière modification par BioBen ; 30/06/2005 à 20h26.

  25. #24
    toutouille

    Re : E=mc² photon?

    ok merci.
    je comprend pas tout dans la relativité generale et restreinte mais je comprends dans l'ensemble.
    sinon ma prof elle est trop nulle certains eleves sont plus forts qu'elles : elle a fait des etudes d'espagnol et une premiere es ou il n'ya meme aps de physique donc...
    humpf quand je pense qu'elle est dans le 5eme meilleur lycée de france j'espere pas l'avoir l'année prochaine.
    merci les gars aplusse.

  26. #25
    toutouille

    Re : E=mc² photon?

    Citation Envoyé par BioBen
    Oui, mais il ne dépasserait toujours pas "c".
    En clair "c" est la vitesse d'une particule (quel que soit son nom) de masse nulle dans le vide. On constate experimentalement (et jusqu'à preuve du contraire) que m(photon) = 0, donc on a tendance à dire que "c" = vitesse de la lumière, mais c'est un tout petit abus de language. En vérité c = "limite de causalité", c'est à dire qu'une information allant plus vite que "c" briserait la causalité.
    donc si j'ai bien compris imagnons qu'un photon a une masse de l'ordre de 10^-1000kg (c'est pas beaucoup lol) et qu'on trouve quelque chose qui a une masse de 10^-1001Kg la constante C sera la vitesse maxi de cette particule et non pas la vitesse de la lumiere? c'est juste que comme on a rien trouvé qui aille plus vite que la lumiere on dit que C = vitesse lumiere mais c'est un abus de langage en fait c'est ca?
    je pense que j'ai pas tout compris en fait lol
    bye

  27. #26
    BioBen

    Re : E=mc² photon?

    "c" représente la vitesse d'une particule de masse nulle dans le vide. C'est une constante fixée, qui dépend de rien du tout (sauf des propriétés du vide).

    Il se trouve que le photon semble avoir une masse nulle donc on dit couramment que "c" est la vitesse du photon dans le vide (donc la vitesse de la lumière dans le vide). Mais si l'on veut etre rigoureux on devrait dire que "c" est une "limite de causalité" ou la vitesse d'une particule de masse nulle dans le vide, mais bon peu de gens s'en soucient...

  28. #27
    toutouille

    Re : E=mc² photon?

    ok j'ai tout compris mais il n'existe aucune autre particule de masse nulle?
    en ce cas elle pourrait atteindre C au meme titre qu'un photon me trompe-je?

  29. #28
    BioBen

    Re : E=mc² photon?

    il n'existe aucune autre particule de masse nulle?
    Le photon, comme dit précdemment.
    Le graviton aussi semblerait avoir une masse nulle, mais on le connait très mal pour le moment (on pense toutefois qu'il a lui aussi une masse nulle). Et oui, si il a une masse nulle, il se déplacera à c (et inversement).

    On a cur un moment que le neutrino pouvait avor une msse nulle mais on sait depuis qu'il a une masse (je crois qu'elle est pas encore super bien connu, mais on sait qu'elle est non nulle http://villemin.gerard.free.fr/Science/PaNeutri.htm et http://fr.wikipedia.org/wiki/Neutrino )

    Tout objet ayant une masse nulle se déplace à c. Tout objet se déplacant à c a une masse nulle.
    Dernière modification par BioBen ; 30/06/2005 à 22h25.

  30. #29
    Gwyddon

    Re : E=mc² photon?

    Salut à tous, juste pour bien être précis :

    _ une particule de masse nulle n'atteint pas la vitesse "c", elle a cette vitesse depuis sa création.

    _ On ne peut pas prouver expérimentalement que le photon a une masse rigoureusement nulle, mais comme le dit si bien Bioben, les expériences récentes fournissent une borne supérieure de 10^(-54) kg, que l'on peut raisonnablement identifier à zéro. Mais dire qu'une quantité vaut exactement zéro en physique expérimentale est impossible, car c'est une singularité en soi (mais pas au même titre que d'autres singularités, bien sûr).
    Dernière modification par Rincevent ; 30/06/2005 à 23h35. Motif: correction coquilles...
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

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