Bonjour,
pouvez-vous m'expliquer pourquoi les interférences se font toujours (enfin dans les schémas qu'on voit) avec une seule source scindée en deux ?
Je veux dire : que se passerait-il si on utilise deux sources (de même longueur d'onde) visant le même écran bien sûr ?
J'explicite : deux sources d'électrons, chacune utilisant sa fente pour le passage des électrons. A l'arrivée, voit-on des interférences sur l'écran, et pourquoi ?
Merci d'avance
Ca en serait pas possible car les sources ne seraient pas coherente (les fonctions d'onde n'aurait pas la meme phase en moyenne) et donc les interference disparaitrait.
Ca donnerait la meme chose avec deux sources laser independantes.
je vois pas pourquoi ça ne ferait pas d'interférences... les ondes s'additionnent quelque soit la source ou la fréquence, du moment que ce sont des ondes du même type (photonique, électronique, etc), si elles s'additionnent alors elles interfèrent, car il y aura toujours des point de l'espace ou une crête annulera un creux. Après c'est sur que la figure d'interférence va devenir compliquée voire indiscernable, mais ça interfèrera.Ca en serait pas possible car les sources ne seraient pas coherente (les fonctions d'onde n'aurait pas la meme phase en moyenne) et donc les interference disparaitrait.
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Merci de vous intéresser à ma question. je joins un dessin pour bien préciser les conditions de l'expérience.
Arcy
Bonjour,
Je vais une petite synthèse de ce qu'ont dit mach3 et Thwarn en distinguant la théorie et la pratique.
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En théorie et à priori la réponse est oui. La condition à respecter est cohérence respective des 2 sources ce qui veut dire que la différence de phase entre les 2 sources doivent être constantes.
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En pratique on divise un faisceau entre 2 sous-sources ou on élargit le faisceau pour arroser à la fois les 2 fentes.
S'il y a des fluctuations de phase (ou même des sauts de phases) la différence de phase entre les sources secondaires restent constantes ce qui remédie à un certain manque d'idéalité de la source.
L'expérience que tu cites à déjà été réalisé par des lasers indépendants ce qui doit nécessiter une grande stabilité des sources:
Il faut que les dérives respectives en fréquence soient suffisamment faible pendant le temps de mesure des interférences donc:
Delta.w. T = 1
Ce qui veut dire que si la dérive est de 1 Hertz on a T = 1 seconde pour faire une mesure.
En plus pour qu'existe une phase définie (état cohérent) il faut que l'intensité des lasers soient suffisantes.
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Pour les électrons je doute que l'expérience ait été faites. Il faudrait probablement que les électrons soient fortement monocinétiques (au minimun).
En plus comme pour les lasers indépendants il faut qu'il y ait une certaine intensité pour que la phase soit définie.
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Ce qui amène une nouvelle question:
Un faisceau d'électrons monocinétique peut-il avoir une phase étant donné qu'il s'agit de fermions et non de bosons?
Sur cette question il y a une vrai difficulté:
Un système de boson idéal est cohérent même à distance infinie. Cela résulte de la possibilité de mettre tous les bosons dans le même état quantique.
A contrario un système idéal d'électrons est incohérent à distance infinie (en effet il est impossible de mettre 2 électrons dans le même état quantique).
Par contre il y a de la cohérence sur des distances finies, d'où la difficulté de conclure sur la réalisation d'interférences de 2 faisceaux d'électrons indépendants.
Si la phase de tes emmeteurs est tres stable, alors la difference de phase des electrons, photons, etc sera toujours la meme et il y aura interference. Mais en realité, la phase de chaque emmeteur va fluctuer de maniere independante et donc en moyenne il n'y aura pas d'interference (il y en aura sur le temps ou la phase est stable avant de fluctuer, ce qui est tres tres court et donc non visible pour ton detecteur).Envoyé par mach3
Bonjour,
Il te manque une notion importante: Quelle est la phase ( si elle existe) d'un faisceau d'électrons?
Voir mon post précédent.
Bonjour,
Je crois comprendre ta remarque, cependant, il y a quelquechose qui me turlupine...
en effet, il existe des expériences "interférométriques" justifiant l'existence d'une phase (justifier n'est pas le bon mot, mais j'ai rien trouvé d'autre):
Les expériences de mesure de conductance d'un gaz 2 D d'électrons:
.localisation faible (exprérience sous champ).
.oscillation Arahonov-Bohm (en h/e)
A plus
C'est tout à fait çà. A l'échelle mésoscopique on doit avoir des effets d'interférences car la cohérence pour un système de Fermions est seulement perdue à longue portée.
Toutefois il faut bien faire la différence entre:
A- Un faisceau unique d'électrons qui diffractent comme en Leed, ce qui ne pose pas de problèmes. Dans ce cas on peut dire (d'une manière imagée) que tout électron interfère avec lui-même.
B- 2 sources indépendantes d'électrons (analogue de 2 lasers indépendants) pour lesquelles on ne peut pas dire qu'un électron interfère avec lui-même. Il y a là un problème théorique qu'il faut bien écrire proprement. Et là je n'ai pas les idées claires.
Je suis toujours intrigué par ce que tu dis:C'est tout à fait çà. A l'échelle mésoscopique on doit avoir des effets d'interférences car la cohérence pour un système de Fermions est seulement perdue à longue portée.
Toutefois il faut bien faire la différence entre:
A- Un faisceau unique d'électrons qui diffractent comme en Leed, ce qui ne pose pas de problèmes. Dans ce cas on peut dire (d'une manière imagée) que tout électron interfère avec lui-même.
B- 2 sources indépendantes d'électrons (analogue de 2 lasers indépendants) pour lesquelles on ne peut pas dire qu'un électron interfère avec lui-même. Il y a là un problème théorique qu'il faut bien écrire proprement. Et là je n'ai pas les idées claires.
en effet, théoriquement on peut générer des états cohérents fermioniques.
Egalement, dans les fils quantiques ou dans le régime de l'effet hall quantique entier (et à fort champ), on peut générer des excitations cohérentes...
Re,
en plus:
Un état cohérent, est un état avec une phase bien déterminé mais avec un nombre d'éléments fluctuant....
Un état cohérent de bosons nous dit qu'il y a un nombre moyen de bosons dans un état...mais pas tous les bosons dans le même état (si je ne me trompe pas).
A plus
Le sens de ma remarque (qui est également mon interrogation) est:
Est-ce possible de faire 2 faisceaux d'électrons indépendants mutuellement cohérents? (l'équivalent de faire interférer 2 faisceaux issus de 2 lasers).
Disons un état ou les fluctuations de phase et les fluctuations du nombre de particules sont faibles et contraint par une inégalité d'Heisenberg.
Absolument;Un état cohérent de bosons nous dit qu'il y a un nombre moyen de bosons dans un état...mais pas tous les bosons dans le même état (si je ne me trompe pas).
On est en plein dans le coeur de ma question. Comme le dit mach3, les ondes interfèrent, même s'il doit y avoir des problèmes de réalisation pratique.
Mais les électrons vus en tant que particules n'ont plus (comme dans l'expérience habituelle), le "choix" entre un chemin et un autre. Pour ces particules, on a deux expériences complètement distinctes et indépendantes et on observera sur l'écran une simple superposition des impacts des électrons.
Donc le mystère reste...
Arcy
Pour que des ondes interférent il y a des conditions de cohérence a respecter.
Attention: Dans une expérience habituelle (trous d'Young) un électron ne choisit pas un trou ou l'autre. Il passe par les 2 à la fois.!!!Mais les électrons vus en tant que particules n'ont plus (comme dans l'expérience habituelle), le "choix" entre un chemin et un autre. Pour ces particules, on a deux expériences complètement distinctes et indépendantes et on observera sur l'écran une simple superposition des impacts des électrons.
Par contre la question très pertinente que tu as posé laisse une possibilité que les électrons interfèrent, mais il y a des questions théoriques à expliciter (indépendamment des difficultés de réalisation pratique).
Non, tu peux atténuer les deux lasers ça ne changera rien aux propriétés de cohérence...
Bonjour,
Es-tu sûr de ta réponse en référence a la pièce jointe qui est en #4.
Auquel cas comment écriras-tu formellement la détection de la figure d'interférence?
Oui, tout à fait sûr... La figure d'interférence est la même que pour une intensité plus élevée, mais il faut attendre plus longtemps pour qu'elle se forme. À noter qu'ici on ne parle que de faisceaux cohérents (atténués ou non), mais on peut aussi faire des interférences avec des photons uniques...
Entièrement d'accord pour une expérience trou d' Young classique ou l'on peut expliquer "à la main" qu'une particule (électrons ou autres) passe par les 2 trous à la fois, image en conformité avec les intégrales de chemins (ici 2 chemins)
À noter qu'ici on ne parle que de faisceaux cohérents (atténués ou non), mais on peut aussi faire des interférences avec des photons uniques...
C'est là qu'est le problème non pas avec les trous de Young mais avec la configuration du dessin en #4. j'ai du mal imaginé que l'on ait une figure d"'interférence avec une émission d'un photon par seconde. En effet un photon n'a accès qu'a un trou.
Comment expliquer qu'un photon émis plus tard (alors que le premier a été détecté) donnent ensemble une figure d'interférence, figure d'interférence qui serait obtenu par accumulation?
Chaque source n'a accès qu'a Un seul trou. On a donc 2 expériences indépendantes (donc 2 espaces de Hilbert) sauf pour la détection qui est commune.
Maintenant il y a un paradoxe car si l'on raisonne classiquement (2 lasers parfaitement identiques) chaque trou se comporte comme une source de Huygens et donc il y a bien détection d' interférences dans le plan de mesure. C'est pourquoi il me semble que dans le cas de cette expérience (qui n'est pas celle des trous d'Young) la figure d'interférence ne peut pas exister à basse intensité (qui elle existe entre trous d'Young à basse intensité, même avec 1 photon).
Cela veut dire a mon avis que les 2 lasers idéaux deviennent incohérents a basse intensité ce qui est cohérent (au sens en accord) avec un état cohérent de Glauber qui n'existe pas formellement à basse intensité (grande fluctuation de phase = pas de phase = pas d'interférences).
D'accord, pas d'accord.
Attention quand on parle de photon. Dans le dessin #4 il s'agit de lasers émettant un flux très faible (lasers atténués, en pratique)... mais ce n'est pas parce que chaque laser émet en moyenne, disons, un photon par seconde, qu'il s'agit de champs de type "photon unique". Il s'agit encore de champ cohérents (états de Glauber). Et si ces lasers sont suffisamment stables (ce qu'on sait faire actuellement), la situation est tout à fait la même que pour les trous d'Young.
Non, pas du tout.
c'est là que je ne comprends pas. Pour avoir un état de Glauber dans l'espace externe (supposons que ce soit une cavité) en dehors de la cavité Laser il me semble qu'il faut avoir beaucoup de photons.
Maintenant si je suppose que les cavités sont couplées (celle du laser et la cavité externe) il y a certainement une corrélation qui persiste entre les 2 cavités même à très basse intensité. Dans ce cas là le photon externe est imbriqué dans l'état cohérent global (laser + cavité externe). Serait-cela l'explication qui tiendrait à basse intensité?
Bonjour,
je crois à peu près avoir compris...
Même si on considère les photons émis un par un.
Au lieu de raisonner en partant des sources, on se place à la réception : chaque point de l'écran peut recevoir un photon émis par une source ou l'autre. On est donc bien dans un cas d'interférence, avec addition des amplitudes et probabilité d'éclairement de chaque point égale au carré de l'amplitude.
Dites-moi si vous êtes d'accord.
Arcy
Re,
je reviens sur les posts de mariposa concernant l'interférence de deux faisceaux d'électrons "indépendants"....
La nuance avec un faisceaux de photons , c'est qu'il est très difficile de considérer que les électrons sont "indépendants" (interaction de coulomb...).
Les intéractions électrons-électrons sont en général source de "perte de phase"...et que peut-être, on doit perdre la cohérence de phase sur de "grande distance"...
A plus.
Meme en les considerant libre, ie sans interaction de coulomb, il y a toujours le principe de Pauli qui fait que la fonction de correlation est nulle pour deux fermions au meme point.
