Les photons

[arrial]

Bon soir

parler de la couleur d'un photon est un abus de langage, mais un abus indispensable. En bref, dire qu'un photon possède une couleur C signifie que l'on considère un photon ayant une énergie que l'on peut calculer avec la formule E = hv, où v est la fréquence de la lumière qui possède la couleur C.

Ma bourde habituelle …

Je voulais dire : "en résumé, je ne me hasarderai pas à affirmer qu'on ne peut parler de la couleur d'un seul photon...... "


Désolé : ça m'arrive régulièrement
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[arrial]

"en résumé, je ne me hasarderai pas à affirmer qu'on ne peut parler de la couleur d'un seul photon...... "

< ma pseudo-démonstration était de dire
♦ quantum et onde sont indissociables
♦ on peut probablement percevoir un photon …

maintenant, conclure sur une quelconque utilité … >

@+

[invite0b5e3f9d]

Envoyé par Amanuensis:
Les concepts sains sont : un photon a une énergie, une longueur d'onde, une quantité de mouvement, une fréquence (toutes proportionnelles entre elles), il n'a pas de couleur.

Bon jour

A mon avis, dire que le photon a une longueur d'onde, c'est aussi un abus de langage. En physique (donc en science), on établie seulement des rapports avec différentes notions (afin d'arriver à faire des mesures possibles) qui, chacune ayant sa propre réalité.

[Amanuensis]

A mon avis, dire que le photon a une longueur d'onde, c'est aussi un abus de langage.

Parfaitement correct. Au moins deux raisons pour cela :

1) La longueur d'onde (énergie, etc.), est relative, donc on ne devrait parler d'énergie d'un photon qu'en précisant le référentiel ;

2) le principe d'indétermination de Heisenberg, et plus généralement la physique quantique, qui ne permettent pas de parler d'un attribut indépendamment de mesures.

(Le point 2) n'est pas totalement indépendant du 1), l'appareil de mesure (un oeil par exemple) évalue la longueur d'onde relativement au référentiel dans lequel l'appareil est immobile.)

Mais mon commentaire d'origine se contentait d'intervenir sur le mot "couleur".

[inviteccac9361]

La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).

http://fr.wikipedia.org/wiki/Couleur

Si on s'en tient à la definition de la couleur, le photon n'a effectivement pas de couleur. Il a une Energie.

1) La longueur d'onde (énergie, etc.), est relative, donc on ne devrait parler d'énergie d'un photon qu'en précisant le référentiel ;

Comme dit ici et si je le comprend bien.
Sa longueur d'onde ou plutot, son "energie apparente", dépend effectivement du referentiel depuis lequel on le compare.
D'ailleurs c'est en accord avec le principe même qui postule qu'on de peut fournir du Travail qu'en considerant des potentiels presentant entre-eux une difference d'energie. C'est un point de vue relatif.
Et nous savons que nous ne pouvons fournir du Travail que dans un sens.

[inviteccac9361]

2) le principe d'indétermination de Heisenberg, et plus généralement la physique quantique, qui ne permettent pas de parler d'un attribut indépendamment de mesures.

Et comme j'ai parlé du point 1, je me dois donc de parler aussi du point 2. Sinon ce serait sortir la premiere citation de son cadre d'énnoncé.

Les relations d'incertitude de Heisenberg traduisent l'impossibilité de préparer un état quantique correspondant à des valeurs précises de certains couples de grandeurs conjuguées. Ceci est lié au fait que les opérateurs quantiques associés à ces grandeurs classiques ne commutent pas.

http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9canique_quantique

Energie et Temps si je déduit bien ?
Le temps serait-il compté deux fois ?

[Amanuensis]

Un photon, en tant que quantum d'interaction de champs magnétique, a très peu d'attributs. Il y a essentiellement deux types de couples conjugués, il me semble

- quantité de mouvement (en gros la direction de déplacement) et position spatiale ;

- projection de spin sur des axes perpendiculaires, et autres paires du même genre qu'on peut construire avec les mesures liées au spin.

Pour l'énergie, il n'y a pas à proprement parler de relation d'indétermination, mais d'une certaine manière on peut considérer qu'il y a une incompatibilité entre une mesure d'énergie précise et une durée trop courte entre émission et absorption. Mais ce n'est pas un attribut de la particule qu'on voudrait être déterminé à tout instant, plutôt une de son "histoire".

[inviteccac9361]

Un photon, en tant que quantum d'interaction de champs magnétique, a très peu d'attributs. Il y a essentiellement deux types de couples conjugués, il me semble

- quantité de mouvement (en gros la direction de déplacement) et position spatiale ;

- projection de spin sur des axes perpendiculaires, et autres paires du même genre qu'on peut construire avec les mesures liées au spin.

Effectivement,
c'est plus parlant, qu'Energie et Temps.
Mais on peut rapprocher ceci à ces deux autres notions ?

La quantité de mouvement pourait-être assimilée à de l'energie ? Selon un Espace-Temps, à mixer avec la masse (c'est rigolo j'y pense, le nom masse, pour désigner la borne(?) d'un genre de potentiel(?) relatif matiere-energie.)

Et le Temps, est celui qui refleterais la frequence de rotation, le spin.
Dont on ne connait pas l'histoire.
C'est une mesure de rapports d'entiers le spin, c'est grossierement une approximation rapporté au temps de l'observateur exterieur.
Si je ne m'égare pas...

[invite0b5e3f9d]

Envoyé par Xoxopixo

La quantité de mouvement pourait-être assimilée à de l'energie ?

Bon soir

La conservation de la quantité de mouvement rappelle la conservation de l'énergie. Ces deux notions ont un même objectif: étudier le mouvement.
Comme la quantité de mouvement, l'énergie est une notion abstraite qui sert à étudier le mouvement en se passant de la force.

[arrial]

La quantité de mouvement pourait-être assimilée à de l'energie ?

E² = (p.c)² + (m○.c²)²
Oui, au même titre que la masse à l'énergie …

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Il y a une différence fondamentale entre quantité de mouvement et énergie. En absence de forces externes, la quantité de mouvement se conserve toujours. L'énergie mécanique non.
Au revoir.

[arrial]

En absence de forces externes, la quantité de mouvement se conserve toujours. L'énergie mécanique non.

Bonjour,

E = m.c² est l'énergie totale, et le IV vecteur énergie-impulsion se conserve …

@+

[Deedee81]

Salut,

le IV vecteur énergie-impulsion se conserve

Cela montre que ces deux grandeurs sont soeurs mais pas jumelles

[invite0b5e3f9d]

Envoyé par arrial:

E = m.c² est l'énergie totale, et le IV vecteur énergie-impulsion se conserve …

Bon soir
La formule E=mc² représente l'énergie au repos, c-à-d elle concerne les particules qui ont une masse au repos. Et si elle est appliquée ailleurs, c'est parce que on n'a pas autre chose et qu'on a affaire à des approximations hasardeuses. Sa signification est:
si une particule de masse au repos m est réduite à une radiation, l'énergie de cette radiation est mesurée par E=mc². Souvent on parle d'équivalence entre énergie et masse. C'est une extrapolation.
Au revoir

[Amanuensis]

La formule E=mc² représente l'énergie au repos,

Oui, mais ce n'est qu'un cas particulier de la formule E²=m²c⁴+p²c²

Etre au repos <=> p=0

Si m=0, autre cas particulier, on a E²=p²c², de par la même formule.

on parle d'équivalence entre énergie et masse. C'est une extrapolation.

Sûr que c'est une phrase qui est bien trop courte pour contenir correctement sa signification.

Une version plus moderne serait "équivalence entre énergie et inertie", ce qui l'éclaire très différemment.

Il y a eu une évolution très significative du mot "masse" dans le siècle passé. Fin XIX^e la confusion entre entre masse et inertie était "normale", maintenant le "langage technique" de la physique ne fait plus la confusion.

[arrial]

La formule E=mc² représente l'énergie au repos

Pas du tout : même si il peut y avoir controverse pour le photon, qui a tout de même une énergie [‼] elle inclut implicitement l'impulsion dans le cas général.


E = √[p².c² + m○².(c²)²]
⇔ E² = (p.c)² + (m○.c²)²
⇔ E² = (m.v.c)² + (m○.c²)²
⇔ E² = [m○.v.c/√(1-v²/c²)]² + (m○.c².√(1-v²/c²)]² /√(1-v²/c²)]²)²
⇔ E² = [1/(1-v²/c²)][( m○.v.c)² + (m○.c²)²(1-v²/c²)]
⇔ E² = [1/(1-v²/c²)][( m○.v.c)² + (m○.c²)² - (m○.c².v/c)²]
⇔ E² = [1/(1-v²/c²)][( m○.v.c)² + (m○.c²)² - (m○.c.v)²]
⇔ E² = (m○.c²)²/(1-v²/c²)
⇔ E² = [m○/√(1-v²/c²)]².c²
⇔ E = m.c²


@+

[Amanuensis]

La notion de masse relativiste (le m de la "démo") est passée de mode, au profit de l'unique concept de masse invariante (le m₀ de la "démo").

[arrial]

La notion de masse relativiste (le m de la "démo") est passée de mode, au profit de l'unique concept de masse invariante (le m₀ de la "démo").

… oui, je sais … la mode ne fait pas partie de mes préoccupations majeures …

@+


[en tout cas, on dit toujours 'E = m.c²', et pour moi, ce 'm' n'est pas mon m○]

[invite4ff2f180]

Bonjour,
ce n'est pas qu'une question de mode, loin de là. De plus, utiliser une masse qui dépend de la vitesse est dangereux et conduit souvent à des erreurs.
De même, on dit toujours "p = mv" et pourtant ce n'est pas toujours vrai, en particulier en présence d'un champs electromagnétique. Quand on dit E=mc^2, on sous entend bien m=masse invariante (définie par exemple en QFT).

[arrial]

Salut,



« ce n'est pas qu'une question de mode, loin de là. De plus, utiliser une masse qui dépend de la vitesse est dangereux et conduit souvent à des erreurs. »
♦ Le contraire aussi : c'est une question d'habitude
De même, on dit toujours "p = mv"
avec m = m○/√(1-v²/c²), non ? si F↑ = dp↑/τ …

« et pourtant ce n'est pas toujours vrai, en particulier en présence d'un champs electromagnétique. »
♦ … des sources m'intéresseraient bien …

« Quand on dit E=mc^2, on sous entend bien m=masse invariante »
♦ Ça dépend qui "on" est …
Qu'en était-il pour Albert quand il a énoncé la formule ?

« (définie par exemple en QFT) »
♦ QFT is a three-letter abbreviation with multiple meanings …
et la théorie quantique des champs, encore en genèse, s'écrirait plutôt TQC pour moi …

Maintenant, quand la TQC aura acquis ses lettres ne noblesse, je suivrai volontiers ses préceptes … si elle les édicte.




@+

[invite4ff2f180]

Bonjour,
premièrement : QFT (quantum field theory). On est sur un forum de physique et cette abréviation est tout de même plus que courante. Vous n'avez vous même pas définit 'm' et 'mo' dans vos équations plus haut !

p=mv n'est valable qu'en l'absence de potentiel électromagnétique, sinon le potentiel vecteur A intervient. Sur wikipedia, ça doit être écrit.

quand la TQC aura acquis ses lettres ne noblesse, je suivrai volontiers ses préceptes

C'est une blague ? Le modèle standard des particules est basée sur la théorie quantique des champs et il est d'une précision remarquable (même si certains points sont inachevé et en désaccord avec l'expérience).

[arrial]

« premièrement : QFT (quantum field theory). On est sur un forum de physique et cette abréviation est tout de même plus que courante »
J'ignorais que le site était réservé aux initiés …

« Sur wikipedia, ça doit être écrit. »
Sur Wikipedia tout doit être écrit … même des âneries …

« (même si certains points sont inachevé et en désaccord avec l'expérience). »
… je crois, oui …


@+

[invite4ff2f180]

Si vous vous fiez uniquement aux théories en parfait accord avec l'expérience, vous devez être perdu ! Aucune théorie actuel ne rend compte de tout les résultats expérimentaux ...
La théorie quantique des champs est d'une précision remarquable (et inégalée) dans de nombreux domaine !

Wikipedia n'est certe pas une référence, mais il y a souvent des liens vers des articles scientifiques plus convainquant.
Pour une particules dans un champ électromagnétique : p = mv-eA (en vecteur), où e est la charge électrique, A le potentiel vecteur et m la masse.

[arrial]

Cela montre que ces deux grandeurs sont soeurs mais pas jumelles

… c'est bien mon point de vue, mais je n'aurais su l'exprimer si joliment ‼ …

[inviteccac9361]

Il y a eu une évolution très significative du mot "masse" dans le siècle passé. Fin XIXe la confusion entre entre masse et inertie était "normale", maintenant le "langage technique" de la physique ne fait plus la confusion.

C'est exact et la definition tient dans sa formulation je dirais.
Elle s'est etendue et mathématisée ? Et donc précisée.
Mais l'origine, ou plutot le principe même de la "masse", le connait-on bien ? Je chipote, mais j'estime et peut-être à tord, que connaitre c'est diminuer le nombre d'elements pour en connaitre l'essence.

J'ai trouvé un lien qui me parait interressant, il concerne la "masse" du proton.

Une équipe de physiciens français, allemands et hongrois vient de prouver que ces 95% résultent de l'énergie due aux mouvements des quarks et des gluons, et à leurs interactions. Une masse issue d'une énergie, c'est un résultat quelque peu déroutant, pourtant traduit par la célèbre formule d'Einstein E=mc2 énonçant l'équivalence entre masse et énergie. Jusqu'ici hypothèse, ce résultat est pour la première fois corroboré.

http://www2.cnrs.fr/presse/communique/1466.htm

[invite0b5e3f9d]

Envoyé par arrial: Pas du tout : même si il peut y avoir controverse pour le photon, qui a tout de même une énergie [‼] elle inclut implicitement l'impulsion dans le cas général.

Bon soir
En relativité restreinte, dans tout référentiel inertiel, une particule de masse m (masse au repos) possède l'énergie totale E telle que
E² = p².c² + m².(c²)². C'est donc une formule qui s'applique spécialement à une particule matérielle. L'énergie du photon, c'est autre chose: c'est E=hv. Cependant, on applique la formule E=mc² à un boson de jauge (par exemple au photon) pour traduire son énergie en masse.
Salut

[inviteccac9361]

L'énergie du photon, c'est autre chose: c'est E=hv.

Je ne serais pas aussi affirmatif.
C'est un autre point de vue, on est d'accord.

- Principe d'équivalence
Du fait de l’égalité stricte de la masse pesante ( charge gravitationnelle) et de la masse inerte ( quantité d’énergie), un champ local gravitationnel est équivalent à un mouvement accéléré et réciproquement un référentiel en chute libre dans un champ gravitationnel est équivalent à un système inertiel. Ceci va permettre un traitement « cinématique » de la gravitation. ( Calculs de changement de référentiel).
- Le Principe d’équivalence se décline en 3 versions Faible, d’Einstein, et Fort

http://www-cosmosaf.iap.fr/RG-presen...te.htm#Fond_RG

Donc ici on voit bien qu'on distingue
* la masse pesante = Charge Gravitationelle, l'ancienne dénomination de la masse.
* la masse inerte = Quantité d'Energie, celle qui a étendue sa notion.

C'est peut-être, s'il y a divergence de vue, que l'on ne s'est pas mis d'accord de quelle masse on parle.

[Deedee81]

Salut,

En relativité restreinte, dans tout référentiel inertiel, une particule de masse m (masse au repos) possède l'énergie totale E telle que
E² = p².c² + m².(c²)². C'est donc une formule qui s'applique spécialement à une particule matérielle. L'énergie du photon, c'est autre chose: c'est E=hv.

La formule s'applique aussi au photon. Sa masse étant nulle, on a :
E = pc.

Et donc :
pc=h.nu

Formule quantique associant l'impulsion à la longueur d'onde / fréquence (de Broglie a d'ailleurs trouvé initialement la relation entre longueur d'onde et impulsion pour une particule passive à partir de cette formule et avec la relativité).

De plus, on peut effectivement mesurer l'impulsion des photons (c'est-à-dire du champ électromagnétique) avec, par exemple, un moulin à lumière. Et on vérifie que cette relation est correcte.

Cependant, on applique la formule E=mc² à un boson de jauge (par exemple au photon) pour traduire son énergie en masse.

Ca c'est archaique. Ca prête à confusion et est inutile (puisque la masse dite relativiste, donnée par E=mc² pour un objet en mouvement, est équivalente à son énergie totale).

m = 0 pour un photon réel (un photon virtuel n'est pas sur la couche de masse et peut avoir m != 0, mais ça n'a rien avoir avec cette relation E = mc²).

[invite0b5e3f9d]

Envoyé par Deedee81: la formule s'applique aussi au photon. Sa masse étant nulle, on a : E = pc. Et donc .........

Salut
l'onde de De Broglie est une onde de matière (onde associée à une particule matérielle). Ce n'est pas le même genre d'onde non matérielle comme l'onde électromagnétique. D'ailleurs la formule de De Broglie qui lie la longueur d'onde à l'impulsion est un principe. Elle n'est pas une déduction directe de la relativité restreinte?
Alors, on peut appliquer la formule E²=(mc²)²+(pc)² à une particule matérielle, et la longueur d'onde liée à p concerne l'onde matérielle et non pas l'onde non matérielle?

Au revoir

[doul11]

Bonsoir,

Tu devrais laisser tomber ces notions de matériel/pas matériel : ça n'a aucun sens dans la théorie quantique, toutes les particules sont quantiques, il n'y en a pas de moins ou plus matérielles que d'autre.