Polarisation onde EM et spin de particule

[invite9f80122c]

Bonjour à tous

Question basique : Est-ce que la notion de spin d'une particule est simplement la polarisation de la fonction d'onde de cette particule au même sens de la polarisation d'une onde électromagnétique ?
On pourrait alors par abus de langage parler de spin d'onde électromagnétique
PS : je sais que la notion de spin est introduite par Dirac pour résoudre l'équation de schrödinger à l'aide de 'spineurs', mais pourquoi ne pas parler simplement de polarisation et introduire un concept soit-disant non classique ? (en supposant qu'une onde électromagnétique et sa polarisation soit 'classique' ce qui n'est peut-être pas le cas ?)
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[doul11]

bonjour,

La polarisation est un concept classique, niveau quantique il faut voir l'hélicité.

Une onde électromagnétique polarisé rectiligne sera une bonne approximation pour grand nombre de photons en superposition d'état d'helicité |gauche> + |droite>, on ne peut pas parler de polarisation (ex : épileptique ou quelconque) d'un seul photon.

[coussin]

Un vrai problème de société, les photons épileptiques

[Karibou Blanc]

Salut,

La polarisation est un concept classique, niveau quantique il faut voir l'hélicité.

Non, il n'y a pas lieu de distinguer polarisation et hélicité, et l'hélicité est aussi un concept classique. En fait c'est la meme chose, si ce n'est que le terme polarisation est souvent employé dans un sens plus général, lorsque l'on souhaite évoquer les divers états possibles de meme énergie. L'hélicité étant définie comme les états de polarisation d'un champ (d'une particule) de masse nul(le).

En ce sens, on peut aussi voir le spin comme une mesure du nombre des différents états de polarisation du fermion.

On pourrait alors par abus de langage parler de spin d'onde électromagnétique

On pourrait. Mais par abus de langage on parlerait plutot d'état de polarisation d'un (champ de) fermion.

on ne peut pas parler de polarisation (ex : épileptique ou quelconque) d'un seul photon.

Si, on peut. Cf. la quantification du champ electromagnétique. Un photon, tout comme une onde plane classique, est caractérisé par une énergie, un moment et une hélicité.

je sais que la notion de spin est introduite par Dirac pour résoudre l'équation de schrödinger à l'aide de 'spineurs', mais pourquoi ne pas parler simplement de polarisation et introduire un concept soit-disant non classique ?

Le spin est un concept classique, il est associé aux symétries d'espace-temps. En gros, il caractérise le comportement d'une particule (ou d'un champ classique) sous l'action des rotations.

[A voir en vidéo sur Futura]

[doul11]

Salut Karibou Blanc,

L'hélicité étant définie comme les états de polarisation d'un champ (d'une particule) de masse nul(le).

Pourquoi de masse nulle ? toutes particules ayant un spin ont une hélicité, par exemple le neutrino a bien une masse et une hélicité gauche ?

Le spin est un concept classique, il est associé aux symétries d'espace-temps.

L'utilisation de spin en physique classique est-il pertinent ? en physique quantique c'est une caractéristique importante des particules, pour moi, jusqu'à maintenant le spin était quelque chose de typiquement quantique (quantifié et discret). Aurais-tu des exemples de spin pour des objets classiques ? merci.

[invite9f80122c]

Merci de vos réponses !

Donc pour résumer, il s'agit du même concept, mais par convention on utilise polarisation dans le cadre de l'électromagnétisme et spin (hélicité) quand on parle d'une particule ?

L'idée de polarisation se rapporte à une fonction ondulatoire, dans le sens d'onde se propageant et modélisée par un e^(i phi), le spin ou hélicité se rapporte plutôt à une particule, dans le sens où cet objet a des propriétés équivalentes à un objet matériel classique ?

Etant donné la particularité de la physique quantique qui consiste à modéliser les 'choses' à la fois comme des particules et des ondes, ces deux concepts se rejoignent-ils ?

Par exemple un électron aura un spin multiple de h/2, sa fonction d'onde aussi. Mais pourra-t-on parler de polarisation de cette fonction d'onde ou alors uniquement de la polarisation du champ ou onde EM induit par cet électron ?

Si je suis en train de réfléchir dans le vide ce serait sympa de le préciser , mais il me semble qu'il y a une distinction profonde entre ces deux concepts, s'agit-il uniquement du fait que le spin est quantifié, tandis que la polarisation d'une onde EM impliquant beaucoup de particules ne l'est plus ? (une seule impliquerait une équivalence des propriétés entre fonction d'onde et onde EM, donc quantification, non ?)

Ou alors l'EM est quantifié mais on n'en tient pas compte aux échelles d'utilisation classique (comme le spectre d'énergie des orbitales d'un électron à haute énergie paraît continu, mais aux niveaux fondamentaux est clairement discret), ce qui implique d'utiliser le concept de polarisation plus général que le spin ?

Question subsidiaire : peut-on modéliser la polarisation d'un champ EM (ou de fermions en général) comme la somme des spins des particules l'induisant ?

Pour résumer : polarisation/spin = onde/particule, sachant évidemment qu'une particule est une onde et vice-versa ?

[Floris]

Juste pour ajouter mon grain de sel, on peut déterminer les propriétés quantiques d'une onde Em de la façon suivante:

On prend une source de lumière polarisée. On place devant cette source un autre polariseur place à 45°. (Notre source émet plusieurs photon)

On mesure l’intensité lumineuse, on à environ 50% de la lumière qui passe au travers du polariseur. Maintenant je me débrouille de sorte à ce que ma source n'émettre qu'un seul photon, je m'aperçois alors du caractère quantique du photon puisque tanto le photon passe au travers du polariseur, tanto il ne passe pas. Polariseur toujours orienté à 45° par rapport à la polarisation de la source.

Pour ainsi dire, je dirais plutôt que la polarisation est la conséquence du spin.

[invite9f80122c]

Merci Floris

En considérant le spin comme un nombre quantique indéterminé avant la mesure je suppose ? Explication très claire, merci