Collision d'un électron ou d'un photon avec une cible, et colision d'une bille...

[invitec913303f]

Bonjour, cet après midi au mc-donalde (oui jy vais de temps en temps, le coin est sympa ) entre deux cour, j'ai rencontré un amis qui étudiais en ce moment un peut de méquanique clasique. Pendant que je lui expliquais quelque truc, une question m'est venu.

En effet, lorsque un électron, un photon ou autre particule subathomique frappu une cible, celle ci est renvoyer tant que son énergie n'est pas absobé n'est ce pas? La propriètè du comportement de la difraction changera en fonction de l'impulsion de la particule. Mais si je fais l'expérience avec une bille, dont on exclu tout les effets parasites tels la rugosité etc, elle aussi sera renvoyer. Par contre, l'angle de renvoi par rapport à l'angle incident ne change pas selon la quantité de mouvement de la bille (selon ma conaissance).

Avant d'entamer ma question et d'aler plus loin, j'aimerais dabord savoir ci ce que je dis est corecte.

je vous remerci.
Mes salutatiosn à tous.

flo
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[invite93279690]

En effet, lorsque un électron, un photon ou autre particule subathomique frappu une cible, celle ci est renvoyer tant que son énergie n'est pas absobé n'est ce pas?

Pour ce genre de physique on utilise classiquement le modèle des chocs relativistes. Et pour prédire le comportement d'une des particules tu dois tout d'abord écrire une "réaction" qui se produit lors du choc (par exemple pour l'effet Compton on a
photon1 + électron1 -> photon2 + électron2) et seulement après tu peux faire des calculs...d'ailleurs le calcul est souvent un moyen de savoir si une réaction a priori possible peut avoir lieu ou non en fonction des paramètres du choc.

La propriètè du comportement de la difraction changera en fonction de l'impulsion de la particule.

je comprends pas ce que tu veux dire...."diffraction"

Mais si je fais l'expérience avec une bille, dont on exclu tout les effets parasites tels la rugosité etc, elle aussi sera renvoyer. Par contre, l'angle de renvoi par rapport à l'angle incident ne change pas selon la quantité de mouvement de la bille (selon ma conaissance).

La bille n'est pas forcément renvoyée ça dépend de la masse de la cible....à moins que tu la suppose de masse très supérieure à la masse de la bille.

As tu fais les chocs en mécanique classique?

[zoup1]

Dans tout les cas de figure, l'angle de déviation de la particule incidente dépend d'un paramètre d'impact que l'on note souvent b et dénote la distance entre les centres de l'objet incident et de la cible dans la direction perpendiculaire à la direction d'incidence.

[invitec913303f]

Bonjour, merci à vous deux pour vos réponses. Alors je n'ais pas encore étudier les shocs en méquanique mais l'impatience est là. Alors je voulais surtout m^tre l'acent sur le phénomène de diffraction de particules subathomiques. A maconaissance, pour ce phénomène, on ne prend que en compte l'angle incident et la quantité de mouvement de la particules ainsi que la propriètè du matériaux (indice). Ce que je me demande, c'est comment ce fais t'il qu'un objet qui n'est pas quantique tels une bille ou une boulle de billard (quelque soit sa quantité de mouvement) soit renvoyer toujours dans le même angle tandi qu'un objet tels un électron, le comportement soit différent. Voyez vous ou je veux en venir?


Mes salutations à vous.
Floris

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite93279690]

Bonjour, merci à vous deux pour vos réponses. Alors je n'ais pas encore étudier les shocs en méquanique mais l'impatience est là. Alors je voulais surtout m^tre l'acent sur le phénomène de diffraction de particules subathomiques. A maconaissance, pour ce phénomène, on ne prend que en compte l'angle incident et la quantité de mouvement de la particules ainsi que la propriètè du matériaux (indice). Ce que je me demande, c'est comment ce fais t'il qu'un objet qui n'est pas quantique tels une bille ou une boulle de billard (quelque soit sa quantité de mouvement) soit renvoyer toujours dans le même angle tandi qu'un objet tels un électron, le comportement soit différent. Voyez vous ou je veux en venir?
Mes salutations à vous.
Floris

Ok, je crois que je vois pourquoi tu parles de diffraction.
Mais la propriété dont tu parles pour les neutrons par exemple ne vient pas des chocs mais de la mécanique quantique. En gros si la longueur d'onde de de Broglie (égale ) associée à ta particule est de l'ordre de grandeur de la distance interatomique du matériaux alors tu observeras un phénomène de diffraction comme en optique . Si ça ne marche pas pour une boule de billard c'est parce que sa longueur d'onde est inversement proportionnelle à sa masse et donc (comme cette derniere est beaucoup plus grande que la masse d'un neutron par exemple) elle se trouve etre tres inférieure à la fois à la distance interatomique du matériau et à ses propres dimensions, il n'y a donc pas de phénomènes quantiques observables.

[invitec913303f]

Bonjour gatsu, ouii tu touche du doight là ou je veux en venir. En effet justement, ma bille est un objet qui étant trop gros, à perdu de son comportement quantique. Néamoin, une chose me turlupine, ce que je cherche à comprendre et ce qui m'intrigue, c'est que en suposant que lamasse de la cible est bien entendu très supérieur donc on admet que la bille rebondi. C'est le rapport de l'angle indident d'impact et l'angle de rebondissement si je puis mepermettre qui tend vers une constante qui ne change pas selon la masse de la bille ou de la cible. Vois tu ce que je veux dire, est tu d'accord?

Ne peut t'on pas dire que la difraction ou du moins sa description quantique est une généralisation de la méquanique (celle dont nous avons afaire lorsque l'on joue avec des billes ou des gros objet quoi) ??

Merci beaucoup à vous
Floris

[invite93279690]

Bonjour gatsu, ouii tu touche du doight là ou je veux en venir. En effet justement, ma bille est un objet qui étant trop gros, à perdu de son comportement quantique. Néamoin, une chose me turlupine, ce que je cherche à comprendre et ce qui m'intrigue, c'est que en suposant que lamasse de la cible est bien entendu très supérieur donc on admet que la bille rebondi. C'est le rapport de l'angle indident d'impact et l'angle de rebondissement si je puis mepermettre qui tend vers une constante qui ne change pas selon la masse de la bille ou de la cible. Vois tu ce que je veux dire, est tu d'accord?

Ne peut t'on pas dire que la difraction ou du moins sa description quantique est une généralisation de la méquanique (celle dont nous avons afaire lorsque l'on joue avec des billes ou des gros objet quoi) ??

Merci beaucoup à vous
Floris

De toute façon la mécanique classique n'est qu'une approximation de la mécanique quantique donc en cela , si on cherche à savoir ce qui va se passer pour une particule de façon quantique et qu'elle n'a pas de propriété quantique (par rapport à l'echelle du probleme) alors on retombera sur la mécanique classique. Un exemple simple est l'effet tunnel dans un potentiel carré:
On peut montrer qu'un électron par exemple a une probabilité non négligeable de passer une barriere alors qu'il n'a pourtant pas l'energie pour la passer et que pour un proton qui a une masse beaucoup plus élevée, la probabilité est quasi nulle et il va entierement rebondir sur la barriere-> on retombe donc sur la mécanique classique de façon naturelle. (cf cohen tannoudji 1er chapitre)

[invite93279690]

Néamoin, une chose me turlupine, ce que je cherche à comprendre et ce qui m'intrigue, c'est que en suposant que lamasse de la cible est bien entendu très supérieur donc on admet que la bille rebondi. C'est le rapport de l'angle indident d'impact et l'angle de rebondissement si je puis mepermettre qui tend vers une constante qui ne change pas selon la masse de la bille ou de la cible. Vois tu ce que je veux dire, est tu d'accord?
Floris

En fait je ne suis pas tout à fait d'accord. Rigoureursement si tu fait un calcul de choc entre deux particules avec la particule cible qui a une masse tres superieure à celle de la particule incidente et que a priori le mouvement se passe à 2D, tu ne peux pas prédire le futur de ta particule incidente. En effet, on tombe sur un systeme d'équations hyperstatique ce qui signifie que tu as plus d'inconnues que d'équations. Pour "résoudre" le probleme tu dois en fait supposer un parametre (habituellment un angle) d'apres le choc et ensuite tu exrime toutes les inconnues en fonction de ce parametre supposé connu.
En fait on peut le résoudre en mécanique Newtonienne si on trouve la forme de l'energie potentielle qui correspond à ce que va "vivre" la particule cible. Pour une bille contre un mur par exemple je pense qu'on peut prendre une barriere de potentiel infini mais bon je suis pas tres sur là

[invitec913303f]

Bonjour.
Merci pour tes comentaires gatsu.
Mais quelque chose me taquine, voila, la question est assé simple à dire.
Quand on fais de l'optique géométrique genrenlois de descartes, on voi que l'angle de difraction possède un facteur qui est dépendant de la logueurs d'onde du photon. Si on répete l'expérience avec un électron par exemple, qui traverse un réseau cristalain si je n'mabuse, l'angle de diffraction est aussi dépendant de la logueurs d'onde de l'électron. Cepandant, au risque que ma question semble confuse, que se passerai t'il si lorsque la logueurs d'onde deviens très courte, par exemple la logueurs d'onde associer à un objet de masse tels 1Kg, lorsque l'on tenterais de réaliser une expérience de diffraction avec un tels objet? (la masse n'ayant pas de rapport avec le volun de l'objet, on est d'accord que l'on pourrais admettre l'existence d'un particulte tels un électron mais possédant une masse de 1Kg)

Merci pour vos comentaires.
Floris

[invite93279690]

Bonjour.
Merci pour tes comentaires gatsu.
Mais quelque chose me taquine, voila, la question est assé simple à dire.
Quand on fais de l'optique géométrique genrenlois de descartes, on voi que l'angle de difraction possède un facteur qui est dépendant de la logueurs d'onde du photon. Si on répete l'expérience avec un électron par exemple, qui traverse un réseau cristalain si je n'mabuse, l'angle de diffraction est aussi dépendant de la logueurs d'onde de l'électron. Cepandant, au risque que ma question semble confuse, que se passerai t'il si lorsque la logueurs d'onde deviens très courte, par exemple la logueurs d'onde associer à un objet de masse tels 1Kg, lorsque l'on tenterais de réaliser une expérience de diffraction avec un tels objet? (la masse n'ayant pas de rapport avec le volun de l'objet, on est d'accord que l'on pourrais admettre l'existence d'un particulte tels un électron mais possédant une masse de 1Kg)

Merci pour vos comentaires.
Floris

Pour résoudre le problème de façon quantique il faut utiliser la théorie des collisions en quantique que je ne connais pas donc je ne vais pas trop m'avancer. Par contre en essayant juste de raisonner sur les ordres de grandeur si la longueur d'onde de l'électron est tres petite devant le parametre de maille tu peux ne pas utiliser la MQ (je pense). Dans ce cas deux choix s'imposent soit la particule rebondit sur le réseau soit elle pénetre dans le matériau. Le second cas correpond à ce qui se passe lorsque des électrons allant à des vitesses ultra relativistes (ce qui correspond à une longueur d'onde tres petite de l'électron) entrent dans un matériau et subissent un freinage tres intense, à ce moment un rayonnement électromagnétique caracteristique provenant des électrons freinés est émis et est d'ailleurs appelé rayonnement de freinage.

[invitec913303f]

Bonsoir gatsu, merci beaucoup pour ces éclaircicements.
Une question donc qui me semble en rapport, lorsque je balence une bille sur une paroi, je constate que l'angle (en suposant que ma bille ronbondi parfaitement) de rebondissement ne varie pas avec la vitesse, (esque je me trompe) pourtant, si l'on fait le même chose avec un électron par exemple, l'angle dépendra de sa logueurs d'onde. Comment se fait t'il donc que le rebondissage de ma bille ne suit pas cette loi là? Es parce que ma bille à une masse top importante pour observer les effets quantiques?

merci à tous.
Floris

[invite93279690]

Es parce que ma bille à une masse trop importante pour observer les effets quantiques?

Floris

Je pense que oui

[invite09c180f9]

Comment se fait t'il donc que le rebondissage de ma bille ne suit pas cette loi là? Es parce que ma bille à une masse top importante pour observer les effets quantiques?

merci à tous.
Floris

Effectivement c'est bien cela, je viens appuyer gatsu !!
Lorsque tu considères une bille (quelques grammes), tu est dans un "cas classique" ; en revanche, avec un électron ( tu te retrouves dans un "cas quantique".

[invitec913303f]

Ah, merci bien, mais ce qui est très curieux à mon sens c'est que la disparition des effets quantiques tombent vers une constante, c'est à dire, ce que l'on observe à tout les coup! Comment expliquer cette constante? Je veux dire par là, comment expliquer que j'observe toujours la même chose en répétant les expériences?

Merci bien
Flo