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De la définition du photon



  1. #1
    zoldick

    De la définition du photon


    ------

    Bonjour.
    La nature et les propriétés du photon alimentent la chronique.
    Suite a de nombreuses et pénibles recherches (c'est quand on trouve pas ce qu'on veut) voila enfin une source fiable et honorable : le CNRS qui chapeaute un "Laboratoire de Photonique et de Nanostructures
    Route de Nozay – 91 460 Marcoussis".
    Ce qui m'y amène : la définition du photon.

    Mais cette source,
    http://deacpm20042005.free.fr/prethese/Rapport_1.pdf
    au lieu de m'éclairer (un comble pour le photon) obscurcit un peu plus (s'il était nécessaire) cette définition.
    En effet on y peut lire sous la plume de
    Rémy BRAIVE
    http://www.lpn.cnrs.fr/fr/Commun/Pag...enom=R%C3%A9my

    sous la Direction d’Izo ABRAM (Direction des affaires européennes du CNRS, Paris)
    http://www.lpn.cnrs.fr/fr/Commun/Pag...ram&prenom=Izo

    et Isabelle ROBERT-PHILIP
    http://www.lpn.cnrs.fr/fr/Commun/Pag...renom=Isabelle
    .../
    Ainsi, il a été possible de produire des
    trains de photons uniques et des paires de photons produits en cascade. Récemment, il a
    été possible de produire des photons uniques indiscernables.
    /...
    .../
    démontré au cours de ces 4 dernières années
    qu’une boîte quantique unique isolée dans une microcavité optique peut émettre des
    photons uniques polarisés [Moreau1], des paires de photons séquentiels [Moreau2] et
    des photons uniques indiscernables [Varoutsis]. Aujourd’hui, elle s’oriente vers la
    génération de photons intriqués
    /...
    Il existe donc des photons, des trains de photons, des photons intriqués,, des photons uniques polarisés,
    des paires de photons séquentiels ,des photons uniques indiscernables .
    Je n'ose imaginer la possibilité de :
    Trains de paires de photons uniques séquentiels polarisés indiscernables, de plus intriqués....(je dois en oublier)
    Quelqu'un pourrait-il me tirer de cet embarras de photons?
    A vous lire,
    Cordialement
    Zoldick

    -----

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  3. #2
    albanxiii

    Re : De la définition du photon

    Bonjour,

    Et si vous commenciez par vous intéresser à la "définition" d'un photon tout simple, tout seul, à qui on ne fait pas de misère(s) ?
    C'est comme toute chose, il y a la chose elle même , et tout ce qu'on peut faire avec, des constructions ou dispositifs plus ou moins compliqués, et là, vous tapez dans cette catégorie directement.

    @+
    Not only is it not right, it's not even wrong!

  4. #3
    Deedee81

    Re : De la définition du photon

    Salut,

    Je suis d'accord avec Albanxii. On n'apprend pas à piloter un Air Bus après avoir passé son permis trottinette

    Un photon : c'est juste une excitation du champ électromagnétique. Il se fait juste qu'en mécanique quantique, ces excitations sont quantifiées. C'est-à-dire que pour une fréquence donnée nu, une excitation ne peut avoir qu'un nombre entier de fois l'énergie h.nu, une excitation élémentaire est appelée un photon.

    Pour le reste :
    - Séquentiel = plusieurs photons l'un à la suite de l'autre (là franchement, je ne vois pas où est le problème !)
    - il faut d'abord maitriser le champ électromagnétique. Un photon polarisé et une onde électromagnétique polarisée, même combat. Forcément avec la définition que j'ai donné. Et c'est en physique classique qu'on apprend la polarisation, pas avec le photon.
    - Photons intriqués. Plus généralement "états intriqués" (on peut intriquer deux électrons par exemple). C'est une propriété de la mécanique quantique. Et donc là aussi il faut maîtriser la mécanique quantique.

    Après tout ça, on peut faire joujou avec des photons intriqués dans des boites quantiques

    Tu peux aussi aller voir Photon dans Wikipedia. Il y a beaucoup d'explications.
    Dernière modification par Deedee81 ; 06/08/2013 à 11h36.
    Keep it simple stupid

  5. #4
    zoldick

    Re : De la définition du photon

    Bonjour.
    Merci de vos réponses qui agacent mes papilles mais me laissent sur ma faim.

    Citation Envoyé par albanxiii
    Et si vous commenciez par vous intéresser à la "définition" d'un photon tout simple
    Certes, vous avez raison, mais je pensais que cette définition était dans tous les esprits, donc inutile d'y revenir.
    Cette question est abordée longuement sur FS, la Faq et de nombreux files.
    Soit, a l'invite de votre collègue Deedee81 :
    Définitions du photon
    Photon . http://fr.wikipedia.org/wiki/Photon et autres sources unanimes :
    (citation partielle, se référer a l'original)

    Citation Envoyé par Wiki
    Le concept de photon a été développé par Albert Einstein ...
    Le photon n’a pas de charge électrique...
    Le photon est également sans masse ... on admet généralement que le photon a une masse nulle (note de Zoldick : donc quelques réserves idéologiques)
    ... le photon a la vitesse C ...
    La lumière monochromatique de fréquence ν est constituée de photons d’énergie E dépendant uniquement de ν
    E=hv (note de Zoldick : h= constante de Planck http://fr.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Planck E = énergie d'un photon, v valant n/s [s]n entier [:s] Planck, s = temps )
    Le photon possède également un spin ...
    Comme pour les autres particules, un photon peut se trouver dans un état dont l’énergie n’est pas bien définie, comme par exemple dans le cas d’un paquet d’onde. Dans ce cas, l’état du photon est décomposable en une superposition d’ondes monochromatiques de longueurs d’onde voisines (via une transformée de Fourier).
    on peut rajouter que :
    c'est un boson. http://fr.wikipedia.org/wiki/Boson
    Le Photon n'a pas de trajectoire définie (MQ) (sources diverses)
    Il n'interfère pas avec ses égaux mais il est absorbé par les particules massiques qui le réémette ensuite (mais ce n'est plus le même photon (bien qu'ils soient tous identiques)) (sources diverses)

    A titre personnel :
    On notera le flou de l'affirmation de Wiki :
    Comme pour les autres particules, un photon peut se trouver dans un état dont l’énergie n’est pas bien définie ...
    En effet, si le photon est décomposable en une série de Fourrier, on peut penser (mais avec prudence) qu'il s'agit de plusieurs photons, puisque d'une part un photon n'a qu'une fréquence, d'autre part il est insécable (suivant Planck : quantum d'énergie)
    Il parait curieux qu'un photon puisse être composé de plusieur photons, cas unique de récursivité dans le monde physique, je vous laisse a vos pensées sur ce point.
    D'autre part, toutes (celles que j'ai vues) les explications sur les phénomènes liés a la lumière laissent a penser que le photon serait un phénomène qui dure.
    J'entend par là que parlant de la particule "photon" donc (éventuellement, si j'ai bien compris ce qui précède) ponctuelle ( a son niveau) les démonstrateurs nous font un beau dessin d'une onde continue , avec des interférences dans un plan avec un autre photon de phase ou fréquence légèrement différente. Donc le même photon serait une suite pérenne de périodes de son onde. Il est en permanence (la durée de l'expérience) dans le plan de la mesure de l'interférence avec son voisin alors qu'il se propage a C.
    En admettant une durée raisonnable de l'expérience d'une nanoseconde, ça fait un photon qui mesure quelque 30 cm de longueur. Cette chose me trouble, d'autant que l'expérience dure beaucoup plus longtemps, des minutes ou des heures, , on pourrait croire qu'un photon venu du fin fond de l'univers ferait un petit 13 milliards d'années lumières de longueur, là ça m'agace vraiment.
    Considérant ce long préambule, vous comprendrez que ma question initale pour être claire ne pouvait commencer par ce texte.

    Citation Envoyé par Deedee81
    On n'apprend pas à piloter un Air Bus après avoir passé son permis trottinette
    Personnellement, je ne souhaite pas piloter un Airbus. C'est onéreux, mon garage est trop petit, ça pollue et j'en ai pas vraiment besoin.
    Je vous remercie de la définition que vous donnez
    Citation Envoyé par Deedee81
    Un photon : c'est juste une excitation du champ électromagnétique
    il est vrai que obnubilé par la définition "particule" j'avais négligé la piste ondulatoire.
    Champ :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Champ_%28physique%29
    Théorie quantique des champs :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A...que_des_champs

    La question "train de photon" devient alors "train d'exitations du champ électromagnétique" , mais "champ" de nature continue me semble incompatible avec "train" de nature discrète. Ce qui ne rejeterai que le concept "train" bien sûr.

    En conclusion
    Compte tenu de ce qui précède, je souhaite simplement des éclaircissements concernant le concept de "train de photons", courrament utilisée par les expérimentateurs mais non explicitée (lire : je n'ai pas trouvé).

    En espérant ne pas vous agacer par la longueur de ce post,
    cordialement,
    Zoldick.

  6. #5
    coussin

    Re : De la définition du photon

    Bah imaginez que vous créez périodiquement (pourquoi pas...) des photons. C'est un train de photons. Astuce : une paire sequentielle est un train avec seulement deux wagons

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    coussin

    Re : De la définition du photon

    Il faut comprendre "train" comme une série, tout bêtement...

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  10. #7
    Deedee81

    Re : De la définition du photon

    Ben oui, comme une série de "pulses". Dans tout ce qui précède c'est certainement ce qui est le moins problématique.
    Keep it simple stupid

  11. #8
    mariposa

    Re : De la définition du photon

    Bonjour,

    Petit commentaire lorsque l'on lit un article sur Wikipedia:

    L'exemple de l'article sur le photon est très intéressant dans le sens ou il y a de bonnes choses et des choses fausses. Donc quelqu'un qui cherche à comprendre ne pourra faire la différence entre ce qui est juste et ce qui est faux. Je ne vais pas reprendre l'article mais par exemple il est courant de dire que le photon a un spin 1, il aurait donc 3 composantes, pas de chance il n'a que 2 composantes, donc le photon n'a pas de spin (notion rattaché au groupe de la sphère) mais une hélicité (on dira rattaché au groupe du cylindre)

    Une première approche du photon

    Parler du photon pour débuter peut être regardé comme une particule ordinaire de masse nulle et se propageant toujours à la vitesse de lumière dans tous les repères inertiels, ce qui est déjà un sujet d'étonnement (en fait le photon relève a la fois de la MQ et de la RR, c'est donc déjà très compliqué).

    Le photon particule n'a rien à voir avec une onde (une onde est un concept de physique classique) mais on peut regarder une onde électromagnétique comme un flux de photons (c'est vrai du seul point de de l'échange d'énergie et de l'échange d'impulsion, c'est la raison même que le photon ressemble dans certaines circonstances à une particule classique)

    Enfin pour montrer la vrai nature quantique du photon (et par extension de toutes les particules) l'exemple pédagogique est l'expérience des trous d'young qui montre que ni le concept de particule, ni le concept d'onde sont aptes a décrire cette expérience.

    Le photon est donc un objet étrange qui obéit au formalisme de la MQ, formalisme inaccessible à la pensée classique et à l'intuition, sauf en s'enracinant dans le formalisme de la MQ. Il faut apprendre à penser quantique.

  12. #9
    zoldick

    Re : De la définition du photon

    bonsoir a tous.
    Merci de vos réponses.

    @ cousin et Deedee81
    j'agrée a vos remarques.

    La question qui me préoccupe est la suivante :
    quand un chercheur/expérimentateur/théoricien/etc (je parle de personnes compétentes, reconnues par le monde scientifique) traite du photon, de quoi parle-t-il?
    -D'une particule unique qui comme toute autre est limitée dans l'espace, qui interfère donc avec ses appareils de mesure durant un temps epsilon durée de l'interaction particule/obstacle (que l'expérimentateur astucieux a placé sur son chemin pour le mettre en évidence) ou
    - un phénomène continu qui va exciter ce dit appareil aussi longtemps que le préposé a la mesure prolongera sa détection.
    en clair est-ce un pulse ou un flux.
    Il me semblerai que pour la référence en la matière (Planck) c'est un flux de quantum (un flux de pulses) vu sa remarquable formule E=hv
    Un simple bolomètre le confirme : exposé a un laser de photons d'énergie E (2ev pour un photon du spectre visible) son échauffement est proportionnel au temps de l'expérience (jusqu'a fusion éventuelle du malheureux appareil)
    @Mariposa
    j'aime votre remarque sur Wiki.
    Si je me réfère a Wiki c'est que cette source (parfois contestable) fut aimablement suggérée par Deedee81 (mod)
    Cette référence est un simple point d'appui a la réflexion, mais les sources de première main sont difficilement accessibles.
    Citation Envoyé par Mariposa
    .../ le photon relève a la fois de la MQ et de la RR /...
    A mon avis (tout personnel) le photon ne relève d'aucune théorie, c'est un objet physique, les théories ne font qu'espérer expliquer son existance. Si il faut moultes théories (s'excluant les unes les autres en partie ou en tout) pour décrire ses turpitudes, seules les sus-dites théories sont a revoir...(point de vue personnel)
    En ce qui concerne la fameuse expérience des trous d'Young que vous citez, c'est là ou la question du photon "train" ou du photon "pulse" est critique.
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Fentes_de_Young
    On notera la date de l'expérience 1801. Pas question ici de photon unique etc
    L'expérimentateur (émérite) traite de deux faisceaux de lumière. Pas question de photons, mais d'un flux continu de ces dits photons. Deux faisceaux est-il indiqué.
    si on considère que l'expérience dure allons, 1 minute, combien de photons seront mobilisé dans cette remarquable prestation ? 2*60* 10^14 particules (ordre de grandeur suivant la couleur bien sûr) en acceptant qu'il n'y ait qu'un train de photons de chaque faiceau.
    Vu la sensibilité de l'oeil (humain), il semblerai que le nombre de trains doive être considérablement majoré...(une question d'énergie pour affoler nos neurones)
    Si c'est un train de particules, alors, aucun problème, pour la lumière dite visible 10^14 Hz, avec un tel débit, il peut en passer de toutes parts, a nos yeux, on ne verra pas que chacun des photons ne passe que d'un coté (effet strobo)
    Si c'est une particule unique, effectivement, soit c'est a droite, soit c'est à gauche, on peut pas être a deux endroits en même temps, seule une "onde", un champ peut être a deux endroits en même temps.
    D'ou l'intérêt de savoir de quoi on parle en fait de photon (au singulier bien sur)
    Particule unique (et son onde), ou suite de particules a la queue leu leu (et la même onde)
    Dans un cas l'onde serait un pulse de durée extèmement brève (pour un electron qui l'intercepte de l'ordre du temps qu'il faut a ce photon pour le traverser (diamètre hypothétique de l'électron parcouru a C, ça fait très très bref)), dans l'autre, le temps que la source génère ce train de photon (pas trouvé encore la durée d'émisson d'un photon par une particule en ayant intercepté un mais faut pas désespérer) , dans la pratique les expérimentateurs ont des photons qui durent indéfiniment.
    (dans le cas d'un photon dit unique piégé dans une nano cavité on parle d'une lente décroissance du photon (sic)
    Citation Envoyé par Mariposa
    Le photon particule n'a rien à voir avec une onde (une onde est un concept de physique classique) mais on peut regarder une onde électromagnétique comme un flux de photons (c'est vrai du seul point de vue de l'échange d'énergie et de l'échange d'impulsion, c'est la raison même que le photon ressemble dans certaines circonstances à une particule classique)
    Merci de cette définition. vous parlez bien d'une succession de photons (particule etc etc)
    Si je vous comprend bien, une onde EM de 2^14Hz (pour en rester a une couleur du spectre visible) serait la succession de 2^14 photons (particule, quantum de Planck) se succédant a la queue leu leu (pure image mentale) a chaque seconde.
    Merci de confirmer ou infirmer mon interprétation de votre phrase.

    Je vous remercie tous pour vos réponses, elles me sont très précieuses.
    Cordialement
    Zoldick.

    Note (histoire de rire un peu) a propos des anti particules :
    une particule et son anti dédiée se rencontrent
    Conséquences une gerbe de photons...
    Un photon et son anti photon (son alter égo) se rencontrent
    conséquences rien...

  13. #10
    Deedee81

    Re : De la définition du photon

    Salut,

    Mariposa, merci de ces précisions sur l'article Wikipedia.

    Citation Envoyé par zoldick Voir le message
    quand un chercheur/expérimentateur/théoricien/etc (je parle de personnes compétentes, reconnues par le monde scientifique) traite du photon, de quoi parle-t-il?
    -D'une particule unique qui comme toute autre est limitée dans l'espace, qui interfère donc avec ses appareils de mesure durant un temps epsilon durée de l'interaction particule/obstacle (que l'expérimentateur astucieux a placé sur son chemin pour le mettre en évidence) ou
    - un phénomène continu qui va exciter ce dit appareil aussi longtemps que le préposé a la mesure prolongera sa détection.
    en clair est-ce un pulse ou un flux.
    Un photon peut être les deux ! Il faut se méfier du mot "particule". Il n'a pas en physique quantique le même sens que dans la vie de tous les jours. En mécanique quantique, un électron (ou un photon) peut très bien avoir une étendue spatiale infinie.

    Dans la théorie c'est une opération courante que de considérer les solutions "spatialement infinies", car on travaille souvent avec la décomposition de Fourier, bien pratique. Et c'est effectivement comme tu le signales ce qui correspond à E = h.nu

    Mais c'est une idéalisation, évidemment. En pratique un photon n'est jamais parfaitement monochromatique (fréquence et énergie absolument bien définie et extension spatiale infinie), il correspond toujours à une superposition quantique d'états de fréquences proches formant un petit "paquet d'ondes".

    Il n'y a pas différentes sortes de photons. Il y a juste des photons pouvant se trouver dans différents états.

    Et, oui, bien sûr, il faut distinguer la modélisation théorique de l'objet physique. Mais tout objet physique n'est accessible que via des informations expérimentales (observations, mesure). Et la modélisation est construite sur base de ces informations. Donc, en l'absence d'effet contradictoire avec la théorie, on peut considérer que cette modélisation théorique est la meilleure "image" que l'on peut se faire de l'objet physique.

    Et en effet dans une expérience d'interférence, il ne faut pas utiliser n'importe quoi. Avec des photons extrêmement "courts" on n'observerait aucune interférence (ce qu'on peut voir en disant que dans ce cas le photon passe par un trou et un seul ou en disant que la longueur d'onde est dans ce cas très incertaine et donc la figure d'interférence très brouillée : c'est deux manières différentes de dire la même chose, même si cela n'en a pas l'air ).


    Citation Envoyé par zoldick Voir le message
    Si je vous comprend bien, une onde EM de 2^14Hz (pour en rester a une couleur du spectre visible) serait la succession de 2^14 photons (particule, quantum de Planck) se succédant a la queue leu leu (pure image mentale) a chaque seconde.
    Arg, non. Une onde de fréquence donnée précise correspond à un ensemble de photons tous de fréquence précise (le nombre de photons dépend de l'énergie totale) et donc tous de durée infinie.

    En pratique on aura une onde de "presque" 2^14Hz avec des photons correspondant à des trains d'ondes d'une certaine longueur. Ces différents photons auront des fréquences également très légèrement imprécise. Et ils peuvent être en phase (onde cohérente, comme le laser) ou pas (lumière thermique par exemple).

    Je ne connais pas trop la longueur/durée moyenne d'un tel "photon/paquet d'ondes". Ca doit dépendre du mécanisme d'émission. Dans des approches semi-classiques j'ai vu par exemple qu'une transition électronique entre deux niveaux d'énergie donnée pouvait être décrit comme une oscillation de l'électron entre les deux niveaux, sa densité de probabilité passant progressivement d'un niveau à l'autre. Typiquement ça doit être un truc du genre microseconde, nanoseconde ou moins. Des spécialistes mettant plus la main à la pâte que moi pourront peut-être réponse (je suis plutôt théoricien, il y a un quart de siècle que je n'ai plus mis les pieds dans un labo). Bien que ça doit être difficile à déterminer (un impact sur un écran CCD, par exemple, est toujours ponctuel et court, tout comme un électron est toujours trouvé à un endroit précis même si sa position ne l'était initialement pas).

    Citation Envoyé par zoldick Voir le message
    Note (histoire de rire un peu) a propos des anti particules :
    une particule et son anti dédiée se rencontrent
    Conséquences une gerbe de photons...
    Un photon et son anti photon (son alter égo) se rencontrent
    conséquences rien...
    Un neutrino croise un antineutrino. Après la rencontre on lui demande, vous n'avez pas vu l'antineutrino ? Il répond : "arrrrg, je l'avais pas vu."
    On lui demande : comment ça se fait ? Il est comme vous (neutrinos de Majorana) ou bien c'est juste parce que vos relations sont très faibles ? Malheureusement on n'a pas entendu sa réponse, et depuis on cherche.


    Comme quoi, la théorie a encore quelque "petits détails" à comprendre
    Dernière modification par Deedee81 ; 07/08/2013 à 07h29.
    Keep it simple stupid

  14. #11
    zoldick

    Re : De la définition du photon

    Bonjour.

    @Deedee81.
    Vifs remerciements pour cette longue réponse qui va alimenter mes pensées tout aussi longuement.

    En un premier temps je crois comprendre qu'un flux de photons réel serait donc composé de :
    au niveau le plus bas photon "particule" , quantum d'énergie (insécable dirait Planck)
    dont la succession temporelle sur une même "file" définirait la fréquence
    d'innombrables files en parallèle constituant le flux global

    chaque file ayant une fréquence différente ou fluctuante: lumière ordinaire
    chaque file ayant la même fréquence (aux fluctuation epsilon près) : lumière cohérente

    Modélisation (succinte, simpliste et sans prétention)
    chaque * est un quantum
    T0 début de l'émission
    T1 fin de l'émission
    Code:
    lumière ordinaire
    ___________T1__________________________T0
    source  ===>* * * * * * * * * * * * * *   
    source  ===>**************************   
    source  ===>*    * * *    *     *  *  * *  ===>vers le fond de l'univers a la vitesse C
    source  ===>*     ** ******   * *    **
    
    etc etc en quantités invraissemblables mais calculable d'après la puissance (mesurable) de la source
                 
    lumière cohérente diverses phases
    ___________T1__________________________T0
    source  ===>* * * * * * * * * * * * * * 
    source  ===> * * * * * * * * * * * * * *    ===>vers le fond de l'univers a la vitesse C
    source  ===>* * * * * * * * * * * * * *
    source  ===> * * * * * * * * * * * * * *
         
    lumière cohérente en phase
    ___________T1__________________________T0
    source  ===>* * * * * * * * * * * * * * 
    source  ===>* * * * * * * * * * * * * *    ===>vers le fond de l'univers a la vitesse C
    source  ===>* * * * * * * * * * * * * *
    source  ===>* * * * * * * * * * * * * *
    
    etc etc tout aussi calculable d'après la puissance mesurable de la source
    L'energie d'un photon "particule" E= h*1/s
    L'énergie conventionnelle du photon est celle d'une "file de photons" durant 1 seconde E=hv (v entier, son créateur y tenait beaucoup(c'est effectivement essentiel))
    L'énergie du flux est celle mesurée par mon bolomètre durant la durée de l'émission (ou limité au temps de mesure)

    En espérant ne pas vous agacer par une représentation aussi barbare,
    Cordialement
    Zoldick.

    Note : HTML est toujours aussi récalcitrant pour aligner les caractères d'une ligne a l'autre, d'ou la balise Code, j'ai (sur le moment) pas trouvé mieux...et il faut quand même ruser.

  15. #12
    coussin

    Re : De la définition du photon

    La fréquence n'est pas un entier. E=h*nu avec nu une variable continue pouvant prendre n'importe quelle valeur.

  16. Publicité
  17. #13
    Deedee81

    Re : De la définition du photon

    La modélisation est un peu "schématique" mais là je n'ai pas trop à redire.

    Pour la remarque de Coussin, j'enfonce le clou.

    L'énergie de UN photon, c'est E=h.nu avec, nu la fréquence qui est un nombre réel.
    L'énergie d'une onde EM c'est E=n.h.nu, avec n entier (nombre de photons)

    La confusion vient de là sans doute.

    Pour ajouter à la confusion, on peut avoir en théorie une onde EM qui est une superposition quantique d'états avec des nombres différents de photons. Dans ce cas, l'énergie de l'onde électromagnétique peut être quelconque (mais avec E >= h.nu) J'ignore si cela a jamais été observé expérimentalement.
    Keep it simple stupid

  18. #14
    coussin

    Re : De la définition du photon

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Pour ajouter à la confusion, on peut avoir en théorie une onde EM qui est une superposition quantique d'états avec des nombres différents de photons. Dans ce cas, l'énergie de l'onde électromagnétique peut être quelconque (mais avec E >= h.nu) J'ignore si cela a jamais été observé expérimentalement.
    C'est le cas de n'importe quel pointeur laser : un état du champ avec un nombre fixe de photon est hautement non classique et ne se fait pas comme ça.

  19. #15
    Nicophil

    Re : De la définition du photon

    Bonjour,

    Citation Envoyé par coussin Voir le message
    un état du champ avec un nombre fixe de photons est hautement non classique
    Fixe dans le temps ou dans l'espace ?
    La réalité, c'est ce qui reste quand on cesse de croire à la matrice logicielle.

  20. #16
    coussin

    Re : De la définition du photon

    Localiser un photon n'a pas de sens. Les états de Fock sont états propres de l'Hamiltonien, donc statiques.

  21. #17
    Deedee81

    Re : De la définition du photon

    Citation Envoyé par coussin Voir le message
    C'est le cas de n'importe quel pointeur laser : un état du champ avec un nombre fixe de photon est hautement non classique et ne se fait pas comme ça.
    Merci de cette réponse (on voit là que tu maitrises mieux ça que moi).

    D'accord, et en fait je vois pourquoi (l'émission stimulée est elle-même probabiliste/quantique).

    Je ne peux que conseiller Zoldick d'y aller pas à pas s'il veut vraiment comprendre : d'abord maitriser l'électrodynamique classique (il y a des tas de bons bouquins), puis la mécanique quantique (là aussi) et enfin le photon (si on veut éviter de se taper toute la TQC là il va falloir cibler, pourquoi pas les excellents livre de Tanoudji par exemple : "interaction photons et atomes")
    Keep it simple stupid

  22. #18
    Deedee81

    Re : De la définition du photon

    Citation Envoyé par coussin Voir le message
    Localiser un photon n'a pas de sens. Les états de Fock sont états propres de l'Hamiltonien, donc statiques.
    C'est une difficulté avec les photons. On est forcément dans le domaine relativiste et ça complique les choses et apporte encore plus de confusion..
    Keep it simple stupid

  23. Publicité
  24. #19
    zoldick

    Re : De la définition du photon

    Re bonjour.
    Le temps de rédiger ma réponse, je vois que la discussion s'anime.

    @Coussin

    Merci de vous intéresser a mes posts (et aux autres).

    Planck (Max) a défini un quantum d'action (c'est une impulsion) , ultime division (selon lui) de ce que peut être (suivant sa vision) une variation d'énergie dans tout phénomène physique. Il a ainsi rompu avec la pensée du continu .

    http://fr.wikipedia.org/wiki/Max_Planck
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Quantum
    Citation Envoyé par Wiki (extrait)
    La théorie des quanta ou théorie quantique, affirme que l'énergie rayonnante est discontinue. Les quanta sont alors les quantités minimales, les « grains » composant cette énergie. Leur valeur est h.ν, où :

    h est la constante de Planck,
    ν est la fréquence de l'onde.

    Ainsi, on peut déterminer facilement l'énergie contenue dans un photon en multipliant sa fréquence (déduite de sa longueur d'onde puisque sa vitesse est constante) par h.

    La valeur de h est faible : 6,626.10-34 J.s.
    C'est dans le livre L'Energie Atomique Et Ses Applications de Friedrich Dessauer
    1948 Neuchatel Editions La Baconnière (CH)
    que j'ai lu (autrefois) cette "doctrine" attribuée par ce physicien à Planck.
    Je recommande la lecture de cet ouvrage écrit il y a bien longtemps, certaines conceptions ont évoluées depuis, mais je crois que c'est une bonne référence.
    N'ayant pas (momentanément ce livre sous les yeux, je ne peux citer avec certitude la source planckienne.
    Dans un de ses livres "Initiations à la physique" Max Planck en traite il me semble.
    (même remarque que pour Dessauer, le livre m'est momentanément inaccessible)
    Une définition autorisée (CNRS) de la constante de Planck http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosna.../constante.htm
    Citation Envoyé par CNRS
    Une des constantes fondamentales de la physique introduite par Max Planck en 1900 pour expliquer le rayonnement du corps noir. L'énergie rayonnée ne peut pas prendre des valeurs quelconques, mais uniquement des valeurs multiples entières d'un quantum d'énergie. La constante de Planck h relie la valeur de l'énergie à la fréquence du rayonnement : E = hf.
    Les travaux de Planck marquent le début de la physique quantique : la lumière (et toute forme de rayonnement), est émise, transmise ou absorbée par quantités discrète d'énergie, les quanta d'énergie. La constante de Planck a les dimensions d'une énergie multipliée par un temps. On l'exprime donc en Joule.seconde. En physique quantique on utilise souvent la constante de Planck réduite (h barre) = h/2(pi), appelée aussi quantum d'action. Valeur de h : 6,626 x 10-34Joule.seconde.
    Commentaire personnel
    Considérant l' "onde" EM comme une suite de photons "particule, quantum, voir le post #10 de Deedee81, il est certain que
    dans un temps donné, quelque soit celui ci, le nombre de quantas ne peut être qu'entier car le quantum est ou n'est pas.
    Il est insécable, on ne peut le fractionner (même par le calcul quoi qu'en dise Dirac et al)
    Entre deux quantas successifs il n'y a rien (lire pas de morceau de quantum)
    Dire que la fréquence peut être fractionnaire est une négation radicale de la notion d'énergie quantifiée, un retour au continu, ce qui en soit est tout a fait respectable mais est un retour aux conceptions pré plankiennes.
    Chacun (je parle des Physiciens, pas des intervenant genre Zoldick bien sûr) ayant sa version des théories en cours, la question relevant d'un point de vue philosophique ne peut être tranchée.
    Il semblerai quand même que la conception (philosophique) actuelle soit plutôt discrète (quantique, granulaire), le dit continu serait la résultante statistique d'une quantité colossale de phénomènes granulaires concommitants.

    @Dedee81
    Merci pour votre magnanimité concernant mes "modélisations".
    Malgré votre générosité intellectuelle, je vais vous contredire prudement.
    Il me semble que votre déclaration poste #13
    http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post4569630
    Citation Envoyé par Deedee81
    .../ L'énergie de UN photon, c'est E=h.nu avec, nu la fréquence qui est un nombre réel.
    L'énergie d'une onde EM c'est E=n.h.nu, avec n entier (nombre de photons) /...
    n'est pas cohérente.
    Si la fréquence de l' "onde" est la conséquence de la succession de nos 6.10^14 photons a chaque seconde, chaque photon qui se succède n'a pas de fréquence, c'est notre quantum d'action, la "particule" photon (ultime ?)
    Bien sur, si on prend le point de vue de Dirac, la particule en rotation a un moment qu'on peut diviser par Pi qui je le rappelle est tout ce qu'il y a de continu (c'est un Nb transcendant)https://fr.wikipedia.org/wiki/Pi
    note (cette remarque sur pi n'est pas destinée aux intervenants (qui savent tout ça) , mais aux lecteurs lambda)
    On quitte donc subrepticement le monde quantique pour revenir a l'ancienne physique. C'est de mon point de vue le grand défaut de la dérive mathématicienne forcenée d'aujourd'hui (qui couvre bientôt un sciècle) (je ne suis pas plus Physicien que Mathématicien heureusement)

    Sur les interactions Photon/Atome et les travaux remarquables de nos élites.
    D'une part, avant de considérer des phénomènes aussi complexes, je m'intéresse au photon/photon, mais il n'y pas beaucoup de grain a moudre sur le web sur le sujet.
    D'autre part, je n'ai pas l'intention de postuler a un prix Nobel de physique, simplement je suis curieux et étonné des étrangetés conceptuelles des physiciens actuels qui semblent privilégier l'aspect "cuisine mathématique" et ses épicycles a la mesure.
    Il n'est de science que de mesure (Max Planck)
    Sur ce point, il y aurait beaucoup a dire (sur les méthodes de mesure "modernes" au niveau sub atomique) mais ce n'est pas le sujet du file.

    En espérant ne pas être trop confus,
    cordialement,
    Zoldick.

    Note : il est étange, du moins étonnant que dans les multiples citations (une pléthore sur le Web) tout le monde parle de Planck et son quantum d'action, mais aucun (pas encore trouvé) ne cite l'auteur dans le texte.
    Il faut dire que ce texte ne semble pas publié (sur ce même web) Wiki ne donne pas de lien sur les oeuvres du physicien.(j'ai pas mes lunettes mais quand même)

    Note : je ne désespère pas de trouver la citation de Planck, une question de temps (on peut rêver)

  25. #20
    coussin

    Re : De la définition du photon

    Citation Envoyé par zoldick Voir le message
    Planck (Max) a défini un quantum d'action (c'est une impulsion)
    Non.
    Pareil qu'avec l'énergie : p=hbar*k. hbar est le quantum d'action mais k est une variable continue pouvant prendre n'importe quelle valeur. Donc pareil pour l'impulsion p (variable continue).

  26. #21
    Deedee81

    Re : De la définition du photon

    L'erreur est là.

    Citation Envoyé par zoldick Voir le message
    Si la fréquence de l' "onde" est la conséquence de la succession de nos 6.10^14 photons a chaque seconde
    C'est faux (et donc tout le raisonnement qui en découle aussi).

    Tu avais déjà commis l'erreur dans le message 9. J'avais corrigé dans le message 10 (la partie commençant par "Arg non").

    Tu peux très bien avoir une onde de fréquence (relativement précise) disons 6.10^14 Hz et composée d'un flux de un seul photon par seconde (en divisant le nombre total de photons par la durée de l'onde, toujours finie en pratique) ou 1000 photons, ou un milliard ou 6.10^14 ou 10^20 etc..... Tout ça pour la même fréquence.

    Et pire encore, tu peux avoir une superposition quantique de plusieurs nombre différents de photons (voir la discussion plus haut avec coussin). Ce qui veut dire que le nombre de photons n'est même pas bien défini !!!!

    Les choses sont plus compliquée que tu ne crois
    Keep it simple stupid

  27. #22
    zoldick

    Re : De la définition du photon

    Retour sur E=hv

    Encore moi, je serai bref.

    Avant de poster ce message je constate par vos contributions #20 et #21 que mes conclusions précédentes étaient fausses. (je n'en suis pas étonné)
    dont acte.

    Planck précisait le caractère entier de v qui s'exprime en n/s nombre de quantums par seconde du flux de photons pourquoi ?
    C'est le seul élément (cette entièreté) qui explique le caractère discontinu des mesures qui aboutissent a l'explication du problème de l'époque :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Catastrophe_ultraviolette
    Si on admet que v est un réel, alors nous y retournons. ( a la catastrophe, mais on s'en remettra)
    En effet si l'énergie du "photon" (train de photons ?) varie proportionellement a sa fréquence qui elle peut varier d'une façon continue, alors cette énergie varie elle aussi de façon continue, exit l'explication du rayonnement du corps noir...
    Tient, enfin un lien sur un écrit de Planck, comme quoi faut pas désespérer.
    On the Law of Distribution of Energy in the Normal Spectrum (traduit de l'allemand)
    http://theochem.kuchem.kyoto-u.ac.jp...planck1901.pdf
    Bon mon anglais étant a la mesure de mes connaissances en math, je vais mettre du temps avant de revenir poster !!!
    En lisant vite, je constate que ce texte ne traite pas de la constante mais en confirme la valeur (page 7)
    6,55.10^-27 erg*sec

    @Coussin
    Je crois comprendre a vous lire que
    1) Planck n'a pas défini un quantum d'action ou
    2) Ce n'est pas une impulsion mais de plus
    3) l'impulsion p est une valeur continue
    conclusion personnelle : Donc la théorie quantique est absurde, l'énergie n'est pas quantifiée. Planck n'a pas expliqué la catastrophe ultraviolette...
    Je dois comprendre de travers.

    @Deedee81
    J'avoue ne pas comprendre ce que veut dire
    .../ Tu peux très bien avoir une onde de fréquence (relativement précise) disons 6.10^14 Hz et composée d'un flux de un seul photon par seconde /...
    Bon déjà pour la fréquence c'est juste pour être dans une partie visible du spectre.
    Mais je ne conçois pas un flux d'un seul photon par seconde autrement que par :
    une onde a 6.10^14 hz (permanente et pérenne le temps de l'expérience) avec toute les secondes un boulet photonique qui passe... son énergie étant 6.10^14 fois plus grande que celle d'un photon a 1Hz... sur une onde a 1hz (le 'sur' est purement une image mentale)
    J'ai l'impression qu'on parle pas de la même chose.

    Mais j'espère comprendre un jour...
    Merci de votre patience.
    A plus.
    Zoldick.

  28. #23
    mariposa

    Re : De la définition du photon

    Citation Envoyé par zoldick Voir le message
    @Deedee81
    J'avoue ne pas comprendre ce que veut dire

    Bon déjà pour la fréquence c'est juste pour être dans une partie visible du spectre.
    Mais je ne conçois pas un flux d'un seul photon par seconde autrement que par :
    une onde a 6.10^14 hz (permanente et pérenne le temps de l'expérience) avec toute les secondes un boulet photonique qui passe... son énergie étant 6.10^14 fois plus grande que celle d'un photon a 1Hz... sur une onde a 1hz (le 'sur' est purement une image mentale)
    J'ai l'impression qu'on parle pas de la même chose.

    Mais j'espère comprendre un jour...
    Merci de votre patience.
    A plus.
    Zoldick.
    Bonjour,

    Une onde classique est caractérisée par une fréquence F et une amplitude A

    Du point de vue quantique on a un certains nombre de photons N qui ont une énergie E

    quel est le rapport numérique entre les 2 visions.

    L'énergie d'un seul photon quantique est associé à la fréquence de l'onde classique par la relation E= h.F autrement dit un photon ultraviolet a plus d'énergie qu'un photon infrarouge.

    L'énergie de N photons vaut donc N.h.F et est associée à l'amplitude de l'onde classique (plus la lumière est intense plus il y des photons)

    Autrement dit le nombre de photons n'a rien avoir avec la fréquence de l'onde.

    Ce ce que t'on expliqué Coussin et Deede81 ci-dessus

  29. #24
    Deedee81

    Re : De la définition du photon

    Il va peut être falloir repartir point par point du début car j'ai l'impression que tous ces messages ont fini par tout embrouiller. Ce n'est pas un truc facile, alors un bout par ci, un bout par là, ça peut être difficile à décortiquer.

    Malheureusement, je n'ai pas/plus le temps de faire ça aujourd'hui.

    Bonne soirée à tous,
    Keep it simple stupid

  30. Publicité
  31. #25
    Amanuensis

    Re : De la définition du photon

    Citation Envoyé par zoldick Voir le message
    Planck précisait le caractère entier de v qui s'exprime en n/s nombre de quantums par seconde du flux de photons
    C'est faux. Confusion entre le flux (nombre de photons par seconde) et la fréquence. Ce sont bien deux "fréquences", mais elles représentent des choses totalement différentes, comme expliqué dans les messages plusieurs fois. v est la "couleur" des photons, pas plus à voir avec le nombre qui en passe par seconde que la couleur des voitures a à voir avec le nombre de voitures qui passent sous un pont.

    Ce sont deux informations indépendantes, qu'on peut combiner comme suit. Si le flux est de n photons par seconde, et que ces photons ont une fréquence de v, alors le flux énergétique (flux lumineux) est de nhv joules par seconde.

  32. #26
    zoldick

    Re : De la définition du photon

    bonsoir a tous.

    Un moment de réflexion s'impose il me semble.
    D'abord, je tiens a remercier tous les participants a ce file, car ce sujet, le photon a déjà fait l'objet d'une multitude de files qui finissent souvent en controverses stériles .
    Malgré ces malheureux précédents vous avez fait l'effort de me répondre, avec une certaine sollicitude et beaucoup de patience car je le sais je suis un peu casse pied...

    Je serai d'accord avec la dernière intervention de Deedee81, faudrait trier tous nos échanges et parfois expliciter ce qu'on entend chacun par tel ou tel concept.
    C'est d'ailleurs pour cette raison que j'ai intitulé ce thread "De la définition du photon", car a consulter les publications multiples et variées traitant de cette étrange bête il m'a semblé, et j'ai ici la même impression : les interlocuteurs ne doivent pas parler de la même chose.
    Un moment de réflexion s'impose il me semble, je parle pour moi évidement.

    Une remarque vite fait :
    @Amanuensis
    Citation Envoyé par Amanuensis
    .../ Si le flux est de n photons par seconde, et que ces photons ont une fréquence de v, alors le flux énergétique (flux lumineux) est de nhv joules par seconde. /...
    J'agrée a votre déclaration (ce qui n'a guère de valeur scientifique, je suis pas physicien) qui correspond a la modélisation heuristique de mon post #11
    http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post4569706
    avec toutes les réserves sur le simplisme de la chose....
    Mais comme un petit break s'impose pour réfléchir (sic) je ne rajouterai rien pour ce soir.
    Je retourne a mes cogitations, mieux armé grâce a vos interventions.

    Très cordialement
    Zoldick.

  33. #27
    coussin

    Re : De la définition du photon

    Non, ce n'est pas ce que vous avez écrit dans votre message #11. Vous avez écrit que tous les photons ont toujours une énergie, je cite, E=h.1/s. Cela est faux. Seuls les photons très particuliers dont la fréquence est exactement de 1 Hz ont cette énergie.

  34. #28
    Chip

    Re : De la définition du photon

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Pour ajouter à la confusion, on peut avoir en théorie une onde EM qui est une superposition quantique d'états avec des nombres différents de photons. Dans ce cas, l'énergie de l'onde électromagnétique peut être quelconque (mais avec E >= h.nu) J'ignore si cela a jamais été observé expérimentalement.
    Comme le dit coussin c'est une situation très habituelle, mais pas forcément facile à mettre en évidence clairement. Une très belle démonstration a été faite par le groupe Haroche/Raimond/Brune dans les années 90, décrite dans l'article "Quantum Rabi oscillations - A direct test of field quantization in a cavity", PRL 76, 1800 (1996). Voir aussi, plus récent et tout aussi beau, "Resolving photon number states in a superconducting circuit", Nature 445, 515 (2007), disponible sur ArXiv.

    Citation Envoyé par coussin Voir le message
    Localiser un photon n'a pas de sens.
    Localiser un photon parfaitement n'est pas possible, certes, mais on peut tout de même le localiser relativement bien dans certaines expériences (à l'échelle de la longueur d'onde). Je ne vois pas trop l'intérêt d'insister sur la "non-localisabilité" parfaite du photon unique quasiment à chaque discussion. Ça me semble un point très très technique (et qui ne s'applique pas, si j'ai bien compris, à n = 2 ni aux états cohérents! Ne me demandez pas d'expliquer pourquoi ).

    Citation Envoyé par coussin Voir le message
    Les états de Fock sont états propres de l'Hamiltonien, donc statiques.
    Chaque état de Fock est statique certes, mais un champ à un photon unique peut très bien être une superposition d'états de Fock (à un photon), et non statique. C'est le cas de beaucoup d'expériences à photons uniques (toutes celles où le champ n'est pas confiné en cavité).

  35. #29
    coussin

    Re : De la définition du photon

    Je suis d'accord avec tout ça
    Pour la localisation, bah évidemment ne serait-ce que dans le cas d'un faisceau laser focalisé, les photons sont bien évidemment localisés... bah au moins dans le faisceau ce qui n'est déjà pas si mal
    La non-localisation est juste martelée pour tordre le coup à l'idée qu'un photon est une petite bille qui se balade

  36. #30
    Chip

    Re : De la définition du photon

    Citation Envoyé par coussin Voir le message
    La non-localisation est juste martelée pour tordre le coup à l'idée qu'un photon est une petite bille qui se balade
    Mmoui, ok. Mais un électron n'est pas non plus une petite bille qui se balade. Or il est (en principe) parfaitement localisable, au contraire d'un champ à un photon. C'est normalement à ce point (très) technique qu'on fait référence quand on dit qu'un photon unique n'est pas localisable parfaitement -- du moins c'est ce que je comprends quand on fait la remarque.

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