Nature corpusculaire du rayonnement électromagnétique

[invited5405a9a]

J'aimerais savoir quel cas entre:
-Un photon qui diffuse sur un électron libre
-Un photon qui diffuse sur un proton libre
démontre le plus clairement la nature corpusculaire du rayonnement électromagnétique et pourquoi?
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[Deedee81]

Bonjour,

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J'aimerais savoir quel cas entre:
-Un photon qui diffuse sur un électron libre
-Un photon qui diffuse sur un proton libre
démontre le plus clairement la nature corpusculaire du rayonnement électromagnétique et pourquoi?

Tout dépend de l'énergie.

A faible énergie, la diffusion suit la loi de la diffusion Thomson, très bien décrite par la théorie ondulatoire classique.

A haute énergie, il faut utiliser la diffusion Compton (qui se ramène à la précédente aux énergies faibles) où le choc entre le photon et la particule se passe un peu comme un jeu de boules de billard, ce qui manifeste ce caractère corpusculaire. Evidemment c'est un peu plus compliqué que ça : les particules quantiques (électrons, photons) ne sont pas des corpuscules (ni tout à fait des ondes, en tout cas pas des ondes classiques) et la description passe par l'électrodynamique quantique qui n'est pas piquée des vers. Cette analogie des boules de billards est très approximative mais elle permet de visualiser un peu ce qui se passe en particulier parce que l'on y retrouve les mêmes lois de conservation (de la quantité de mouvement et de l'énergie).

Dans la diffusion Compton, on a un changement de longueur d'onde du photon. C'est je pense sa caractéristique principale (tout comme les boules de billards après le choc n'ont pas les mêmes énergies cinétiques avant et après le choc).

On voit ici par exemple http://fr.wikipedia.org/wiki/Diffusi...hoton_incident
que la variation de longueur d'onde est inversement proportionnelle à la masse du corpuscule heurté.

Là encore c'est comme avec des boules de billards. Si tu envoies des boules de masse proches l'une sur l'autre elles vont être fortement affectée toutes les deux. Tandis que si une des boules est très massive, l'autre boule va ricocher sans l'affecter et en gardant à peu près la même énergie cinétique (mais sa direction va évidemment changer, la bille rebondit sur la grosse boule).

De même ici. Il est donc clair que plus la masse de la cible est petite, plus l'effet Compton est magnifié.

Le caractère corpusculaire doit donc se manifester beaucoup plus facilement avec une particule légère et en l'occurrence ici avec l'électron.