Les photons... et autres particules

[Romane-28]

Bonjour,
moi se n'est pas un TPE mais un devoir maison, sur les photons et autres particules.
je ne comprend pas, un photon est ce une onde lumineuse ou une particule ?
Et c'est quoi la nature d'un éléctron ?
Merci
-----

[dosimad]

LES Deux Mon amis Il y a Un tres Fort Theorie il s'appelle "dualitè Onde Corpscule" de Broglie un photon On peut le considerer comme Une Onde et comme une particule je vous invite de Voir ce Video il est tres interissant Tu va le comprende Tres Bien la theorie du onde corpuscule
http://www.youtube.com/watch?v=khtB1z1RyDk

[dosimad]

Voici La version Francias Je vous invite de Le voir
http://www.youtube.com/watch?v=Cow-gGcrbLE

[Gawel]

Bonjour,
sujet déplacé en forum Physique (depuis le forum TPE)
Bonne journée,
Gaël

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Bonjour Romane,

Deux choses pour commencer :
- J'ai demandé le déplacement du fil en physique où tu trouveras sûrement plus d'interlocuteurs connaissant le sujet
EDIT croisement avec Gawel qui a été plus vite pour déplacer le message que moi pour le dire Merci,
- Si c'est pour un devoir, pourrais-tu nous dire quel est le niveau scolaire ? (ça peut aider pour adapter le niveau des réponses).

Si c'est pour un devoir, un bon point de départ est sans doute de te documenter en commençant pas Wikipedia :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Particu...%C3%A9mentaire
http://fr.wikipedia.org/wiki/Photon
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectron
http://fr.wikipedia.org/wiki/Dualit%...nde-corpuscule

Tu y trouveras des explications, des historiques et des références vers d'autres articles.

Et si tu as des questions plus ciblées, n'hésite pas.

P.S. attention avec des questions comme "quelle est la nature d'un électron". La physique ne s'occupe pas vraiment de la nature des choses qui est plutôt du ressort de la philosophie. Elle se contente de décrire les choses (ce qui soit dit en passant est déjà pas si mal et souvent compliqué) : quelles sont leurs propriétés, leurs comportements,... Mais déjà ça, toutes ces description apportent des informations sur "ce que sont ces choses".

[Romane-28]

Je suis en terminale S
Et le problème c'est qu dans mon devoir on me demande clairement la nature d'un photon et la nature d'un éléctron je pense qu'il veut savoir si c'est une particule puisque c'est avec l'aide de la réponse sur les photons mais les textes ne sont pas très clair car on me demande de relever ce qui montre que les photons sont des ondes lumineuses et dans ces mêmes textes ce qui montre que se sont des particules or je ne vois pas dans le texte ce qui pourrait caractériser cela.

[mariposa]

Bonjour,
moi se n'est pas un TPE mais un devoir maison, sur les photons et autres particules.
je ne comprend pas, un photon est ce une onde lumineuse ou une particule ?
Et c'est quoi la nature d'un éléctron ?
Merci

Bonjour,

Les photons ne sont ni des ondes, ni des particules. Pour commencer a entrevoir pourquoi, il faut d’intéresser a l'expérience de diffraction par trous d'Young a basse intensité.

[Deedee81]

Salut,

En complément de la réponse de Mariposa, tu peux avoir le comportement ondulatoire avec :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Interf%C3%A9rence
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fentes_de_Young (l'expérience à basse intensité proposée par Mariposa permet de voir en même temps l'effet corpusculaire)
http://fr.wikipedia.org/wiki/Microsc...%A9lectronique (là aussi on a en partie un comportement corpusculaire des électrons)
Et pour le comportement corpusculaire
http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_photo%C3%A9lectrique
http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Compton
EDIT on peut ajouter aussi le fait que les électrons ont une trajectoire balistique comme une balle de fusil avant de frapper l'écran dans un tube cathodique de télévision (enfin, avant les écrans plats )

Dans la "vie courante", la lumière a en général un comportement ondulatoire car les comportements corpusculaires ne se manifestent que pour de courtes longueurs d'onde (ultraviolet, X, gammas).
Et au contraire, les électrons avec leur masse ont généralement une longueur d'onde assez courte. Mais leur caractère ondulatoire est indispensable pour expliquer l'atome.

En dehors de ces quelques propriétés : masse, charge, spin (le pendant quantique de la rotation comme une toupie),... le photon et l'électron ont même nature. Ce ne sont ni des ondes, ni des corpuscules, mais des "particules quantiques" se comportant parfois comme des ondes, parfois comme des corpuscules.

[Romane-28]

Merci je vais essayer de me débrouiller avec ça.
Par contre connaissez vous l'expérience de Schrodinger avec le chat dans la boite ?
Si oui j'aimerai savoir ce qu'on sait de la vie ou la mort du chat lorsque la boite est fermée j'ai du mal a comprendre cette expérience.

[mariposa]

Merci je vais essayer de me débrouiller avec ça.
Par contre connaissez vous l'expérience de Schrodinger avec le chat dans la boite ?
Si oui j'aimerai savoir ce qu'on sait de la vie ou la mort du chat lorsque la boite est fermée j'ai du mal a comprendre cette expérience.

Bonjour,

Il ne s'agit pas d'une expérience. La société protectrice des animaux veille pour qu il n'en soit pas ainsi.

[Romane-28]

Oui pardon c'est une expérience de pensé mais savez vous pour la vie du chat ?

[mariposa]

Oui pardon c'est une expérience de pensé mais savez vous pour la vie du chat ?

C'est effectivement une expérience de pensée (une métaphore) pour faire comprendre la singularité de la mesure en MQ.

Pour la compréhension de la MQ je te conseille de ne pas t’intéresser a ceci, dans un premier temps, si tu ne veux pas faire de la bouillie dans ta tête.

Déjà réfléchir sur la diffraction par les fentes de Young de la lumière monochromatique a basse intensité est suffisamment problématique que ce n'est pas la peine de se disperser. A moins que le but est d'avoir du matériel pour des mondanité et pour briller en société.

[Romane-28]

J'aimerai bien ne pas m’intéresser a ceci seulement je n'ai pas le choix c'est une des questions de mon devoir. Et clairement je ne comprend pas.

[Deedee81]

Pour le chat, il y a aussi un bon article sur Wikipedia.

Mais là je trouve que pour comprendre il faut déjà plonger plus profondément dans les eaux troubles de la MQ. C'est déjà plus compliqué. C'est le chat qui cache l'éléphant.

[Romane-28]

J'ai lu attentivement les articles sur wikipedia et j'ai avancé dans mon devoir mais je n'arrive toujours pas par contre a savoir ce que l'on peut savoir sur la vie ou la mort du chat lorsque la boite et fermée, et ce que cela fait lorsqu'on l'ouvre.

[Nicophil]

Bonsoir,

savoir ce que l'on peut savoir sur la vie ou la mort du chat lorsque la boite et fermée, et ce que cela fait lorsqu'on l'ouvre.

Sache qu'ouvrir les boîtes, c'est mesurer les états réels des chats.

Sache que, lorsque les boîtes sont fermées, on sait déjà que les chats sont pour moitié vivants, pour moitié morts.

[Deedee81]

Salut,

J'ai lu attentivement les articles sur wikipedia et j'ai avancé dans mon devoir mais je n'arrive toujours pas par contre a savoir ce que l'on peut savoir sur la vie ou la mort du chat lorsque la boite et fermée, et ce que cela fait lorsqu'on l'ouvre.

Bon, au moins pour avoir un point de départ.

- La mécanique quantique stipule que si un objet (quelconque) peut avoir les états |1> et |2> (par exemple |particule en 1> et |particule en 2>) alors il peut aussi avoir l'état |1>+|2> (donc en quelque sorte la particule est à deux endroits).
Ce comportement ubiquitaire n'a rien ne si extraordinaire. Il est en fait dû au fait que les objets quantiques ont une nature ondulatoire. Ils peuvent être "répartis" partout, comme une vague. Vu comme des ondes, c'est déjà moins étrange car cette propriétés d'avoir la somme des deux états existe aussi avec les ondes (cela s'appelle le principe de superposition).
- Là où on s'écarte du caractère classique des ondes c'est si l'on essaie de mesurer où se trouve la particule. On la trouvera toujours en un et un seul endroit ! Donc, si j'essaie de mesurer l'état |1>+|2> je vais toujours trouver "elle est en 1" ou "elle est en 2" (avec une probabilité de 50% pour chaque, il est possible d'avoir d'autres valeurs), mais jamais les deux à la fois.
-, Donc, après mesure, disons que je l'ai trouvé en 1, alors son état devient |1> : il y a "réduction" de la fonction d'onde.
- On pourrait croire : "oui, mais si on l'a trouvé en 1, c'est qu'elle y était déjà". Et bien non !!!!! sa position était réellement imprécise avant la mesure. Plusieurs choses peuvent le montrer :
-- avec ce genre d'états il est possible, sans les mesurer, d'effectuer des expériences de type interférences (comme avec l'expérience de Young) montrant qu'il y a bien superposition.
-- avec une situation à deux particules il existe des états où les deux particules ont même état (on parle d'intrication). Si mesure 1 pour la première particule, alors je suis sûr de trouver 1 pour l'autre.
Bell a montré que pour des objets classiques où la position est toujours précise (mais éventuellement inconnue avant la mesure) cela posait des contraintes sur les mesures. Contraintes violées par la mécanique quantique. Plusieurs chercheurs dont Aspect ont cherché à le mesurer et le résultat est sans appel : c'est la mécanique quantique qui a raison.

Là où on tombe dans l'ubuesque c'est quand on sait que le principe de réduction de la fonction d'onde est incompatible avec les lois de la mécanique quantique (l'équation d'évolution de la MQ ne peut donner ce phénomène).
Encore plus fou : on peut réaliser des mesures sans interaction, et ça marche expérimentalement (encore une étrangeté quantique) et là aussi on a réduction. Comment sans interagir cela peut-il affecter le système ???
Par conséquent, les discussions sur l'interprétation de la mécanique sont presque sans fin et remplissent les livres entiers. C'est tellement difficile que dans le cours de MQ que j'ai écrit, je n'aborde ce point que dans le septième tome !!!!

Revenons au chat. Il est placé dans une boite où une fiole de cyanure a une chance sur deux de se briser (processus radioactif, quantique). L'état du chat est donc |mort>+|vivant> et en ouvrant la boite pour vérifier on ne trouve jamais qu'un seul état possible. C'est exactement ce que je viens de décrire avec les particules. On peut compliquer à l'envi (voir par exemple la section "l'ami de Wigner" dans l'article Wikipedia).

Schrödinger a surtout imaginé cette expérience pour montrer que la mécanique quantique est étrange, limite absurde, surtout parce que personne n'imaginerait qu'un chat est à la fois mort et vivant !!! Cela incite à penser "y a quelque chose qui ne va pas". Note qu'à cette époque, les phénomènes de mesures sans interaction ou les calculs de Bell et évidemment les expériences d'Aspect n'étaient pas connus. Schrödinger, comme beaucoup, se posait des questions pour essayer de comprendre.

Qu'en est-il en réalité avec de vraies expériences :
- Tant qu'on effectue l'expérience avec des objets microscopiques (particules, atomes). Ca marche très bien. Et les expériences dites de chat de Schrödinger existent mais avec des atomes (même si ces atomes de font pas miaou ).
La mécanique quantique est vérifiée.
- L'expérience avec un vrai chat ne marcherait pas. Non, il n'est pas à moitié mort et à moitié vivant. Le problème s'appelle décohérence quantique. Il est lié au fait qu'un objet aussi gros qu'un chat ne peut pas être totalement isolé. Il respire. Il est heurté par les molécules d'air. Il est touché par les ondes radios. Etc... Bref, il est lié au monde qui l'entoure, même sans s'en rendre compte. A cause de ça, ses propriétés quantiques "s'effacent". Tu peux voir ça en disant (expression parfois employée dans ce domaine) : l'environnement a mesuré l'état du chat, il est donc déjà mort ou vivant (et pas les deux) avant même d'ouvrir la boite.

Ce phénomène de décohérence est :
- important d'un point de vue théorique car il explique une partie des propriétés classiques du monde qui nous entoure.
- très gênant pour les physiciens qui veulent exploiter les propriétés quantiques. Par exemple les calculateurs quantiques nécessitent de conserver ces étranges propriétés pour des atomes sur de longues durées. Mais même un atome n'est jamais 100% isolé. Il perd ces propriétés (dans l'exemple ci-dessus, même sans le mesurer directement, son état devient |1> ou |2> et plus la somme).
- difficile à étudier théoriquement (calculs compliqués)
- difficile à étudier expérimentalement. Mais vu son important, les expériences de "chat de Schrödinger quantique" ont été multipliées, la décohérence constatée et étudiée en profondeur

Voilà. Ca plus les articles, tu devrais avoir matière à.

[gatsu]

J'aimerai bien ne pas m’intéresser a ceci seulement je n'ai pas le choix c'est une des questions de mon devoir. Et clairement je ne comprend pas.

Je ne comprends pas quel déséquilibré a pu écrire le programme actuel de TS et encore moins lorsque des sujets à controverse tels que le chat de Schrodinger sont mentionnés ET qu'une "bonne réponse" semble être attendue sur le sujet dans un devoir maison...on marche sur la tête je vous dis .

[Deedee81]

Je ne comprends pas quel déséquilibré a pu écrire le programme actuel de TS et encore moins lorsque des sujets à controverse tels que le chat de Schrodinger sont mentionnés ET qu'une "bonne réponse" semble être attendue sur le sujet dans un devoir maison...on marche sur la tête je vous dis .

Ne faisons pas de procès d'intention. Il faudrait d'abord voir l'énoncé exact de la question

De toute façon, la bonne réponse est "le chat est mort". Forcément, t'as déjà vu un chat de 79 ans toi ? Désolé,

[gatsu]

Ne faisons pas de procès d'intention. Il faudrait d'abord voir l'énoncé exact de la question

De toute façon, la bonne réponse est "le chat est mort". Forcément, t'as déjà vu un chat de 79 ans toi ? Désolé,

sans procès d'intention, on peut parler de pleins de choses en MQ sans mentionner le chat de Schrodinger. Le simple fait d'en parler ne peut qu'apporter de la confusion; c'est déjà le cas pour des professionnels sur sujet, pourquoi serait-ce different pour des lycéens ?

[Deedee81]

Salut,

sans procès d'intention, on peut parler de pleins de choses en MQ sans mentionner le chat de Schrodinger. Le simple fait d'en parler ne peut qu'apporter de la confusion; c'est déjà le cas pour des professionnels sur sujet, pourquoi serait-ce different pour des lycéens ?

Sur ce point je suis d'accord. D'autant que Romane a dit qu'il s'agissait d'un TPE sur les particules et qu'on y demandait la nature des photons et électrons (en filigrane, la fameuse dualité onde-corpuscule). Je trouve le sujet franchement épineux (difficile et "délicat", nécessitant un bon background sur le sujet).

Mais elle doit malheureusement faire avec

[yacphys]

bonjour,
pour ce qui est du chat de Schrödinger on ne peut pas savoir si il est mort ou vivant c du 50-50 la seul façon de savoir est d'ouvrir la boite pour regarder. et on faisant ça on détermine l'état du chat, cette expérience de pensé est faite afin de donner une image de l'importance du principe de superposition mais comme l'ont des les autres intervenant l'expérience des fontes de young sur la dualité onde-corpuscule est déja très bonne pour te faire travaillé le cerveau.

[Deedee81]

Salut,

Je suis tout à fait d'accord avec cette remarque. L'expérience de Young est plus abordable et elle permet déjà de faire de jolie choses comme les tentatives pour essayer de voir par où passe l'électron (dans une expérience de Young avec des électrons).

C'est ce qu'utilise Feynman au début de son cours de MQ.

[Romane-28]

Mon prof est un peu bizarre et nous donne parfois des choses qui ne sont pas de terminales S mais oui il faut faire avec. Tout ce que vous m'avez dis m'a beaucoup aidé merci beaucoup je reposerai des questions ici lorsque j'aurai des difficultés c'est un bon forum. Encore merci.

[invite58238425]

Bonjour,

(l'équation d'évolution de la MQ ne peut donner ce phénomène).

Quelle est cette équation?

Merci. Cordialement.

[gatsu]

bonjour,
pour ce qui est du chat de Schrödinger on ne peut pas savoir si il est mort ou vivant c du 50-50 la seul façon de savoir est d'ouvrir la boite pour regarder. et on faisant ça on détermine l'état du chat, cette expérience de pensé est faite afin de donner une image de l'importance du principe de superposition mais comme l'ont des les autres intervenant l'expérience des fontes de young sur la dualité onde-corpuscule est déja très bonne pour te faire travaillé le cerveau.

L'un des problemes du chat de Schrodinger est qu'il n'est pas simple de comprendre en premier lieu qu'il y a un probleme justement ! L'incertitude sur la survie du chat surviendrait egalement en l'absence de mecanique quantique.
L'un des problemes est donc celui de l'interpretation. Il n'est pas possible d'utiliser le formalisme de la mecanique quantique ET avoir une interpretation realiste de ce formalisme SANS avoir un paradoxe de chat mort-vivant. L'absence de point de vue realiste ne regle sans doute pas le probleme car on peut aussi generer des correlations statistiques a la inegalites de Bell au cours de plusieurs experiences et dont l'existence est purement quantique et non classique.
Il est aussi interessant de remarquer que savoir si le chat est mort ou vivant requiert beaucoup plus qu'une seule mesure alors que savoir si l'atome radioactif s'est desintegre ou pas ne requiert qu'une seule mesure essentiellement. Il n'est de meme pas clair ce qu'ont les etats particuliers "Mort" et "Vivant" et pourquoi ils correspondraient aux etats preferes par le systeme "chat" sur un temps long. C'est un probleme extremement standard en physique de la decoherence et je ne vois pas en quoi il serait plus simple dans le probleme du Chat de Schrodinger ; bien au contraire !

Enfin, le chat de Schrodinger fait intervenir la notion d'etat quantique qui va au dela de la simple mecanique ondulatoire et qui est tres subtil a utiliser sans raconter n'importe quoi...bref je signe et resigne : ce devoir maison me semble etre n'importe quoi.

Si l'auteur du fil veut eventuellement defendre le point de vue du prof en nous fournissant l'enonce complet, pas de probleme, je suis tout a fait pret a admettre mes tords sur mes possibles jugements a l'emporte pieces.

[Nicophil]

- On pourrait croire : "oui, mais si on l'a trouvé en 1, c'est qu'elle y était déjà". Et bien non !!!!! sa position était réellement imprécise avant la mesure. Plusieurs choses peuvent le montrer :
-- avec ce genre d'états il est possible, sans les mesurer, d'effectuer des expériences de type interférences (comme avec l'expérience de Young) montrant qu'il y a bien superposition.

Je ne vois pas en quoi les trous de Young permettraient de trancher en faveur de l'interprétation réaliste...

[Deedee81]

Salut,

Quelle est cette équation?

C'est juste l'équation de Schrödinger



avec H l'hamiltonien.

Je ne vois pas en quoi les trous de Young permettraient de trancher en faveur de l'interprétation réaliste...

Heu.... je n'ai pas dit ça.