Bonjour,
Je suis nouveau sur le forum, je pense venir pour poser plusieurs questions, merci d'avance de votre lecture. En voila une première...
J'ai du mal à faire le rapprochement entre l'aspect ondulatoire et corpusculaire de la lumière, je vois souvent le schéma d'une onde sur un repère x, y. Cela veut-il dire que la lumière se déplace selon cette courbe periodique dans l'espace ? Peut-on représenter les photons sur cette courbe ? Ce n'est pas clair du tout.
Bonjour et bienvenu au forum.
Un photon c'est une des formes sous lesquelles on a à faire à la lumière ou à d'autres rayonnements électromagnétiques.
On le définit parfois comme "un quantum (petit bout) d'énergie électromagnétique".
En effet, la lumière (et les autres rayonnements électromagnétiques) peut se comporter de deux façons totalement différentes suivant les phénomènes.
Une des façons est le comportement ondulatoire: des ondes électromagnétiques, de la même nature que les ondes radio mais de fréquences beaucoup plus élevées. On utilise ce modèle pour expliquer des phénomènes d'interférence comme l'irisation des bulles de savon ou des couches de gaz-oil, la réflexion colorée sur des CD, le fonctionnement des lentilles, ou celui des antennes radio ou TV.
Mais d'autres phénomènes ne peuvent pas s'expliquer avec ce modèle ondulatoire. Notamment, l'effet photoélectrique: la lumière peut "arracher" des électrons à la matière, ou ioniser des atomes ou molécules dans un gaz. Pour ces phénomènes il faut utiliser le modèle corpusculaire: le photon. La lumière se comporte comme une particule. Avec ce modèle on ne peut pas expliquer les interférences ni d'autres comportements ondulatoires.
Ce qui est difficile à faire comprendre est que les deux modèles sont distincts: soit la lumière se comporte comme une particule, soit elle se comporte comme une onde. Mais n'acceptez pas des phrases comme "les ondes électromagnétiques sont constituées de photons" ou "un photon est porté par des ondes", "la longueur d'onde du photon", etc. Ce sont des conneries à éviter. Soit on parle de particules, soit on parle d'ondes. Mais on ne le mélange pas.
Pour être honnête, il y a des manips dans lesquelles la lumière se comporte à la fois comme une onde et comme une particule. Mais vous verrez ça bien plus tard. En réalité, la physique à un troisième modèle, qui remplace les deux précédents, et qui explique les deux comportements. Le problème est que ce modèle est tellement compliqué qu'on ne peut pas l'utiliser "dans la vie de tous les jours (d'un physicien)".
Pour compliquer (ou simplifier) les choses, toutes les particules ont aussi un comportement ondulatoire: les électrons, les atomes, et même les tables et les chaises. Mais, en réalité, on ne peut observer ce comportement ondulatoire que pour les particules très légères, (électrons, neutrons et atomes), et dans des expériences de laboratoire assez compliquées.
Au revoir.
Bienvenue,Envoyé par encore_des_questions
En mon sens votre difficulté est plus épistémique que physique car concernant la physique les deux modélisations ondulatoire et corpusculaire sont fondamentalement différente et ne vise pas à dire que la lumière serait (au sens de l'ontologie, l'être, sa nature propre, ...) onde ou particule.
Une fois écarté ces questions épistémiques, on utilise le modèle physique dans le cadre conceptuel le mieux approprié aux expérimentation que l'on vise à faire.
Les nouveaux cadres conceptuels de la physique basés sur la théorie des champs n'ont plus besoin des concepts comme onde et corpuscule.
Patrick
Merci pour vos réponses. Alors si je comprends, voir la lumière comme une onde ou des photons ne sont que les conséquences de ce qu'on peut observer comme phénomène. Mais alors concrètement, si on la considère comme un ensemble de photons, ils se déplacent, quels trajectoires suivent-ils ?
Si on voulait représenter un rayon lumineux vu de côté, serait-il une sinusoide ?
Bonjour,
Le concept de rayon lumineux est une approximation de l'optique ondulatoire lorsque la longueur d'onde est beaucoup plus petite devant les variations d'indice ( ce qui veut dire que sur quelques longueurs d'onde l'indice optique est constant). Dans ce cas un rayon lumineux se comporte comme la trajectoire dune particule évoluant dans un potentiel lentement variable.
Re.
Prenons un faisceau laser (c'est ce qui se rapproche le plus d'un rayon de lumière, lequel n'est qu'une abstraction mathématique et non un objet physique).
Si vous utilisez le modèle de photons, ceux-ci se déplacent "le long du faisceau".
Si vous utilisez le modèle ondulatoire alors le faisceau est un morceau d'onde plane qui peut se dessiner comme un "pain de mie", dont les tranches sont les alternances des directions des champs électrique et magnétique de l'onde électromagnétique.
La seule chose qui soit sinusoïdale et qui ne figure pas dans le dessin est l'amplitude des champs qui varie sinusoïdalement le long de l'onde.
A+
Je ne vois pas comment comparer une variation d'indice (donc sans dimension) à une longueur d'onde (de dimension longueur) ...
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Merci je comprends mieux. Je reste cependant bloqué ce sur fameux schéma 2D d'une sinusoide en fonction de x, y.
x et y représentent 2 dimensions de l'espace ici ? Si oui, que représente cette courbe alors ?
Re.
Je comprends que vous bloquiez et c'est pour cela que je présentais les ondes comme un "pain de mie".
Le problème est que vous avez 3 variables spatiales (x, y, z) et deux variables d'amplitude de champ E et B, plus les temps.
Pour pouvoir faire un dessin il faudrait un papier de 6 dimensions (6D) et un dessinateur de 7 dimensions (7D). Comme on n'en fabrique pas encore, on est réduit a dessiner des projection des 6 dimensions (5 si on fait une photo instantanée) sur un papier de 2 dimensions. Le résultat n'est pas clair car on utilise une dimension pour représenter au moins deux grandeurs une grandeur géométrique et l'amplitude d'un champ. Le résultat est que les gens qui ont compris comment est une onde électromagnétique "voient" très bien le dessin et sa signification. Et les gens qui, comme vous, débutent, ne comprennent rien.
Alors, conseil, oubliez le dessin en 2D avec la sinusoïde et essayez de comprendre le "pain de mie", qui n'est pas immédiat non plus. mais qui, au moins, ne mélange pas les grandeurs.
A+.
Bonjour,
Il ne s'agit pas de comparer une variation d'indice avec une longueur il s'agit de dire que la variation d'indice sur une longueur L est negligeable ( par exemple la variation est de 1% par mn si L= 1mn).
C'est un critère vague. Négligeable devant quoi?
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
La réponse n'est pas simple et je ne suis pas sur qu il y ait une réponse generale.
Dans un certain volume v on peut considerer que l'indice est la somme d'une constante n° et d'une petite variation dn autour de n°. Cela veut dire que la partie constante va faire l'objet d interference qui va donner un rayon lumineux et la partie aléatoire une diffusion. Dans ce cas le rapport dn/n° va controler le rapport entre l'energie transportée par l'energie diffusée et l'energie transportée par le rayon.
J'ai fait des cours de physique, je débute les cours de quantique. Je ne peux pas trop me permettre d'oublier ce schéma, cependant je pense être proche. Une question qui me ferait avancer probablement : y a-t-il seulement l'intensité des champs électriques et magnétiques qui oscillent lorsqu'on étudie les ondes électromagnétiques ?
Concernant le schéma, je suis peut-être tombé sur un faux mais celui-ci ne présentait que 2 axes x et y. Aucune autre grandeur n'était représentée l'air de dire "le but de ce schéma est de montrer que ça oscille dans l'espace sans parler des autres grandeurs".
Merci
Bonjour, une onde monochromatique n'existe pas dans la réalité même dans le cas du laser par contre un photon unique a une NRJ définie.
Le point de vue des ondes traduit l'aspect macroscopique quand il y a beaucoup de photons mais on ne peut pas concilier les 2 visions à quelque exceptions près.
Re.
On vous a représenté les oscillations le long d'une corde tendue.
Ce qui est idéal pour semer la confusion sur ce qu'est une onde électromagnétique.
A+
Effectivement :/
Et pour ça ?y a-t-il seulement l'intensité des champs électriques et magnétiques qui oscillent lorsqu'on étudie les ondes électromagnétiques ?
Merci.
Re.
Oui. Il n'y a que ces champs qui oscillent.
Mais uniquement quand elles sont dans le vide. Des qu'elles trouvent des atomes, le champ électrique fait osciller aussi les électrons les plus externes des atomes. Ou les électrons dits "libres" dans les métaux.
A+
Bonjour,
Une particule a-t'elle une trajectoire?
Merci.
Ok, c'est le cas lors d'une absorption ou c'est valable aussi dans l'air par exemple qui est transparent ?
Re.
C'est valable dans tous les cas. C'est l'oscillation des électrons des molécules d'air provoquée par la lumière du soleil, qui fait que le ciel est bleu. Car les électrons agités réémettent de la lumière en favorisant le bleu. Mais aussi valable dans une vitre de fenêtre. Cette interaction est responsable de l'indice de réfraction du verre.
L'absorption c'est toute une autre chose.
A+
Bonjour,
Une particule a-t'elle une trajectoire?
J'insiste sur cette question dont la réponse avisée me paraît être primordiale à toute allégation liée au domaine. Comment assimile-t'on un rayon lumineux à la trajectoire hypothétique d'une particule?
Merci.
Bonjour.
Sans s'embourber dans des considérations du principe d'incertitude de Heisenberg, oui, une particule a une trajectoire.
Un rayon de lumière est une abstraction mathématique qui correspond à un faisceau de lumière infiniment fin. C'est un concept utile en optique géométrique (uniquement).
Si vous passez d'un faisceau lumineux au modèle de photons, vous remplacez le faisceau par des tas de photons qui suivent la même trajectoire que le faisceau.
Je ne vois pas ce que vous voulez dire par "assimiler un rayon lumineux à la trajectoire hypothétique d'une particule". Ça n'a pas de sens.
Au revoir.
Il me semble que c'est bien risqué de parler de trajectoire de photons...
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Bonjour,
Pas quand la lumière a un comportement corpusculaire.
Et quand elle ne l'a pas, le modèle photon est mis en échec, alors...
La réalité, c'est ce qui reste quand on cesse de croire à la matrice logicielle.
Même!
Les seuls points de trajectoire connus sont l'émission et la réception.
Parler de la trajectoire entre les deux est bien risqué quand même...
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Bonjour
pas pour un fumeur, il suffit de souffler et on voit bien la trajectoire d'un faisceau laser.
Tant qu'il n'y a pas diffraction on peut parler de trajectoire du pinceau de lumière.
L'electronique, c'est fantastique.
Vu qu'il est question d'onde, oublier la diffraction est un peu trop facile...
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
On parle bien de la trajectoire d'un photon. L'échelle n'est pas la même, le fumeur verra quelque chose comme 10^17 photons pour 1sec de laser émis, il ne risque pas de voir autre chose qu'une ligne droite. La question est de savoir si la trajectoire d'un photon peut-être défini.
BOnjour
oui, et ça change quoi ?
Le faisceau d'un stylo laser est collimaté ou dirigé après son émission, comme on veut, chaque photon emprunte la même trajectoire que la totalité du faisceau.
Là on n'est pas dans un cas général mais dans un cas particulier, il n'y a pas de diffraction.
L'electronique, c'est fantastique.
Pardon Nicophil, mais l’emploi du mot « comportement » me semble totalement mal venu.
La lumière ne se comporte pas !
Ce sont nos modèles et mesures qui présentent cette dualité !
