Lumière, onde et particule?

[inviteb18a7ee5]

Bonjour

Si j'ai bien compris la couleur d'une lumière dépends de sa fréquence, donc la lumière est une onde.
Pourquoi parle-t-on aussi de la lumière sous forme de photon qui est une particule?

Cdlt
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[LPFR]

Bonjour.
La lumière n’est ni une onde ni un photon.
Aussi bien l’onde électromagnétique que le photon sont des modèles pour décrire l’interaction de la lumière avec la matière.
Suivant les phénomènes étudiés, on utilise l’un ou l’autre modèle.
Pour une fréquence de l’onde donnée, les photons associés ont une énergie qui vaut E = h.f, où ‘h’ est la constante de Planck et ‘f’ la fréquence de la lumière correspondante.
Et quand vous utilisez un des deux modèles, vous ne mentionnez pas l’existence de l’autre.
Au revoir.

[legyptien]

Bonjour

Si j'ai bien compris la couleur d'une lumière dépends de sa fréquence, donc la lumière est une onde.
Pourquoi parle-t-on aussi de la lumière sous forme de photon qui est une particule?

Cdlt

vous pouvez vous reporter de l'experience des trous de Young, qui est un excellent exemple de cette dualité. Les liens ne manquent pas sur internet

A+

[inviteb18a7ee5]

D'accord je vois merci

Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea6e91e1c]

L'expérience des fentes d'Young est la première à laquelle on pense pour penser l'aspect corpusculaire de la lumière.
Or il existe en réalité toute une tripotée d'expériences qui s'expliquent d'autant mieux qu'une description corpusculaire y est employée.

Ainsi, la forme en "cloche" du rayonnement du corps noir ne peut absolument pas s'expliquer par une approche purement ondulatoire.
De même pour l'effet photoélectrique ( pour lequel Einstein reçut le prix Nobel), la règle de Stokes, l'ionisation des gaz par la lumière ultraviolette, etc...

[coussin]

Une manifestation somme toute triviale de la nature corpusculaire de la lumière est tout simplement le bruit de grenaille observé dans différents photodétecteurs

[LPFR]

Bonjour.
L’expérience des trous de Young est l’expérience de base pour la « nature » ondulatoire de la lumière et non pour sa « nature » corpusculaire. (Il faut remplacer « nature » par « comportement »).

Il ne faut pas la mélanger avec le cas très spécial de cette même manip faite avec des niveaux de lumière tellement bas que les photons peuvent être vus comme arrivant un par un. Et qui ne peut pas s’expliquer avec des photons « grand public » mais avec les photons très spéciaux (et virtuels) de l’électrodynamique quantique.
Dans ce cas, la lumière pressente un comportement ondulatoire et corpusculaire simultanée. C’est une exception rare.

La plupart de phénomènes s’expliquent
- par un comportement de particule, comme l’effet photoélectrique, l’émission et l’absorption atomique, ou
- par un comportement purement ondulatoire, comme la réflexion, la réfraction, les interférences, le fonctionnement des antennes radio ou le rayonnement de freinage.
Au revoir.

[invite3c30dad8]

bjr

pour rebondir sur la discussion ; voici qq réflexions après :

on dit que les phénomènes de diffraction et d'interférence sont aussi possible avec des particules : il faudrait ajouter quand les photons sont en nombre important !!

D'autre part, le mystère quantique ne serait il pas résolu si on avait une théorie claire pour expliquer le principe Huygens ? il faudrait faire porter les efforts de ce coté là non ?

[coussin]

Quel rapport entre diffraction et interférence avec des particules et les photons ? Non, il y a diffraction et interférence même avec 1 particule. C'est juste qu'on ne s'en rend pas compte car on a qu'un point sur l'écran. Difficile de parler de franges sombres et claires avec 1 point. Mais refaites cette expérience des milliers de fois et les franges apparaissent.

De quel "mystère quantique" parlez-vous ?

[Nicophil]

Bonjour,

Non, il y a diffraction et interférences même avec 1 particule. C'est juste qu'on ne s'en rend pas compte car on a qu'un point sur l'écran. Difficile de parler de franges sombres et claires avec 1 point.

Donc difficile de parler d'interférences avec 1 seule particule !
Une particule n'interfère pas avec elle-même.

[coussin]

Une particule n'interfère pas avec elle-même.

Bien sûr que si. C'est le principe des fentes d'Young, non ? Que les franges sont là même quand le flux est si faible que les particules passent une à une.

[inviteb18a7ee5]

Bonjour

Si je me rappelle bien l'énergie d'un atome est quantifié ayant des niveaux d'énergie. Le passage d'un niveau d'énergie à un autre est appelé transition et peut émettre ou absorber un photon. Maintenant sachant que les différences d'énergie entre deux niveau d'énergie voisin sont tous différents, est-ce juste qu'un photon peut donc avoir differents "montant" d'énergie?

Cdlt

[LPFR]

Bonjour.
Un photon à une énergie unique.
Mais vous pouvez avoir des photons avec une valeur d’énergie quelconque. Depuis de photons de ondes radio jusqu’à des photons de rayons gamma très énergétiques.
Au revoir.

[bachir1994]

Bonjour,
Onde ou photon, moi je ne voit que des modèle physique abstrait permettant d'expliquer pas mal de phénomène, mais pour démystifier le phénomène de la lumière l'humanité à encore beaucoup de chemin à faire. d'ailleurs c'est pour cela que la science est passionnante, et on est en face de perpétuelles découvertes ou la route est langue et interminable ....
A+

[Deedee81]

Salut,

On a quand même fait beaucoup de progrès avec la lumière. Je dirais même qu'on sait à peut près tout ce qu'il y a à savoir sur le sujet (ou presque). Ces modèles ne sont abstraits qu'en apparence car ils sont intimement liés à l'expérience, ce qui est très concret. Les modèles issus de l'invariance de jauge locale donne une compréhension fort profonde de ce qu'est la lumière (là première fois que j'ai lu la théorie sur ce sujet, j'en ait eut pleins d'étoiles dans les yeux.... magique.....). Mais il est vrai que pour en comprendre l'essence physique, faire le lien avec l'expérience est insuffisant, il faut d'abord maîtriser la langue. Tout comme il est exclu de vraiment comprendre les Haïkus sans parler japonais, il est exclut de vraiment comprendre ce domaine sans parler math.

Ce n'est par contre pas du tout le cas dans d'autres cas comme la gravitation quantique où le lien avec l'expérience est peau de chagrin. Là on est souvent dans l'abstraction totale, parfois même sacrément poussée. Et là il y a encore beaucoup à faire (non seulement au niveau théorique mais aussi pour simplement.... comprendre de quoi on parle !!!!! J'adore ce domaine car ces deux visages du Janus gravitationnel sont tous les deux passionnants).

Ceci dit, il n'y a pas que dans ce domaine qu'il y a des progrès à faire. Très loin de là. Que ce soit avec la décohérence quantique, les supraconducteurs haute température, les machins noirs de l'astrophysique,... Y a du boulot.