Bonjour à tous. Je connais un peu l'histoire de la catastrophe ultraviolette mais il y a quelque chose que j'ai du mal à sentir : pourquoi le fait que Planck propose que l'énergie soit quantifiée puisse résoudre ce problème ? Si quelqu'un pouvait m'expliquer avec les mains ça serait cool.
Bonjour,
La quantification de l'énergie ne résout pas le problème de la catastrophe ultraviolette. La loi de Wien suffit pour éviter la catastrophe.
Merci pour votre réponse. Mais lorsque je me suis renseigné sur la catastrophe ultraviolette, il est dit que c'est planck et son idée de quanta d'énergie qui a résolu ce problème d'énergie infinie pour les hautes fréquences.
La quantification de l'énergie permet le "passage".
Le passage entre les basses fréquences et les hautes fréquences.
Entre le modèle ondulatoire de Rayleigh basé sur l'équipartition de l'énergie entre les modes, et le modèle (corpusculaire, découvert par Einstein en 1905 ) de Wien basé sur un principe d'entropie maximale.
Bonsoir,
Vous trouverez une explication ici (volume de mécanique du feynman)
http://www.feynmanlectures.caltech.e...1.html#Ch41-S2
http://www.feynmanlectures.caltech.e...1.html#Ch41-S3
A+
Étonnant, non ?
Oui, c'est une explication. Mais qui n'a pas le charme de celle originelle de Planck...Envoyé par lucas.gautheron
Elle est donnée justement...
Planck studied this curve. He first determined the answer empirically, by fitting the observed curve with a nice function that fitted very well. Thus he had an empirical formula for the average energy of a harmonic oscillator as a function of frequency. In other words, he had the right formula instead of kT, and then by fiddling around he found a simple derivation for it which involved a very peculiar assumption. That assumption was that the harmonic oscillator can take up energies only ℏω at a time. The idea that they can have any energy at all is false. Of course, that was the beginning of the end of classical mechanics.
Étonnant, non ?
Oui, c'est la vulgate rabâchée dans tous les cours introductifs à la MQ.
Entre nous, c'est de la daube (avec tout le respect que j'ai par ailleurs pour les cours de Feynman)
Par exemple, dans le premier papier de Planck où il établit la formule du corps noir, il invoque un principe de "simplicité".
Son instinct a d'abord été guidé par un principe de simplicité. Pourquoi on n'en parle plus ? Que peut-il y avoir de plus important que ça dans les centaines de pages des cours de MQ ?
Et puis sur la question de la quantification en elle même, cela ne sort pas de nulle part (contrairement à ce que dit Feynman). Il y a une raison profonde et belle à la fois.
Mais là aussi, c'est passé aux oubliettes.
On préfère le blabla, du texte, des équations, du reblabla et du retexte, à l'infini.
Les physiciens d'aujourd'hui semblent avoir perdu leur esprit de synthèse
On peut légitimement se demander pourquoi Planck a introduit un quantum d'énergieindivisible et insécable.
Quelle intuition l'a emmené à faire cela ?
Eh bien, pouvoir faire un calcul d'entropie "à la Boltzmann".
Mais alors pourquoi a t-il besoin d'introduire le quantum d'énergie pour mener à bien son calcul d'entropie ?
L'entropie est liée au nombre de complexions (mot désuet utilisé par Planck mais dont le sens est compréhensible).
Mathématiquement, Planck fait un calcul combinatoire.
Tout le monde sait que pour calculer une combinaison, il faut 2 indices. Par exemple n et p
Il a déjà un indice correspondant au nombre de modes.
Et donc pour obtenir son second indice, il quantifie l'énergie.
Ainsi, il peut alors réaliser son calcul en répartissant les quanta d'énergie à travers les modes.
Il obtient alors une expression pour l'entropie et remonte ainsi à sa fameuse formule pour le rayonnement du corps noir.
Bonjour,
Que sont les modes ?
La réalité, c'est ce qui reste quand on cesse de croire à la matrice logicielle.
Ah oui, dans l'expérience du corps noir, le rayonnement se fait dans une cavité.
Par conséquent, les ondes se réfléchissent contre les parois ce qui crée des ondes stationnaires.
Ainsi dans une bande de fréquence
Le nombre de modes augmente avec la fréquence. On voit bien ici ce qu'est alors la catastrophe ultraviolette : Si on applique le principe d'équipartition de l'énergie, chaque mode a une énergie
Voila pourquoi l'approche ondulatoire n'est plus valable aux hautes fréquences.
La physique à cette époque n'était pas très compliquée, contrairement à celle d'aujourd'hui. C'est pour cela que je m'y intéresse un petit peu, car c'est la seule que j'arrive encore à comprendre...
Hé hé, mais si justement !
Avec ces résonateurs de Planck, pas besoin des photons réels d'Einstein pour expliquer la non- UV-catastrophe.
Et voilà pourquoi Planck écrit en 1913 : "bien sûr, Einstein est allé trop loin avec ses photons réels (mais c'est quand même un gars valable)."
Bohr et bien d'autres attendirent 1924 pour se rallier aux photons réels...
Dernière modification par Nicophil ; 16/10/2014 à 21h19.
La réalité, c'est ce qui reste quand on cesse de croire à la matrice logicielle.
Que répondre à ceci...
La loi de Wien suffit à expliquer la non UV catastrophe.
La théorie de Planck, elle, contient déjà en germe la dualité onde-corpuscule. C'est pour cela qu'elle est valable pour tout le spectre fréquentiel.
L'approche d'Einstein est différente. Même s'il utilise lui aussi l'entropie pour démontrer l'existence des photons.
Son papier de 1905 a plus à voir avec l'entropie qu'avec l'effet photoélectrique. Il parle de cet effet qu'à la fin de l'article avec deux autres expériences.
Mais ceci est secondaire par rapport à la première partie du papier où il établit le concept de photon.
Son idée est tellement audacieuse que seul un génie de 25 ans peut l'avoir et oser la publier.
Il avait prouvé dans son autre papier de 1905 que l'éther n'existait pas. Donc le rayonnement lumineux ne peut être vu comme les vibrations de l'éther. La lumière a donc besoin d'avoir une certaine consistance. D'autre part il sait avec son troisième papier que les atomes existent.
Donc son constat est de dire : La lumière est continue (Maxwell) et la matière est discontinue. Comment peut-il y avoir interaction entre les deux ?
Et c'est grâce à l'entropie qu'il réussit à quantifier l'énergie du rayonnement.
Encore une fois, ne retenir que l'effet photoélectrique de ce papier est une erreur de l'histoire.
C'est la position de Planck et Bohr ça.
Avec son concept de photon, Einstein, lui, dit que non seulement la matière mais aussi la lumière est discontinue.
Il n'y a pas besoin de photons réels pour expliquer l'effet photoélectrique, c'est vrai : Einstein a eu le prix Nobel pour une mauvaise raison.
La réalité, c'est ce qui reste quand on cesse de croire à la matrice logicielle.
Je ne comprends pas ce que vous dites.
Planck quantifie l'énergie en 1900, Einstein quantifie la lumière en 1905 et Bohr quantifie l'atome en 1913... C'est tout.
Les trois quantifications sont des exploits intellectuels absolument remarquables. La lecture des papiers originaux est tout à fait enthousiasmante.
Je ne m'amuserai plus jamais à opposer les uns aux autres. Tous les trois étaient des génies. Rien de plus à dire.
Ce n'est pas la question.
Je vous avoue que je ne sais ni ce qu'est un photon non réel et ni comment expliquer l'effet photoélectrique autrement. D'ailleurs l'effet photoélectrique ne m'intéresse pas plus que ça.
Il y a les photons réels d'Einstein et les photons virtuels (en nombre infini) de la TQC.Je vous avoue que je ne sais ce qu'est un photon non réel
Mes souvenirs sont flous mais de mémoire il y avait une histoire comme ça :
Planck discrétise les échanges d'énergie entre atomes en 1900. Einstein discrétise la lumière elle-même en 1905 (quanta de lumière).
Mais Bohr discrétise les niveaux d'énergie de l'atome en 1913 (quantum d'action) : ce qui peut expliquer que les échanges d'énergie soient quantumisés, donc pas besoin de quantumiser la lumière elle-même, laquelle peut rester purement ondulatoire.
Analogie : informatiquement nous pouvons nous échanger n'importe quelle somme d'argent entre 0 et 5 euros (jusqu'à, mettons, 9 décimales après la virgule...). Mais si nous échangeons des pièces réelles et que nous n'avons pas de pièces rouges, nous ne pourrons échanger qu'à coup de 10 centimes minimum).
La réalité, c'est ce qui reste quand on cesse de croire à la matrice logicielle.
Oh grand dieu!
Planck et les atomes! Surtout pas!
Le quantum d'action, ça par contre, ça tombe dans l'escarcelle de Planck!
Oui pourquoi pas...
C'est une analogie un peu fourre tout qui peut s'appliquer à tout problème où il faut différentier entre le continu et le discret.
Toujours avoir en tête ce que disait Karl Popper à propos d'une théorie scientifique : Si elle permet de tout expliquer, alors elle ne vaut rien...
Dernière modification par pseudoarallonge ; 21/10/2014 à 17h43.
Pourquoi ?
Boltzmann et les atomes pourtant... L'ostracisme que son atomisme lui valait serait même, dit-on, la cause de son suicide.
La réalité, c'est ce qui reste quand on cesse de croire à la matrice logicielle.
Ah d'accord!
Bêtement j'avais implicitement associé la quantification.
Mais alors Démocrite et Lucrèce étaient aussi atomistes...
Sinon pour Planck, sa tasse de thé c'était quand même l'entropie. Mais il a fait choux blanc dans cette voie.
C'est ce qui se dit, en effet. Mais les raisons profondes du suicide d'un homme sont souvent plus mystérieuses que l'on ne pense.
Cependant, si vous regardez des portraits de Boltzmann au début de sa carrière et à la fin, vous remarquerez que son visage est marqué du sceau de la dépression dans les derniers portraits.
Son suicide fait parti de sa légende. Apte pour les sciences, inapte pour la vie...
Dernière modification par pseudoarallonge ; 21/10/2014 à 19h41.
