Dualité onde corpuscule : interprétation

[invite3016febc]

Bonjour,

Bien que j'ai eu mes cours de mécaniques quantiques, que j'ai accepté la notion de dualité onde/particule, il me reste toujours des questions, en particulier sur l'interprétation d'une onde et de son déplacement.

Quand on parle de particule, on entend généralement un objet très bien localisé dans l'espace.
En revanche, une onde est généralement infiniment délocalisé dans l'espace.

Une chose, notamment, qui me rend confus, c'est la notion de phonon.
Un phonon est un quantum de vibration. De ce que je comprends, en fonction de la base dans laquelle il est décrit, on peut le voir comme un paquet d'onde, localisé ou comme une onde monochromatique délocalisée.

De même, un photon est-il un paquet d'onde délocalisé ? ou une onde monochromatique ? Dans le second cas, j'ai conceptuellement du mal à me représenter le début et la fin d'une onde.

Si on jette, une pierre dans l'eau, il apparaît une onde. Il est facile d'identifier le front de l'onde mais comment identifie-t-on la fin de l'onde ?

Ma question est confuse, car j'ai du mal à pointer exactement ce que je ne comprends pas (ou ce que je comprends).

Je vous remercie si vous pouvez m'apporter des éléments de réponse.
-----

[Deedee81]

Salut,

De même, un photon est-il un paquet d'onde délocalisé ? ou une onde monochromatique ? Dans le second cas, j'ai conceptuellement du mal à me représenter le début et la fin d'une onde.

Les deux sont possibles en fait. Mais l'onde monochromatique est une idéalisation théorique (d'ailleurs l'état quantique n'est même pas normalisable, certains auteurs prennent la peine d'expliquer et de vérifier que la théorie reste correcte avec des ondes "smeared", c'est-à-dire comme un paquet d'onde éventuellement très étalé mais fini). Une onde monochromatique n'a ni début, ni fin, elle est éternelle.

Pour un phonon, évidemment, sa taille est forcément limitée à celle du matériau ! Mais à l'échelle de l'atome ça peut être vu comme "infiniment grand".

[invite3016febc]

Donc si on considère un photon. Sa fonction d'onde est donc potentiellement très délocalisé. Cela signifie qu'il est capable d'interagir avec, disons, de la matière très distante (bien sûr, avec des probabilités différentes).

Dans l'expérience des fentes d'Young, cependant, le paramètre important, me semble-t-il, est la longueur d'onde de Broglie (donc la longueur d'onde dans le cas du photon). Est-ce que cela signifie que ce qui quantifie la "délocalisation" du photon est sa longueur d'onde ?

Dans ce cas, un photon monochromatique de grande fréquence, donc de petite longueur d'onde est-il délocalisé ou localisé ?

[Deedee81]

Donc si on considère un photon. Sa fonction d'onde est donc potentiellement très délocalisé. Cela signifie qu'il est capable d'interagir avec, disons, de la matière très distante (bien sûr, avec des probabilités différentes).

Ca dépend des cas. Tu peux aussi avec des photons = paquets d'onde très localisés.

Dans l'expérience des fentes d'Young, cependant, le paramètre important, me semble-t-il, est la longueur d'onde de Broglie (donc la longueur d'onde dans le cas du photon). Est-ce que cela signifie que ce qui quantifie la "délocalisation" du photon est sa longueur d'onde ?

Il n'est guère possible de localiser mieux qu'à une demi-longueur d'onde près. Si on fait "mieux", ça se disperse très vite. Mais il peut être localisé à moins que plusieurs longueurs d'onde.

Hummmmm... ça doit dépendre de l'émission du photon, mais là je ne sais pas trop quel est le lien. La demi-vie des états excités peut-être ??? Je ne sais pas.

Dans ce cas, un photon monochromatique de grande fréquence, donc de petite longueur d'onde est-il délocalisé ou localisé ?

S'il est monochromatique (idéalisation) il est totalement délocalisé.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite3016febc]

Si je résume:

- un photon/phonon etc. peut être décrit par un paquet d'onde.
- ce paquet d'onde est plus ou moins délocalisé.
- ce paquet d'onde ne peut pas être plus localisé que sa demi-longueur d'onde (incertitude de Heisenberg).
- un paquet d'onde est une superposition d'onde monochromatique (finalement, l'ensemble des ondes monochromatiques sont analogues à une base).

[Deedee81]

- ce paquet d'onde ne peut pas être plus localisé que sa demi-longueur d'onde (incertitude de Heisenberg).

C'est plutôt une limite purement ondulatoire. On peut localiser au mieux mais la dispersion va être ultrarapide. Il ne sera pas localisé très longtemps.

Le reste est ok pour moi.

Et oui, l'ensemble des ondes mono est une base. En utilisant la décomposition de Fourier. Il y a moyen d'utiliser d'autres bases, mais pour les photons c'est la plus fréquente.