Diffusion compton

[Archi3]

non , pas du tout ; un électron peut être accéléré ou décéléré (comme dans un ancien tube cathodique ou un accélérateur de particules), il reste un électron ; la vitesse, l'impulsion et l'énergie cinétique ne sont pas des caractéristiques intrinsèques de cette particule comme la masse et la charge ; alors que pour un photon , c'est différent , sa fréquence principale (et donc son énergie) sont intrinsèques.
Mais ,là , j'ai l'impression que tu cherches à pinailler , non ?

ben non. Je ne vois pas en quoi la fréquence d'un photon est "intrinsèque" : déjà , elle dépend du référentiel, et en plus, en présence de courbure de l'espace temps, elle peut varier le long de son trajet (par exemple le redshift cosmologique : Est ce que pour toi les photons à 3K de maintenant sont "les mêmes" que ceux qui ont été émis au moment de la recombinaison ? ).
Et je redis que même pour le processus Compton, le photon ne change pas d'énergie au cours de la collision vu dans le référentiel barycentrique, il change juste de direction (comme n'importe quelle collision en mécanique classique d'ailleurs).
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[mach3]

De plus, non, les photons ne portent pas d'étiquettes et non ça ne viendra pas. La raison est que les photons obéissent à la statistique de Bose-Einstein (et les fermions à celle de Fermi-Dirac) et ce comportement "tout ou rien" est relié de manière cruciale au fait que les photons sont indiscernables, au sens fort : s'ils pouvaient être distingués (même en principe, sans qu'on soit capable de le vérifier) alors la statistique BE ne pourrait s'appliquer et les photons obéiraient à la statistique de Maxwell-Boltzman. Et avec MB, pas de laser par exemple.

Pardon, je suis légèrement hors-sujet, mais il me semble qu'en Maxwell-Boltzman, les entités sont déjà indiscernables (paradoxe de Gibbs, tout ça...), ce n'est pas l'indiscernabilité qui est amenée par BE ou FD.

m@ch3

[Deedee81]

Pardon, je suis légèrement hors-sujet, mais il me semble qu'en Maxwell-Boltzman, les entités sont déjà indiscernables (paradoxe de Gibbs, tout ça...), ce n'est pas l'indiscernabilité qui est amenée par BE ou FD.

Ca dépend. Tu as MB où les particules sont discernables et MB "corrigé" (c'est le nom que je connais (*)) où on ajoute le caractère indiscernable. La plupart du temps, ça ne change pas grand chose aux résultats, il est vrai.

(*) Livre de Zeitoun et Couture. J'ai regardé sur le net, on en parle, mais pas facile de trouver une bonne ref là dessus.

[mach3]

Ca dépend. Tu as MB où les particules sont discernables et MB "corrigé" (c'est le nom que je connais (*)) où on ajoute le caractère indiscernable. La plupart du temps, ça ne change pas grand chose aux résultats, il est vrai.

(*) Livre de Zeitoun et Couture. J'ai regardé sur le net, on en parle, mais pas facile de trouver une bonne ref là dessus.

OK, après m'être renseigné, c'est la fonction de partition qui est impactée selon si indiscernabilité ou non. Fin du hors-sujet.

m@ch3

[Christian Arnaud]

bpar exemple le redshift cosmologique : Est ce que pour toi les photons à 3K de maintenant sont "les mêmes" que ceux qui ont été émis au moment de la recombinaison ? ).
Et je redis que même pour le processus Compton, le photon ne change pas d'énergie au cours de la collision vu dans le référentiel barycentrique, il change juste de direction (comme n'importe quelle collision en mécanique classique d'ailleurs).

C'est quoi le référentiel barycentrique dans le cas de la diffusion Compton ?

ok pour le redshift cosmologique et la fatigue des vieux photons( Comme moi, je commence à fatiguer, là

[mach3]

C'est quoi le référentiel barycentrique dans le cas de la diffusion Compton ?

Celui où l'impulsion totale est nulle.

m@ch3

[Deedee81]

On fait souvent les calculs dans le référentiel du centre de masse (barycentrique) car c'est plus simple et plus général.
Le passage à un autre référentiel (souvent appelé par exemple référentiel du laboratoire) est juste un jeu de cinématique sur le calcul des sections efficaces.

[Archi3]

C'est quoi le référentiel barycentrique dans le cas de la diffusion Compton ?

ok pour le redshift cosmologique et la fatigue des vieux photons( Comme moi, je commence à fatiguer, là

comme tout référentiel barycentrique, c'est le référentiel où l'impulsion totale est nulle, c'est à dire où l'électron se déplace à l'encontre du photon avec une impulsion opposée.
Si tu prends initialement un référentiel où l'électron est au repos et le photon voyage selon l'axe Ox avec une fréquence v, le 4-vecteur du photon est (hv/c,hv/c,0,0) et celui de l'électron au repos est (mc,0,0,0). Le 4-vecteur total est donc (mc+hv/c,hv/c,0,0). Il est facile de voir avec la transformation de Lorentz que la vitesse du référentiel barycentrique où p_x s'annule est V= c²p_x/E = c hv/(hv+mc²).

[Christian Arnaud]

comme tout référentiel barycentrique, c'est le référentiel où l'impulsion totale est nulle, c'est à dire où l'électron se déplace à l'encontre du photon avec une impulsion opposée.
Si tu prends initialement un référentiel où l'électron est au repos et le photon voyage selon l'axe Ox avec une fréquence v, le 4-vecteur du photon est (hv/c,hv/c,0,0) et celui de l'électron au repos est (mc,0,0,0). Le 4-vecteur total est donc (mc+hv/c,hv/c,0,0). Il est facile de voir avec la transformation de Lorentz que la vitesse du référentiel barycentrique où p_x s'annule est V= c²p_x/E = c hv/(hv+mc²).

ok , ça c'est avant la transition, et après ?

[Deedee81]

Salut,

ok , ça c'est avant la transition, et après ?

Ca reste le même. La quantité de mouvement totale est conservée, donc le référentiel du centre de masse ne change pas. Ca reste vrai en relativité, en MQ,...

[Christian Arnaud]

et la fréquence du photon émis est la même que le photon incident dans ce référentiel magique ?

[Deedee81]

et la fréquence du photon émis est la même que le photon incident dans ce référentiel magique ?

Non, sinon ça ne s'appellerait pas diffusion Compton ou diffusion avec changement de fréquence

[Archi3]

euh ben si... si il n'y a pas de changement de nature des particules, l'énergie cinétique totale se conserve, et dans le référentiel barycentrique pour deux particules, ça impose que l'énergie de chaque particule reste constante. Le seul paramètre de la diffusion est l'angle de diffusion.
Attention la variation d'énergie de chaque particule n'est pas un scalaire, elle dépend du référentiel. La même diffusion (Compton) peut etre vue suivant le référentiel comme:
* transférant de l'énergie du photon à l'électron (diffusion Compton dans le référentiel du laboratoire)
* ne transférant aucune énergie (diffusion Compton dans le référentiel barycentrique)
* transférant de l'énergie de l'électron au photon (diffusion Compton inverse).

A noter que ce n'est nullement propre à la relativité, c'est vrai aussi en mécanique classique. Dans l'effet de fronde gravitationnelle par exemple, une sonde ne gagne pas d'énergie dans le référentiel barycentrique mais en gagne dans le référentiel héliocentrique. La encore le transfert d'énergie dépend du référentiel.

[Deedee81]

Supprimé, j'avais mal compris. Archi répondait à christian, pas à moi.
Désolé

[Amanuensis]

Ben non... Le message #43 répondait bien au #42. A savoir, si, les fréquences incidentes et émises sont bien les mêmes dans le référentiel barycentrique (qui n'est pas le "référentiel du centre de masse", au passage)

[mach3]

Ben non... Le message #43 répondait bien au #42. A savoir, si, les fréquences incidentes et émises sont bien les mêmes dans le référentiel barycentrique (qui n'est pas le "référentiel du centre de masse", au passage)

j'ai compris pareil

m@ch3

[Archi3]

tout à fait ...c'etait bien une réponse au message de Deedee : oui , "la fréquence du photon émis est la même que le photon incident dans ce référentiel magique" (c'est bien justement le grand intérêt de ce référentiel). Ca montre aussi qu'on ne peut pas se baser sur ce critère pour savoir si c'est "le même" photon, ou pas. On pourrait imaginer que le photon est "absorbé" dans un premier temps, pour donner un "électron excité" qui se désexcite ensuite, mais ça ne marche pas, puisque justement un électron libre ne peut pas absorber un photon en conservant l'énergie et l'impulsion (en tout cas pas sur sa coquille de masse en restant "réel", ça ne peut etre que "virtuel" dans l'intervalle permis par le principe d'incertitude) : on peut donc bien voir ça comme le transfert d'impulsion entre 2 particules .

[Christian Arnaud]

: oui , "la fréquence du photon émis est la même que le photon incident dans ce référentiel magique" (c'est bien justement le grand intérêt de ce référentiel).

Ca aurait été plus sympa de dire ça tout de suite Le référentiel barycentrique , j'avais jamais entendu parler

[mach3]

Ca aurait été plus sympa de dire ça tout de suite Le référentiel barycentrique , j'avais jamais entendu parler

Le message 31 l'indiquait déjà :

Et je redis que même pour le processus Compton, le photon ne change pas d'énergie au cours de la collision vu dans le référentiel barycentrique, il change juste de direction (comme n'importe quelle collision en mécanique classique d'ailleurs).

et le 28 aussi (c'est moi qui met en gras) :

elle est négligée mais elle n'est (en général) pas nulle : il y a transfert de quantité de mouvement au photon (∆p non nul), donc transfert de quantité de mouvement opposée à l'électron, et donc (en général) variation d'énergie des deux, sauf dans le référentiel barycentrique où la variation de chaque particule est nulle (remarque : meme dans le processus Compton à haute énergie, la variation d'énergie du photon est toujours nulle dans le référentiel barycentrique !)

mais il suffit de ne pas avoir l'esprit suffisamment préparé pour ne rien entendre à ce qui est dit, c'est pour cela que la pédagogie est souvent qualifié d'art de la répétition.

m@ch3

[Nicophil]

rappelons (ça peut être utile) que la diffusion Compton est négligeable sauf à haute énergie : rayons X ou gamma.

Non : rappelons que, selon que le photon incident a une haute énergie ou pas, on distingue deux "régimes" de la diffusion Compton : les régimes dits «Klein-Nishina» et «Thomson». https://fr.wikipedia.org/wiki/Diffus..._Klein-Nishina

[Nicophil]

oui, vous avez été sans doute abusé par le fait que je parle de panneaux solaires avant de rebondir sur la diffusion Compton ; mais c'était simplement pour expliquer l'origine du questionnement

Et donc c'était quoi, l'origine du questionnement ?

[Christian Arnaud]

Et donc c'était quoi, l'origine du questionnement ?

J'envisage de mettre des panneaux solaires sur mon toit et donc, je me renseignais sur les rendements de ces panneaux =>
- recherche sur l'effet photo électrique
- recherche sur l'effet compton

[Deedee81]

Salut,

- recherche sur l'effet compton

C'est sans incidence pour le photovoltaïque. Ceci dit, la discussion était quand même intéressante

[Archi3]

les panneaux solaires, ça marche par une transition entre des bandes de valence et des bandes de conduction dans les semi-conducteurs, ce n'est pas de la diffusion Compton, le photon est absorbé. C'est plutot une variante de l'effet photo électrique mais l'électron n'est pas éjecté, il reste dans un état lié.

[Christian Arnaud]

.


et le 28 aussi (c'est moi qui met en gras) :



mais il suffit de ne pas avoir l'esprit suffisamment préparé pour ne rien entendre à ce qui est dit, c'est pour cela que la pédagogie est souvent qualifié d'art de la répétition.

m@ch3

C'est vrai qu'Archi avait introduit le référentiel barycentrique dès le #28, mais je l'avais un peu négligé ou ignoré alors que c'est la clé de la réponse désolé

[Christian Arnaud]

les panneaux solaires, ça marche par une transition entre des bandes de valence et des bandes de conduction dans les semi-conducteurs, ce n'est pas de la diffusion Compton, le photon est absorbé. C'est plutot une variante de l'effet photo électrique mais l'électron n'est pas éjecté, il reste dans un état lié.

Ca au moins c'est clair et ça explique sans doute pourquoi je continuais mes recherches ; il y avait un "loup" que je ne trouvais pas.Merci

[Christian Arnaud]

les panneaux solaires, ça marche par une transition entre des bandes de valence et des bandes de conduction dans les semi-conducteurs, ce n'est pas de la diffusion Compton, le photon est absorbé. C'est plutot une variante de l'effet photo électrique mais l'électron n'est pas éjecté, il reste dans un état lié.

Et une fois que l'électron a atteint la bande de conduction en étant encore lié , qu'est-ce qui le rend complèment libre et le fait circuler ?

[Deedee81]

Et une fois que l'électron a atteint la bande de conduction en étant encore lié , qu'est-ce qui le rend complèment libre et le fait circuler ?

Si tu calcules les états (avec la mécanique quantique) pour un réseau périodique (cristallin, le calcul est ardu).
Tu trouves deux sortes d'états :
- Les états liés : la fonction d'onde de l'électron est localisée autour d'un noyau donné dans le réseau (en fait autour de chaque atome, mais sans lien entre les deux).
- Les états de conduction : la fonction d'onde est délocalisée, elle remplit tout le réseau, et l'électron est libre de se déplacer dans tout le réseau (par diffusion ou sous l'influence d'un champ électrique appliqué).
Ce deuxième cas s'apparente fort à l'exemple simplifié décrit dans le cours de Feynman. Tu as un électron localisé autour de l'atome N, et une certaine amplitude (quantique) de sauter à l'atome N-1 ou N+1. On calcule alors que l'électron se propage comme une onde avec une masse effective (différente de celle de l'électron, elle dépend de l'amplitude et de la distance entre atomes).
https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_des_bandes
https://www.futura-sciences.com/scie...e-bandes-5040/
Un exemple (que je n'ai pas lu) montrant la complexité du calcul des bandes : https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00213249/document

Tu trouveras aussi facilement gratuitement le cours de Feynman sur le net. Il traite aussi le cas des semi-conducteurs et des jonctions PN.

[Archi3]

Et une fois que l'électron a atteint la bande de conduction en étant encore lié , qu'est-ce qui le rend complèment libre et le fait circuler ?

je n'aurai pas du dire état lié si ça donne l'impression qu'il est attaché à un atome en particulier : il est lié au sens où il ne quitte pas le solide (énergie totale négative), néanmoins il peut circuler librement dans le solide. C'est la différence de potentiel chimique entre des semi-conducteurs dopés différemment qui le fera voyager vers un coté et provoquera finalement une force électromotrice.

[Christian Arnaud]

je n'aurai pas du dire état lié si ça donne l'impression qu'il est attaché à un atome en particulier : il est lié au sens où il ne quitte pas le solide (énergie totale négative), néanmoins il peut circuler librement dans le solide. C'est la différence de potentiel chimique entre des semi-conducteurs dopés différemment qui le fera voyager vers un coté et provoquera finalement une force électromotrice.

Ok , ça veut dire que le matériau est composé d'au moins deux types de semi-conducteurs ? comme une jonction avec du P et du N ?