Onde electromagnetique / photon

[invitedd6b7bcf]

Bonjour,
J'ai une question somme toute bête mais qui me tracasse.
Si on considère une onde électromagnétique unidirectionnelle se propageant dans la direction +x, un observateur placé en -x ne verra jamais cette onde?

Etant donné, qu'une onde électromagnétique est assimilable a pleins de photons, le raisonnement est le même, l'observateur placé en -x ne verra jamais le photon, puisque ce dernier ne parviendra jamais jusqu'à sa rétine.

Si on considère un observateur infininement proche de la source de l'onde électromagnétique, mais se trouvant toujours du côté des -x. Vu que le photon est décrit par une fonction d'onde, il y a une probabilité pour que le photon se trouve en un point de la direction -x, et il alors possible pour un observateur infiniment proche de voir ce rayonnement alors qu'il n'est pas émis dans cette direction…

Je pense dire une grosse bêtise, je m'attends donc à me faire incendier mais bon je préfère avoir la réponse
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[invitedd6b7bcf]

ma question est : est ce que ce raisonnement tient la route?

[albanxiii]

Bonjour,

Le photon n'est pas décrit par une fonction d'onde.
Le problème que vous posez est de savoir si un détecteur placé en un point peut recevoir un photon qui s'éloigne de lui. Tel quel, la réponse est non.

[invitedd6b7bcf]

Bonjour, merci pour votre réponse !

[A voir en vidéo sur Futura]

[pm42]

Pour illustrer ce qu'a dit albanxiii : https://forums.futura-sciences.com/p...de-photon.html

Sinon, on peut aussi remarquer que tu supposes qu'on peut s'approcher de façon infiniment proche de la source. Ce qui suppose qu'elle est ponctuelle, parfaitement localisée et que la dite approche ne la perturbe pas.
Ce n'est pas un cas réaliste.

[Deedee81]

Salut,

Notons qu'on peut aussi raisonner sur des électrons et leur fonction d'onde. Ca évitera ce piège pour les photons (*)Pour répondre au dernier paragraphe :

Il ne faut pas confondre la précision sur la position de l'électron et la précision sur la valeur de la fonction d'onde.
On peut très bien avoir un électron dont la position est très imprécise mais avec une fonction d'onde commençant strictement en x=0 par exemple (Psi(x<0) = 0, Psi(x>0) != 0).
Et donc, même à un micro chouillat près de 0, à x = -0.0000... un tas de zéro.... 1, nulle trace de l'électron (bon, y a son champ électrique, mais ignorons ce détail ).
Et il ne risque même pas de passer par effet tunnel !!! (celui-ci n'étant pas dû seulement aux courtes distances à traverser mais à l'étalement de la fonction d'onde, si à un endroit cette dernière est nulle, alors, nul tunnel, que ce soit le Saint Gothar ou celui sous la Manche )

(*) Bien que la situation soit assez proche, on peut raisonner en terme d'onde électromagnétique (Landau l'appelle "fonction d'onde" du photon bien que ce soit abusif). Et elle aussi peut démarrer en x=0 et être étalée dans devoir se taper des harmoniques de fréquences énormes
Et au cas où elle se propage vers >0.... voir la réponse d'Albanxiii

[Deedee81]

J'ai croisé pm42 qui soulève un point important. Pour approcher tout près "sans déborder" (en x=0), il faut le faire avec quelque chose (par exemple un autre électron) qui va devoir être hyperlocalisé et donc d'énergie énorme (pic étroit de fonction d'onde => fréquences élevées => énergie élevées).

C'est d'ailleurs pour cela qu'avec les grands accélérateurs, comme le LHC, avoir des énergies énormes c'est aussi sonder la matière à des échelles plus petites (le but n'est pas juste d'avoir assez d'énergie pour produire des particules lourdes).

[f6bes]

Bonjour,
J'ai une question somme toute bête mais qui me tracasse.
Si on considère une onde électromagnétique unidirectionnelle se propageant dans la direction +x, un observateur placé en -x ne verra jamais cette onde?

Etant donné, qu'une onde électromagnétique est assimilable a pleins de photons, le raisonnement est le même, l'observateur placé en -x ne verra jamais le photon, puisque ce dernier ne parviendra jamais jusqu'à sa rétine.

Si on considère un observateur infininement proche de la source de l'onde électromagnétique, mais se trouvant toujours du côté des -x. Vu que le photon est décrit par une fonction d'onde, il y a une probabilité pour que le photon se trouve en un point de la direction -x, et il alors possible pour un observateur infiniment proche de voir ce rayonnement alors qu'il n'est pas émis dans cette direction…

Je pense dire une grosse bêtise, je m'attends donc à me faire incendier mais bon je préfère avoir la réponse

Bjr à toi,
Tu ne peux VOIR que le "photon" qui finit sa vie au fond de ton oeil .
Le photon qui passe tout juste à coté est INVISIBLE pour toi.
Bonne journée

[Deedee81]

Tu ne peux VOIR que le "photon" qui finit sa vie au fond de ton oeil .

Ou sur un détecteur quelconque ("voir" au sens large. Quand un biologiste dit "j'ai vu une enzyme mal repliée", il ne veut pas dire "avec ses yeux" ).
De même pour observateur, on a tendance à utiliser un sens large.
(voir l'épinglé sur les termes en vulga, j'ai justement rajouté cette rubrique il y a quelques jours...... sans doute mon don de..... double vue )

Enfin, bon, je pinaille un peu, on est d'accord.

[jiherve]

Bonjour
En fait on ne voit stricto sensu que le passé !
JR

[invitedd6b7bcf]

J'allais justement vous demander l'exemple avec l'électron. J'ai lu vos réponses mais je ne suis pas sûr d'avoir tout compris.
Voici le cas :

Je considère un électron à t = 0 et x = 0 avec une vitesse dont on ne connait pas la valeur. A l'aide d'un champ électrique, je vais accélérer cet électron en . Je considère que l' accélération n'est pas instantanée. On place détecteur qui va suivre cet électron, il devra donc aller à la même vitesse, bien sur cette vitesse n'est pas exactement connue , il subsiste une incertitude.
On place un repère R ) à une distance très proche de l'électron, ce repère représente le détecteur. L'électron va émettre un rayonnement électromagnétique. On suppose que le sens de propagation du rayonnement est le même que celui de l'électron.
L'électron est décrit par la fonction d'onde ( dans le repère R):


Vous avez parlé d'une fonction d'onde d'onde ou la valeur serait nul en 0, mais qu'est ce qui interdit à cette fonction d'être non-nul en x=0 ou x<0. Pourquoi mon électron n'aurait pas une probabilité d'être détecter au niveau du détecteur placé derrière lui?
Si c'est le cas on pourrait détecter un photon au niveau du détecteur, étant donne que son champ em, lui peut etre en x<0 et on revient au problème posé au début.

Question :
i) Pourquoi mon électron n'aurait pas une probabilité d'être détecter au niveau du détecteur p[lace derrière lui?
ii) Pourquoi le photon n'est pas décrit par une fonction d'onde? ( montrez le moi ou justifier le moi svp).
iii) Dans mon problème le fait d'avoir une imprécision sur la vitesse ou la position de l'électron avant la mesure , rend-elle impossible le fait de placer le détecteur a dx de lui en étant sur qu'il ne rencontre pas l'électron ?
iv) La fonction d'onde de l'électron change-elle lorsque ce dernier est accélérer, on le voit dans la formule au dessus? Est-elle plus étendue, plus resserré?

Je repars avec plus de questions

[invitedd6b7bcf]

Il y a sûrement un tas absurdité dans ce que je dis, vous m'en voyez navré mais bon après tout j'apprends de mes erreurs.

[f6bes]

Remoi,
Tu parles de....photons (...détecter un photon au niveau du détecteur...)
OU
d'électrons ? (....mon électron n'aurait pas ...)
bonne journée

[invitedd6b7bcf]

Je parle de détection de l'électron, il se peut si la fonction d'onde n'est pas nul en x = 0 que le détecteur détecte l'électron.
Or la "zone source'( rayonnement em dû a l'accélération de l'électron) est a l'origine considéré comme non présente en x = 0. Mais si on détecte cet électron accéléré ( en x = 0, c est a dire au niveau du détecteur) on peut également détecter le rayonnement em qu'il émet et donc un photon, alors que ce rayonnement n'est censé ne pas exister en x=0.


Je crois que je ne comprends pas la notion de photon ..
Je suis totalement perdu la.

[invitedd6b7bcf]

Quand je dis :

" Or la "zone source'( rayonnement em dû a l'accélération de l'électron) est a l'origine considéré comme non présente en x = 0. Mais si on détecte cet électron accéléré ( en x = 0, c est a dire au niveau du détecteur) on peut également détecter le rayonnement em qu'il émet et donc un photon, alors que ce rayonnement n'est censé ne pas exister en x=0 "

Je veux dire que la source c'est l'électron et qu'il est placé devant le détecteur donc en .
Donc si on détecte l'électron en x = 0 ( si la fonction d'onde n'est pas nul en x = 0), puisque cet électron était accéléré on détectera le photon qu'il a émis.
Plus haut j'ai dis qu'on s'occupait du rayonnement électromagnétique qui se propageait dans le même sens que l'électron.
Donc si on détecte ce photon, cela revient a dire qu'on a détecté un photon qui normalement était censé s'éloigné de lui.

[Deedee81]

J'ai l'impression que tu mélanges tout.

J'avais d'ailleurs dit plus haut "ignorons le fait que l'électron est chargé" pour ne pas tout mélanger : on fait la réflexion avec un photon ou un électron.

Si tu considères un électron chargé électriquement (je veux dire sans ignorer ce fait) alors le champ électrique (des photons virtuels mais peu importe) se propage dans tous les sens, pas seulement vers x>0

Si tu as un électron accéléré tu vas avoir un cône d'émission (rayonnement de freinage) dans le sens vers l'avant, x>0, là, oui, ces photons là tu ne pourras pas les détecter si tu es derrière.

[invitedd6b7bcf]

Ok merci. Je viens de me rendre compte que j'ai dit n'importe quoi.
Pouvez-vous juste me dire :

- Que devient la fonction d'onde de l'électron lorsqu'il est accéléré ? (est-elle plus resserré ou plus étendu dans l'espace)
- Pourquoi la photon n'a t-il pas de fonction d'onde? Comment l'expliquer clairement ? Peut-on seulement l'expliquer par le fait que détecter un photon qui est censé s'éloigner de nous n'a pas de sens?

[coussin]

Pour une accélération constante (ce qui est le cas ici, un électron accéléré par un champ E constant), une fonction d'onde initialement gaussienne s'étale au cours du temps (en fait, elle s'étale comme en propagation libre...)

[Deedee81]

Salut,

Pour une accélération constante (ce qui est le cas ici, un électron accéléré par un champ E constant), une fonction d'onde initialement gaussienne s'étale au cours du temps (en fait, elle s'étale comme en propagation libre...)

Moi j'aurais eut tendance à dire "ça dépend" car pour accélérer il faut forcément interaction et ça doit certainement donner différents résultats selon la façon dont ça se passe. Enfin, bon, c'est intuitif. Je peux me tromper.

- Pourquoi la photon n'a t-il pas de fonction d'onde? Comment l'expliquer clairement ? Peut-on seulement l'expliquer par le fait que détecter un photon qui est censé s'éloigner de nous n'a pas de sens?

La raison est fortement technique. Elle est liée au fait que le photon va a la vitesse de la lumière (forcément ). Et pour des raisons relativistes, il est impossible d'avoir un opérateur position pour le photon (rappelons qu'en mécanique quantique les grandeurs physique sont associées à des opérateurs, par exemple H pour l'hamiltonien = l'énergie, si |p> est un état physique, et si c'est un état propre de H, on a H|p>=E|p> où E est l'énergie de l'état). Intuitivement c'est lié au fait qu'il y a une contraction des longueurs "infinie" du point de vue du photon.
Et comme la fonction d'onde est l'amplitude quantique en fonction de la position..... BANG, pas possible (dans cette représentation, l'opérateur position x est "multiplier par x".... et on vient de dire qu'il n'y en avait pas, contradiction).

On peut par contre travailler dans une représentation "quantité de mouvement". Un photon est alors la représentation quantique d'une onde monochromatique plane (de position totalement indéterminée dans tout l'espace). Et tout photon est une superposition quantique de ces états. La superposition quantique (les coefficients correspondants) peuvent être vus comme une espèce de "fonction d'onde" (en fait, c'est bien le cas, si ce n'est qu'on n'a pas de transformation dite unitaire (qui préserve les probabilités en gros) permettant de passer à une représentation position, comme on le fait couramment avec les électrons par exemple). Mais évidemment , c'est beaucoup moins intuitif, fort abstrait. De plus, les états monochromatiques sont non renormalisables (étant éternels, leur énergie totale est infinie, ce qui est gênant puisqu'un photon a une énergie h.nu). Il faut donc vérifier si mathématiquement ça n'introduit pas de connerie (en fait, ça marche bien) mais a contrario on est un peu éloigné du réalisme qui nécessite d'avoir des états "amortis" (un paquet d'ondes, qui peut éventuellement être très étalé et qui a bien, à un instant donné, une probabilité de présence en chaque point. C'est pour cela que Landau identifie l'onde EM classique à la fonction d'onde du photon, ce qui est là aussi abusif !!!!)

Bon, j'ai essayé de faire simple mais il est clair que dans ce domaine on nage dans un domaine très pointu.