Interaction électromagnétique

[Deedee81]

Salut,

Quelques précisions sans doute utiles.

je retiens cependant qu'un photon peut être définit en fonction de sa fréquence.

Pas seulement. Il y a aussi sa direction de propagation) et sa polarisation (spin, ou la polarisation des ondes EM.... comme avec les lunettes de soleil )
Et si on veut distinguer le photon des autres particules il faut ajouter les charges (nulles ), la masse (nulle aussi) et la constante de couplage aux charges électriques.

"La matière est en perpétuelle agitation ou oscillation au niveau moléculaire

Houlà attention, là ce n'est pas des photons mais et atomes ou molécules : il y a toujours une certaine agitation thermique.

A partir ce ces citations puis-je déduire qu'un photon se caractérise par une oscillation, et plus précisément l'oscillation d'un champ électromagnétique ? (Cela me parait logique tant une fréquence me semble être le résultat d'une oscillation). La deuxième citation le confirme, n'est-ce-pas ?

C'est exact bien que, malgré que ce soit synonyme, je préfère parler de "variation périodique du champ électromagnétique" ("oscillation" ça fait trop "mécanique")

est-ce que ces images peuvent être tout ou n'importe quoi de la même manière ?

Non, pas n'importe quoi. Mais il faut être prudent car ces images :
- ne représentent que certains aspects, certaines choses (par exemple les "lignes de champs").
- ne peuvent pas montrer l'aspect relativiste de l'espace-temps qui est absolument fondamental pour les ondes EM/photons

Une telle image, même bien faite :
- ne montre pas tout
- si on ne sait pas/comprend pas la partie vraiment montrée, ça peut être très trompeur
(j'ai rarement râlé avec ce genre de truc, sauf avec la relativité générale et la cosmologie/trou noir, où ce genre d'image "trompeuse" (car mal expliquée) est malheureusement fréquent)
-----

[franklin.]

Rebonjour,

tout d'abord, merci pour votre bienveillance,

Salut,

Quelques précisions sans doute utiles.

Pas seulement. Il y a aussi sa direction de propagation) et sa polarisation (spin, ou la polarisation des ondes EM.... comme avec les lunettes de soleil )
Et si on veut distinguer le photon des autres particules il faut ajouter les charges (nulles ), la masse (nulle aussi) et la constante de couplage aux charges électriques.



Houlà attention, là ce n'est pas des photons mais et atomes ou molécules : il y a toujours une certaine agitation thermique.

C'est exact bien que, malgré que ce soit synonyme, je préfère parler de "variation périodique du champ électromagnétique" ("oscillation" ça fait trop "mécanique")

(j'ai une "flopée" de questions...)

mais auparavant ; oui j'ai vu que l'expression du photon dépendait de plusieurs "facteurs", c'est juste que je me suis arrêté sur la fréquence, puisqu'elle met en évidence la nature ("d'oscillation") de "variation périodique du champ électromagnétique" selon votre définition, plus exacte (même si c'est justement cet aspect "mécanique" que je trouvais intéressant ). Merci pour l'ouverture aux autres facteurs (cela donne du grain à moudre...)

Et aussi j'avais mis en gras les éléments de la deuxième citation de wiki à retenir en ce qui concerne la définition du photon (l'aspect électromagnétique)...

Voilà quelques précisions, j'espère être clair...

je ne manquerais pas si possible de revenir vers vous quand j'aurais bien formulé les questions qui me viennent...

Merci.

[franklin.]

Bonjour,

Mais en quoi, la continuité interdirait elle la notion de vitesse ?

Bonsoir,

là aussi je vais me lancer sur cette question laissée en suspens ; en essayant d'être aussi clair que possible avec un raisonnement ultra basique.
J'imagine une droite qui s'étend tout le long d'un axe x des abscisses et dont l'ordonnée y est dans un premier temps égale à 0.
J'imagine maintenant que je modifie le y de cette droite en y=1 (ou quel que soit le y), si cette droite est continue, alors toute l'information concernant son ordonnée sera immédiatement exprimée tout au long de son axe des abscisses. ( y sera dans cet exemple passé de 0 à 1 pour tout x "dans le même temps", c'est pour cela que j' ai l'impression que la continuité "abolit" la notion de vitesse).(Ici la droite dont l'ordonnée y=1 reste parallèle à la première droite dont l'ordonnée y=0)

Indiquez-moi dans un premier temps si j'ai été assez clair, si je me suis exprimé correctement (en ce qui concerne le langage mathématique), si mon raisonnement est sensé, vrai, faux ou encore "stupide".

Merci...

[phys4]

Je vois une confusion entre continuité et parallélisme, qui nous éloigne du sujet :
Introduire deux axes parallèles n'est pas une interaction, si vous introduisez une modification d'un champ uniforme, vous allez introduire une variation en y, par exemple, cette variation ne sera pas une droite parallèle mais une oscillation sinusoïdale, donc une courbe qui introduit une notion de découpage de l'axe des x, et la notion de longueur d'onde et donc la notion de vitesse.

[coussin]

Je pense qu'il y a aussi l'idée de solide infiniment rigide menant à l'idée de vitesse du son infinie?
Mais c'est trop confus...

[phys4]

Il existe en effet un cas que je n'ai pas cité avec une phase indépendante de x, donc une vitesse de phase infinie.
C'est le cas de fréquence de coupure d'un guide, la vitesse de groupe est alors nulle et le transfert d'énergie également, les autres grandeurs de l'onde ne sont pas constantes.

[franklin.]

En outre, la portée est infinie, à condition d'attendre assez longtemps.

Bonjour,

en relisant le fil, je suis amené à reposer une question : la portée de la charge d'une particule, c'est-à-dire si j'ai bien compris, le champ électrique d' une particule est-il une fonction continue ? (la première réponse, en citation, concernait sa portée infinie), ici j'aurais besoin d'une précision quant à sa probable continuité...

Merci.

[coussin]

Oui, c'est une fonction continue au sens mathématique. En espérant que ce soit "votre" sens que vous donnez au mot continue.

[Deedee81]

Salut,

Et même en électrodynamique quantique, la portée est continue (et à grande distance tend vers l'interaction coulombienne classique).

[coussin]

Je précise que vous n'avez pas dit "continu par rapport à quelle variable" mais ma réponse reste valable car la champs sont continus par rapport à toutes les variables auxquelles je puisse penser...

[Deedee81]

Salut,

Je précise que vous n'avez pas dit "continu par rapport à quelle variable"

Il parlait de portée, donc pour moi la variable est la distance. Mais....

mais ma réponse reste valable car la champs sont continus par rapport à toutes les variables auxquelles je puisse penser...

... moi aussi

[franklin.]

Je vois une confusion entre continuité et parallélisme, qui nous éloigne du sujet :

Bonjour,
non je ne confonds pas parallélisme et continuité, je prends juste l'exemple le plus simple d'une fonction continue et uniforme. C'est sûrement ambitieux voir orgueilleux étant donné ma quasi inexpérience en physique, mais je me demandais si les propriétés de ce type de fonctions pouvaient avoir un quelconque lien avec l'intrication quantique (notamment si la fonction correspondant à la charge est continue et uniforme, et donc comme vous le précisez continue et uniforme par rapport à l'espace et au temps),
merci.

[coussin]

Je ne suis pas familier avec le fait qu'une fonction est uniforme... Qu'entendez-vous par là ?

*(les notions que je connais et qui pourrait s'en rapprocher sont "constante" ou "monotone")

[Deedee81]

je me demandais si les propriétés de ce type de fonctions pouvaient avoir un quelconque lien avec l'intrication quantique

Je ne vois a priori aucun rapport possible entre les deux.

[franklin.]

Bonjour,

Mais faut pas tout mélanger, un photon reste une particule quantique avec toutes ses particularités (parfois bizarres ).
Les charges n'interviennent pas du tout à ce stade.

En êtes-vous si sûre ?

Non, sans rire, tu as bien fait. Tout ça est très bien vu.

je reprends alors là ou selon votre commentaire cela reste juste...

en reprenant le "moiré", imaginant une oscillation d' une des figures rayonnante, n' obtient-on pas, alors une figure d'onde et non plus seulement de champ, (ce qui m' avait amené à modifier le titre)...

Là c'est mal exprimé de ma part...et en laissant pour le moment la question du mouvement.
Un photon n'est-il pas composé d'une superposition de champ électriques (magnétiques si on envisage la relation qui unit les charges, les charges opposées s'attirant et les charges de même signes se repoussant ?), en tout cas, une superposition de champs électromagnétiques ?

Le photon n'est pas une oscillation d'un champ électromagnétique, les photons sont le champ électromagnétique.

je vais peut-être un peu loin dans l'interprétation de la nature des photons, mais j'ai l'impression qu'il y a quelque chose de juste dans cette interprétation...en reprenant ce fil et la réflexion qu'il amène...

Merci...

[franklin.]

Pardon : peut-être une petite erreur de syntaxe à la fin du message précédent : "je vais peut-être un peu loin dans l'interprétation de ce qu'est la nature des photons..." ;

j'en profite pour ajouter cette citation d'article de l'encyclopédie Wikipédia définissant un photon :

"En théorie quantique des champs, le photon est la particule médiatrice de l’interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette interaction se traduit d’un point de vue quantique comme un échange de photons."

Merci.

[Deedee81]

Salut,

En êtes-vous si sûre ?

Certains (et sans "e" au bout )

Un photon n'est-il pas composé d'une superposition de champ électriques (magnétiques si on envisage la relation qui unit les charges, les charges opposées s'attirant et les charges de même signes se repoussant ?), en tout cas, une superposition de champs électromagnétiques ?

Je ne peux que répéter ce que j'ai expliqué à giwot il y a quelques jours. Ici :
https://forums.futura-sciences.com/p...8861-onde.html
Voir le message 13.

Si l'on suit ça, une fois qu'on passe à la description quantique les champs électriques et magnétiques "disparaissent". Il ne reste que les photons.
(le champ E et B n'étant qu'une approximation classique de la description quantique/photon)
Et donc il serait très abusif de dire qu'un photon est une superposition de champ électrique et magnétique. C'est un peu comme si tu disais que "une molécule d'eau est une superposition de vagues"

[franklin.]

Mais faut pas tout mélanger, un photon reste une particule quantique avec toutes ses particularités (parfois bizarres ).

Les charges n'interviennent pas du tout à ce stade.

Bonjour,

je me permettais de vous demander si vous en étiez sûr (sans e ), car je redonne la citation Wiki (en italique) qui cherche à définir le photon :

En théorie quantique des champs, le photon est la particule médiatrice de l’interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette interaction se traduit d’un point de vue quantique comme un échange de photons

Du coup votre radicalité me semble excessive, selon cette citation il y a bien en effet une relation entre photons et charges électriques...(je repars de la citation Wiki parce que j'estime que c'est la meilleure manière d'éviter, peut-être, de me perdre dans une opinion.)

De quelle stade parlez-vous, je ne comprends peut-être pas bien ce que vous voulez dire ?

Merci...
Bonne journée.

[coussin]

Il y a une "relation" dans le sens que quand une charge gigote, ça génère une onde EM. C'est la seule "relation".
C'est la même "relation" qu'il y a entre la membrane d'un haut-parleur et une onde sonore...

[Deedee81]

Salut,

je me permettais de vous demander si vous en étiez sûr (sans e ), car je redonne la citation Wiki (en italique) qui cherche à définir le photon :

En théorie quantique des champs, le photon est la particule médiatrice de l’interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette interaction se traduit d’un point de vue quantique comme un échange de photons

D'accord, je comprend mieux. Je me suis peut-être mal expliqué.

D'une part on a des particules avec certaines propriétés :
- propriétés quantiques (décrit pas la MQ ou sa version avec des champs : états d'espace de Hilbert et tout le bataclan, comportements quantiques... : onde-particule, lien entre longueur d'onde et impulsion, fréquence et énergie, etc...)
- propriétés liées à diverses grandeurs : spin, charge, masse, constantes de couplage, etc...

Ainsi le photon est une particule quantique avec une masse nulle, une charge nulle, un spin 1.
Et l'électron est une particule quantique avec une masse non nulle, une charge négative, un spin 1/2

Et en tant que particule quantique (= comportements quantiques etc...) les deux sont des particules quantiques. On peut dire sans trop abuser (*) que c'est le même type d'objet affublé de propriétés (masses, charges différentes).

(c'est de ce "stade" là dont je parlais, l'objet quantique de base)

Après, le photon va être créé en effet à travers sa constante de couplage à la charge et par des particules chargées.
Dans les équations cela se traduit par un "lagrangien"
(wikipedia : le lagrangien d'un système dynamique est une fonction des variables dynamiques qui permet d'écrire de manière concise les équations du mouvement du système. C'est l'objet de base en théorie quantique des champs)
comportant trois partie :
- le lagrangien de Dirac, pour les électrons
- le lagrangien électromagnétique
(en fait on peut dire qu'il s'agit de lagrangiens standards, il y en a un pour le spin 0, un pour le spin 1/2, pour le spin 1, etc...
la masse nulle peut cause pas mals de cheveux blancs mais sinon c'est kif pour toutes les particules)
- un terme de couplage entre champ de Dirac et champ électromagnétique

(*) j'ajouterais quand même un petit bémol car le photon (comme le gluon, les W et l'hypothétique graviton) est une particule de jauge. Et ça c'est quand même assez particulier. J'aime toujours à dire "symétrie de phase + relativité => photons" :
- Symétrie U(1) de phase de la fonction d'onde (ou du champ complexe dans le cas d'un champ chargé) => charge électrique conservée
(théorème de Noether)
- Symétrie globale + relativité => symétrie locale
(local = la transformation de symétrie peut être différente en tout point de l'espace-temps)
(Einstein évidemment, c'est à peu de chose près le passage de la RR à la RG pour la gravitation, enfin, presque (**))
- Conservation de la symétrie locale => photon
(tu prends l'équation de Dirac, tu modifies pour que la symétrie devienne locale et pour ça, il y a une seule manière de le faire, il faut ajouter un terme de jauge et un terme de couplage et il s'avère que ce qu'on doit ajouter.... n'est rien d'autre que le champ EM, le photon !!!!)

Ca donne une vue hyper profonde des théories de jauge. Le photon est en quelque sorte la variation de la phase des champs, variation différente de point en point, comme la gravitation est une variation de point en point de la métrique espace-temps (ce qui donne courbure et tout et tout). Et en plus, in fine il ne reste que la matière et les symétries, tout le reste en découle.

Mais l'objet ainsi construit, bien que très particulier, est à la base "une particule quantique comme les autres".

(**) C'est pas trivial, j'avais fait l'exercice en utilisant la symétrie de Poincaré P(4). Et on obtient une formulation semblable à la RG avec trois bémols :
- Le formulation est très particulière (vitesse de la lumière non constante), mais on retrouve une situation plus habituelle après un changement de variables. Donc c'est pas grave.
- Les aspects topologiques ne sont pas pris en compte. On a donc des singularités et éventuellement un espace-temps non connexe. Et ça c'est un gros défaut (***)
- l'équation d'Einstein n'émerge pas naturellement ou en tout cas moi je n'y suis pas arrivé

(***) Il est à noter que l'on a un soucis identique avec la gravité linéarisée, ou plus exactement développée en série (terme constant, terme linéaire, quadratique, etc... etc...) quand on veut s'en servir en toute circonstance (y compris en champ fort).
Et c'est un soucis que j'avais vu en théorie des cordes (ou du moins la difficulté était signalée par un boucliste, je n'ai donc pas approfondi. Mais la théorie des cordes non perturbatives est un sujet notoirement très difficile)

Hé bé, je suis aller un peu loin dans mes explications là. Pas grave

[franklin.]

Il y a une "relation" dans le sens que quand une charge gigote, ça génère une onde EM. C'est la seule "relation".
C'est la même "relation" qu'il y a entre la membrane d'un haut-parleur et une onde sonore...

Bonjour,

franchement, j'ai l'impression que je dis à peu près cela depuis le début de la discussion, (et surtout à la réponse 45),
(cependant vous prenez l'exemple d'une charge, peut-être s'agit-il aussi de relations entre charge.s) et qu'on me dit non, ce n'est pas cela...(Is it because i keep it too simple stupid ? )

Je reprends votre exemple de membrane et de son : lorsqu'on définit la nature d'un son ici, c'est la membrane du haut-parleur qui provoque un déplacement d'air sous forme d'onde.

Dans le cas, d'une onde EM , c'est bien une onde, donc il y a bien, un peu comme l'air pour le son, "quelque-chose" qui prend la forme d'une onde ici, "quelque-chose" qui se "déplace" sous forme d'ondes.

Qu'est-ce qui prend cette forme d'onde (je me répète), dans le cas d'une onde EM ? (Sans parler d'éther évidemment, nous ne sommes pas à la fin du XIXème siècle).

(j'ai mon idée, et je crois bien notamment au vue des différentes citations glanées sur Wiki que la charge des particules a une relation à voir avec les ondes EM, comme vous le soulignez quand même coussin, après développement de la discussion) ...

Il me semble qu'il me reste un peu de logique., mais peut-être allez-vous complètement me contredire ?

Merci...

[coussin]

Qu'est-ce qui prend cette forme d'onde (je me répète), dans le cas d'une onde EM ? (Sans parler d'éther évidemment, nous ne sommes pas à la fin du XIXème siècle).

Bah le champ EM...

[Deedee81]

Salut,

Bah le champ EM...

+1

Faut pas chercher plus loin.

[franklin.]

Bonjour,

d'accord, mais de quoi se compose alors un champ électromagnétique ?
(En me permettant de mettre l'accent sur le caractère électromagnétique, ce qui oriente une éventuelle forme de réponse) ;
Est-ce que je m'avance trop ?

Merci.

[Nekama]

Bonjour,
d'accord, mais de quoi se compose alors un champ électromagnétique ?
(En me permettant de mettre l'accent sur le caractère électromagnétique, ce qui oriente une éventuelle forme de réponse) ;
Est-ce que je m'avance trop ?
Merci.

Physiquement :
* Un champ électromagnétique ne sait être détecté que quand il interagit avec une autre charge que celle qui est "censé" l'avoir émis.
* On sait également que les valeurs de (E,B) dépendent du référentiel dans lequel on les mesures.
* De surcroît le champ est composé de photons qui, voyageant à c, n'ont pas de temps propre. (Ils naissent et ils meurent simultanément de leur point de vue.)

De là, à dire que le champ électromagnétique est un être mathématique et pas physique qui n'est jamais que le vecteur de l'interaction électrique d'un point de vue RR, ... il y a un pas qu'on peut franchir allègrement. Ce pas est d'autant plus aisé à franchir qu'on peut démontrer les équations de Maxwell à partir de la seule loi de coulomb F = kQ^2/R et la RR comme par exemple dans cet article, ce qui pose questionnement quant à la "réalité physique" de la notion de champ qui découle des équations de Maxwell. En QED, le champ est quantifié mais cela ne change au problème, au contraire.

Les théories d'unification sont cependant devenues tellement complexes, nombreuses et contradictoires, réservées aux seuls initiés, qu'on y perd son bon sens physique.

[coussin]

d'accord, mais de quoi se compose alors un champ électromagnétique ?

Bah de rien. C'est immatériel en tout cas (c'est ce point qui semble "bloquer" chez certains...)
Y a une densité volumique d'énergie E^2+B^2. Donc, on peut dire que c'est composé d'énergie

[Deedee81]

Salut,

Moi j'aurais dit "le champ électromagnétique est composé d'un champ électrique et d'un champ électrique", "un photon est composé d'un photon", "un électron est composé d'un électron", "un proton composé de quarks et les quarks composés de quarks". Sans aucune boutade. La physique décrit quantitativement, la "nature des choses" c'est de la philosophie, pas de la science.

Dire c'est des photons n'est pas vraiment la "composition" mais plutôt le cadre théorique (classique ou quantique) de description.

Pour l'énergie c'est clairement caractéristique que "ce n'est pas rien". Mais ce n'est pas que de l'énergie (l'énergie n'est jamais qu'une propriété d'un "trucmachinchose", comme sa vitesse ou sa couleur ou son sale caractère. Y a que dans les feuilletons flash qu'ils osent (!) parler de "vitesse pure", baaaah, j'aime bien ce feuilleton mais ça quand même, pffff). Ainsi une onde électromagnétique a aussi une direction, une fréquence/longueur d'onde, une amplitude, une polarisation et d'autres caractéristiques comme son couplage aux charges électriques. Et c'est tout ça qui disent "ce qu'est / ce qui compose" le champ électromagnétique. Ca peut parfois être frustrant quand on essaie de savoir "qu'est-ce que c'est que ce truc", mais on apprend vite à penser en termes de descriptions (Faraday parlait de "tubes de forces" par exemple), de "carte d'identité" et... d'équations (qui n'est jamais pour moi qu'un langage "comme un autre", juste plus précis/rigoureux).

Ca me fait toujours penser au film Transcendance ce truc là : "comment pouvez-vous me prouver que vous avez une conscience ? Réponse : et vous professeur, pouvez-vous me prouver que vous en avez une ?". Ce qui me rappelle le fabuleux paradoxe de la chambre chinoise. Quand certaines choses nous sont inaccessibles et qu'on a l'esprit scientifique.... on apprend a le décrire autrement
https://fr.wikipedia.org/wiki/Chambre_chinoise

[franklin.]

Bonjour,

Bah de rien.

Pardon mais cela ne me semble pas valable comme réponse ; comment se pourrait-il alors qu'on puisse mesurer une fréquence de rien ? (ou une polarité etc...).
(Peut-être par comparaison, c'est comme si vous me disiez, en prenant l'exemple d'une vague sur un plan d'eau, qu'il y a une vague sans considérer l'eau, comme si l'eau n'était rien).

Donc, on peut dire que c'est composé d'énergie

...j'ai conscience alors dans le cas d'une onde électromagnétique, qu'elle est composée d'énergie, grâce entre autre à votre réponse qui le formule.

Moi j'aurais dit "le champ électromagnétique est composé d'un champ électrique et d'un champ électrique"

...je vous prends au mot alors , et je repose alors cette question pour être bien sûr : un champ électromagnétique est donc composé d' un champ électrique et d'un champ électrique ?!

Merci.

[Deedee81]

Salut,

...je vous prends au mot alors , et je repose alors cette question pour être bien sûr : un champ électromagnétique est donc composé d' un champ électrique et d'un champ électrique ?!

La réponse est oui.

[coussin]

Pardon mais cela ne me semble pas valable comme réponse ; comment se pourrait-il alors qu'on puisse mesurer une fréquence de rien ? (ou une polarité etc...).

On mesure la fréquence et polarisation du champ électromagnétique. Point, ça s'arrête là. La question "de quoi est composé le champ EM" n'a pas de sens. Le champ EM est quelque chose d'élémentaire, pour reprendre le terme de la physique des particules. Vous ne demanderiez pas de quoi est composé un électron...
Quant à savoir si le champ EM est composé de champs électriques et magnétiques... C'est une blague ?! Électromagnétique n'est qu'un mot-valise qui signifie électrique et magnétique...
Votre question est si les champs électriques et magnétiques sont composés de champs électriques et magnétiques...
Je pense qu'avec ça, on a atteint un sommet dans ce fil. Sommet de quoi, je ne sais pas...