constance de la vitesse de la lumière

[papyneo]

Bonjour,

La lumière voyage à vitesse constante.

Mais au début, lorsque les photons ont été créés ils se sont déplacés instantanément à la vitesse C?

Merci
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[Deedee81]

Salut,

Oui, un photon va toujours à vitesse c, quelle que soit les circonstances, à tout instant (vitesse constante) et quel que soit l'observateur (vitesse invariante).

Donc un photon créé va toujours à c même dès sa création. On ne peut évidemment pas parler d'accélération brutale puisque justement il ne va jamais à la vitesse zéro.

Notons qu'une onde électromagnétique va moins vite dans un milieu matériel, mais ceci est dû aux interactions entre la matière et l'onde électromagnétique (la vitesse de l'onde est reliée directement aux constantes diélectriques et paramagnétiques du matériau ou plus "physiquement" aux coefficients de polarisation électrique et de susceptibilité magnétique). Le décrire en terme de photons est assez coton (c'est complexe).

Il est est de même du gluon (mais c'est moins flagrant car c'est une particule confinée à l'intérieur des hadrons, comme les quarks).
Et du graviton (mais celui-ci est hypothétique, toutefois cela s'applique aux ondes gravitationnelles qui elles sont bien détectées).

[Archi3]

A noter que parler du "moment de création" et de "localisation" d'un photon est forcément approximatif puisqu'il s'agit en réalité d'une onde (ou de l'excitation d'un champ quantique suivant la description qu'on en donne), et que le "moment" de la création n'est pas en lui même observable. Ce qui se propage à c (dans le vide) c'est en réalité la phase d'une onde progressive.

[Deedee81]

A noter que parler du "moment de création" et de "localisation" d'un photon est forcément approximatif puisqu'il s'agit en réalité d'une onde (ou de l'excitation d'un champ quantique suivant la description qu'on en donne), et que le "moment" de la création n'est pas en lui même observable. Ce qui se propage à c (dans le vide) c'est en réalité la phase d'une onde progressive.

+1 j'avais failli le dire (j'aurais dû).

Dans le cas description quantique, l'instant d'émission est en fait une superposition d'états d'émission à t1, t2, etc.... (spectre continu) et donc avec un instant d'émission "flou".
Dans les spectres des atomes/molécules/... cela se traduit par ce qu'on appelle la largeur naturelle des raies (au delta t correspond un delta E qui varie en sens inverse, merci Monsieur Heisenberg) (plus c'est bref, plus la raie est large) mais généralement masqué par la largeur due à l'agitation thermique (élargissement Doppler).

Donc parler d'accélération dans ce cadre est encore plus absurde évidemment.

Et en effet il n'existe pas d'opérateur temps en mécanique quantique (ce qui est lié aux difficultés du mariage avec la relativité générale d'ailleurs ).

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

Bonjour,

J'ose écrire h f = m° C**2 et donc. m° = h f / C**2 dans le vide

Que ce passe t'il dans un milieu ou la vitesse de la lumière n'est plus C alors que son énergie est toujours h f ?

[mizambal]

Mais au début, lorsque les photons ont été créés ils se sont déplacés instantanément à la vitesse C?

Tout dépends si tu comptes en valeur moyenne ou instantanée suivant les circonstances ça peut énormément varié ... par exemple le Soleil crée sa propre lumière mais avant de pouvoir nous parvenir un photon est piégé (du fait des interactions) pendant une période de 10 000 ans à 170 000 ans ! Donc sur cette période il est proche de la vitesse moyenne d'un escargot, et en tout cas très loin de c

[Deedee81]

Salut,

J'ose écrire h f = m° C**2 et donc. m° = h f / C**2 dans le vide
Que ce passe t'il dans un milieu ou la vitesse de la lumière n'est plus C alors que son énergie est toujours h f ?

Rien de particulier car la vitesse du photon est toujours c mais pas nécessairement celle de l'onde électromagnétique à cause des interactions avec le milieu.
Et la relation E=hf concerne le photon, pas l'onde électromagnétique classique.

Tout dépends si tu comptes en valeur moyenne ou instantanée suivant les circonstances ça peut énormément varié ... par exemple le Soleil crée sa propre lumière mais avant de pouvoir nous parvenir un photon est piégé (du fait des interactions) pendant une période de 10 000 ans à 170 000 ans ! Donc sur cette période il est proche de la vitesse moyenne d'un escargot, et en tout cas très loin de c

Bel exemple.

Peut-être à confirmer mais il me semble que la situation est assez différente de la vitesse de la lumière dans un milieu comme l'eau par exemple. Ici le milieu interne du Soleil est relativement dense et fortement ionisé, ce qui implique de forte interactions avec les photons du coeur. Ceux-ci sont donc très largement diffusés. Les photons gammas font un voyage en zig zag et c'est peu de le dire. C'est vrai que ces chiffres sont toujours impressionnant, si les réactions thermonucléaires s'arrêtaient brusquement on ne le saurait pas avant des milliers d'années !!!!!

Les photons émis dans le coeur ne sortent d'ailleurs jamais (heureusement, c'est des photons gammas durs, on serait tous grillés sur place). Ils perdent de l'énergie à chaque collision (diffusion de type Compton) jusqu'à disparaître en chauffant progressivement le milieu. Et le rayonnement solaire est en fait pour l'essentiel un rayonnement thermique émit par la photosphère.

Mais ta remarque est précieuse car en effet la différence entre les photons et l'onde électromagnétique est un effet de type moyenne. Si on prend par exemple une onde électromagnétique dans une cavité résonante, on a une onde stationnaire de vitesse nulle. Alors que les photons font des aller-retours entre les parois à vitesse c. Et le 0 n'est jamais qu'une moyenne.

Rien n'est jamais simple quand on passe du photon aux ondes électromagnétiques classiques. Ces dernières ne sont pas juste des "paquets de photons avançant à la vitesse de l'onde EM" !!!!
Il suffit de lire le photon et atomes de Tanoudji pour voir combien l'interaction entre lumière et matière peut être très compliqué.

[calculair]

Bonjour,

C'est surement très subtil cette histoire de la relation photon / onde électromagnétique.

Supposons que nous émettions un flash lumineux dans un milieu à fort indice de réfraction. La vitesse de l'onde est V < C mais le petits photons eux ont gardés la vitesse C ( c'est ce que tu dits dans l'explication de hf = m° C**2)

alors , si le milieu fait 300 000 km j'observerai un effet photoélectrique ( interaction photon / électron ) 1s avant l'arrivée du flash lumineux ....! Cette dissociation des effets me parait bizarre

[Deedee81]

Le photon va interagir avec les atomes du milieu...... et donc progresser moins vite, par "bonds" en quelque sorte. Dans une autre discussion on a parlé d'un description avec une assemblée de ressorts et une progression comme des balançoires qui se poussent l'une l'autre. La progression de ces "mouvements" peut être beaucoup plus lente que la vitesse d'une balançoire.

Si à un moment donné le photon est absorbé et un électron arraché...... il va accompagner les autres photons. Et donc n'a pas de raison d'arriver avant le flash lumineux.

Note que pour des électrons très énergétiques on peut avoir un électron qui va plus vite que l'onde électromagnétique. C'est ce bon vieux effet Cerenkov.

EDIT laisse tomber ta formule, la bonne c'est E=h.f, il n'y pas de masse.