aimant & lumière

[JeanBlique]

Bonjour,
J'ai du mal à combiner mentalement plusieurs informations (pourtant rudimentaires). Excusez moi si les questions sont un peu stupide !
Il me semble que ce qui attire ou repousse deux aimants est l'interaction électromagnétique, et donc... des photons, de la lumière. Je n'avais pas fait le lien jusqu'à récemment, et ça me laisse perplexe. Quelle est sa fréquence ? Et la puissance d'un aimant, dépend-elle de la quantité de photons échangés, ou bien de leur fréquence ?
Plus généralement, l'échange de bosons entre deux corps qui interagissent, a-t-il un sens ? Y a-t-il l'un des deux aimants qui "donne" des photons à l'autre ? Lequel ?
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[penthode]

Un champ magnétique n'est pas constitué de photons

[JeanBlique]

Pourtant il s'agit bien d'une interaction électromagnétique, non ? Ca peut avoir lieu sans photon ?
Le champs magnétique ne peut pas non plus être considéré comme une onde ?

[penthode]

Tu confonds magnétisme et électromagnétisme

[A voir en vidéo sur Futura]

[JeanBlique]

La magnétisme n'est pas qu'un cas particulier de l'électromagnétisme ? Quelle différence ?

[penthode]

Oula on sort du cadre d'un forum !

Tu peux commencer par Wikipedia

[Resartus]

Bonjour,

Pour votre sérénité d'esprit, il vaut mieux ne pas chercher de photons dans un champ électromagnétique, tant qu'on n'en mesure pas...
(les interactions se feraient d'ailleurs avec des photons virtuels, qui "existent" encore moins que les réels).

C'est seulement quand il y a quantification à des énergies nettement supérieures que l'approche purement classique commence à défaillir, et même là, la description corpusculaire n'est pas toujours la plus pertinente (par exemple les phénomènes non linéaires dans les cristaux)

[JeanBlique]

@penthode et bien, justement... Sur cette page https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_field je lis The electromagnetic field propagates at the speed of light (in fact, this field can be identified as light), et je lis en outre à plusieurs endroits que le champ électromagnétique, c'est la combinaison du champ magnétique et du champ électrique. Et étant donné que, pour ce que je crois en savoir, la force électromagnétique est fondamentale, j'en déduis (maladroitement ?) que le champ magnétique, c'est le champ électromagnétique abstraction faite du champ électrique. On peut d'ailleurs lire sur la page française du même article la séparation en composante magnétique et électrique n'est qu'un point de vue dépendant du référentiel d'étude.
Peut-être lis-je n'importe comment, ou peut-être les contributeurs des pages wiki que j'ai consulté se trompent ou m'induisent en erreur, mais il me semble bien que le magnétisme est l'effet d'une interaction, que l'on décrit parfois comme un échange de photons. J'essaie juste de comprendre où et comment les photons entrent en jeu quand deux aimants s'attirent ou se repoussent.

@Resartus, je ne cherche pas la sérénité d'esprit !
Je me doute bien que l'on a pas besoin de parler de photons, ou même d'ondes électromagnétiques, pour décrire pragmatiquement le comportement d'aimants. Mais il me semble que l'on a besoin de ça pour décrire plus fondamentalement la force qui est ici en oeuvre. J'essaie de comprendre le lien entre les deux.

[penthode]

Plusieurs différences fondamentales

L'onde électromagnétique transporte une énergie

Alors que le champ magnétique ne comporte pas d'énergie

[mach3]

Le "rôle" des ondes électromagnétiques (du rayonnement, des photons réels, qu'on peut détecter) est la mise à jour de proche en proche du champ électromagnétique(*) suite à des mouvements accélérés de charges électriques (et aussi de dipôles magnétiques). Quand il n'y a pas de charges en mouvement accéléré, il y a un champ électromagnétique, pas forcément statique, mais pas de rayonnement.

Un aimant immobile ou en mouvement rectiligne uniforme par rapport à un référentiel galiléen n'émet aucun rayonnement. Un aimant en mouvement accéléré (par exemple qui tourne sur lui-même) peut émettre des ondes électromagnétiques. Quand l'interaction entre deux aimants mène à une mise en mouvement d'au moins l'un d'eux (rotation ou rapprochement), il y a émission d'ondes électromagnétiques.

Certaines descriptions quantique du champ électromagnétique font intervenir des photons "virtuels", mais il faut plus voir cela comme un outil mathématique.

m@ch3

(*) j'appelle champ électromagnétique l'objet qui regroupe champ électrique et magnétique en une entité unique (qui selon l'observateur, pourra être seulement perçu comme du champ électrique ou seulement du champ magnétique, ou un certain mélange des deux)

[mach3]

Alors que le champ magnétique ne comporte pas d'énergie

Ben en quelque sorte, si : https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...agn%C3%A9tique

m@ch3

[penthode]

Il faut déplacer une charge pour obtenir une énergie dans un champ magnétique,

Attention au fantasme de l'énergie des aimants chez les l'amateur de mouvement perpétuel

[stefjm]

Pas forcément.
On peut récupérer l'énergie magnétique qu'on a mis dans une bobine par exemple.

[yvon l]

Si on compare énergie électrique et énergie mécanique…
les 2 formes de l’énergie mécanique sont les formes potentielles et cinétiques, tandis que pour l’énergie électrique les 2 formes sont les énergies électrostatique et magnétique.
Par exemple un pendule parfait en oscillation , un satellite sur orbite elliptique sont le siège de transfert purement mécanique entre ses 2 formes mécaniques.
Par contre les transferts oscillants électriques entre énergie électrostatique et énergie magnétique peuvent s’accompagner d’un transfert (dissipation) supplémentaire dans l’univers d’énergie dite rayonnante dont l’importance dépend de la forme du circuit (brin rayonnant).

[0577]

Bonjour,

La description du champ électromagnétique en termes de photons n'a un sens que dans le cadre de la physique quantique.

L'état du champ électromagnétique créé par un aimant statique n'est pas un état propre de l'opérateur nombre de photons: c'est une superposition quantique non-triviale d'états propres de l'opérateur nombre de photons.

Le champ électromagnétique est constitué de photons au sens où les états propres de l'opérateur nombre de photons forment une base de l'espace des états quantiques possibles du champ électromagnétique.

[Paradigm]

Bonsoir,

Le champ électromagnétique est constitué de photons au sens où les états propres de l'opérateur nombre de photons forment une base de l'espace des états quantiques possibles du champ électromagnétique.

Les photons c'est aussi nommés les états de Fock ? Les états cohérents qui sont définit comme étant les états propres de l’opérateur annihilation et qui peuvent aussi s’exprimer comme une superposition des états de Fock on ne parle pas de photon juste d'états gaussiens ?

Cordialement,

[ThM55]

C'est un peu terrifiant de voir qu'on essaie de télescoper comme cela quasiment toute la physique en une seule question en négligeant le parcours initiatique étape par étape qu'exige l'apprentissage de cette science. Je peux tenter une explication, mais attention elle sera dense et peut-être inadéquate pour un forum comme celui-ci.

Les photons sont indispensables pour expliquer certains processus en théorie quantique des champs, plus particulièrement en électrodynamique quantique. Par exemple, l'effet Compton dans lequel un rayon gamma dégage un électron comme une boule à la pétanque.

Mais il ne faut pas croire que la considération de tels photons va vous éclairer sur la nature de l'interaction entre deux aimants.

Ce qu'on peut faire par contre en théorie quantique des champs c'est constater que certaines configurations de charges ou de spins considérées comme des sources (classiques) du champ électromagnétique (quantique) donnent des configurations de champs avec des énergies potentielles moyennes plus ou moins grandes. Et on peut alors voir que deux charges opposées couplées au champ ont une énergie potentielle moyenne plus faible si elles sont plus proches. Donc que leur interaction avec le champ électromagnétique crée une force qui les attire. De la même manière si elles ont le même signe elles se repoussent. Et si deux dipôles magnétiques sont alignés ils ont une énergie plus faible, ce qui explique la force entre les aimants, et ainsi de suite.

Dans ce calcul (car il s'agit bien du calcul de l'énergie potentielle moyenne) le "photon" n'apparaît pas explicitement, il n'est qu'une expression mathématique appelée "propagateur" qui décrit comment le champ se propage en obéissant à une équation d'onde quantique. Cette propagation est celle d'une amplitude quantique, il ne faut pas imaginer cela avec des "photons" qui seraient des petites boules en mouvement. C'est pour cela que je parle d'énergie "moyenne" car il faut tenir compte de l'effet probabiliste inhérent à la théorie quantique. Il faut penser à ces photons "virtuels" plutôt comme des champs soumis aux fluctuations de leur nature quantique. Dans la méthode de calcul de Feynman avec des diagrammes, qui est une méthode d'approximations successives, ils apparaissent comme des lignes intérieures aux diagrammes, qui ressemblent comme deux goutes d'eau aux photons gamma externes qu'on peut détecter. Mais il ne faut pas les assimiler à de telles particules, c'est seulement une représentation symbolique de certains termes qui ont la même forme que ces propagateurs de champ dont j'ai parlé pour le calcul d'une énergie potentielle moyenne. C'est tellement suggestif quand on voit ces diagrammes qu'on est inévitablement tentés de les appeler "photons virtuels".

Cela peut paraître flou, mais c'est au contraire très précis. Ce genre de calcul donne des résultats extrêmement précis qui ont donné lieu aux mesures de vérification les meilleures qui soient connues. Toutefois, une fois qu'on a compris le principe, on ne raisonne plus en terme quantiques en ce qui concerne deux aimants macroscopiques, ce serait parfaitement inutile, un encombrement de l'esprit sans intérêt pratique. On sait que l'électrodynamique quantique se réduit à Maxwell dans le domaine classique et on n'a pas besoin de penser à des photons pour expliquer leur comportement. En effet deux aimants sont des objets classiques macroscopique et l'action caractéristique de leur interaction avec les champs est tellement grande par rapport à la constante de Planck que toute considération quantique est inutile.

[yvon l]

(..)On sait que l'électrodynamique quantique se réduit à Maxwell dans le domaine classique et on n'a pas besoin de penser à des photons pour expliquer leur comportement. En effet deux aimants sont des objets classiques macroscopique et l'action caractéristique de leur interaction avec les champs est tellement grande par rapport à la constante de Planck que toute considération quantique est inutile.

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Bonjour,
Par exemple le fonctionnement du magnétron se comprend avec les lois de l’électrodynamique classique.
L’explication énergétique peut se résumer comme suit:
le transfert d’énergie entre la source électrique et le rayonnement émis est produit grâce à un phénomène de transfert oscillatoire entre une énergie électrostatique contenue dans un champ électrique et l’énergie magnétique disponible dans le champ magnétique d’un aimant.
Pour une image mécanique:
un pendule entretenu transfert de l’énergie mécanique (celle nécessaire à son entretien ) en énergie thermique (les frottements qui amortirait le pendule. Le balancement du pendule constitue le transfert cinétique-potentiel qui entretient la production oscillante d’énergie thermique