Bonjour à tous
Si on place un électron dans un tube à vide, et que l'on applique une tension sinusoïdale aux extrémités du tube (de sorte que l'électron ira alternativement dans un sens puis dans l'autre), est-ce qu'il va émettre un photon en phases de décélération ?
Si non, comment évacue-t-il son énergie cinétique ?
Merci d'avance pour vos réponses
La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.
"Un" photon ?
"Évacuer" son énergie cinétique ?
A votre place je commencerai pas apprendre le PFD, parce que là on se dirige vers la discussion de 8 jours où le gars il harcèle IanThorpe sur sa technique avec des questions hyper pointues, sans lire ni comprendre les réponses et qui fini par dire "ah mais je ne sais pas nager"...
Dernière modification par albanxiii ; 24/08/2020 à 15h51.
Not only is it not right, it's not even wrong!
Si vous avez un problème avec les photons ou avec l'énergie cinétique, la discussion qui va suivre peut vous aider...
La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.
B'jour,
Je conceptualise mal en pratique votre expérience de pensée. Mon côté technicien/ingénieur sans doute...
- C'est un électron avec des amis qui se sont perdus et cherchent leur route? Auquel cas vous parlez de rayonnement synchrotron.
- C'est un électron avec des amis qui sont partis voir si l'herbe est plus verte en face parce qu'ici il fait trop chaud? Auquel cas vous parlez de diode à tube, et ça va pas aller bien loin quand la polarité est inversée, à moins d'être adepte des tournevis soniques
Y.
éco-rénovation: l'aïkido du BTP
Pour faire plus simple, imaginons un électron placé entre 2 plaques A et B, et entre ces 2 plaques on crée une tension alternativement de A vers B puis de B vers A.
Dans un premier temps, l'électron est accéléré, disons de A vers B.
Puis on inverse soudainement les polarités. L'électron va alors ralentir puis s'immobiliser pour repartir cette fois en direction de A.
Ainsi, lorsque l'électron ralentit, il perd de l'énergie cinétique.
Mais comme l'énergie cinétique de l'électron n'est pas dissipée (évacuée) par des frottements, comment est-elle dissipée (évacuée) ?
La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.
bonjour,
TOP et Magnétron utilisent l’énergie cinétique des électrons pour créer ou amplifier des µondes ,donc des photons.
Mais pas comme supposé!
JR
l'électronique c'est pas du vaudou!
S'agit-il ici du rayonnement synchrotron ?Envoyé par jiherve
La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.
Beaucoup de lacunes niveau collège, sans savoir si cela concerne la physique ou le français, car c'est très mal expliqué et à vous lire il faudrait qu'il y ait dissipation avec un oscillateur à ressort parfait. On abordera le concept d'énergie potentielle quand vous saurez marcher, ne serait-ce qu'à quatre pattes.
Pour les lecteurs qui ont un niveau un poil plus élevé que vous, 2 indications : PFD (pour faire joli en fait) et formule de Larmor.
Dernière modification par albanxiii ; 24/08/2020 à 20h56.
Not only is it not right, it's not even wrong!
Avez vous ouvert Wikipedia avant de presser cette question?
éco-rénovation: l'aïkido du BTP
https://fr.wikipedia.org/wiki/Formule_de_Larmor
En effet, il apparaît qu'un électron qui accélère (ou décélère) émet des rayonnements (donc des photons).
Merci pour cette information.
Ce qui est intéressant dans cette formule, outre qu'elle a été établie en 1897 et que l'on s'interrogeait encore sur l'existence même de l'électron et des atomes, c'est qu'il n'est apparemment pas nécessaire que la particule chargée se trouve dans un champ électrique pour rayonner, ni qu'elle soit déviée par un champ magnétique (effet synchrotron).
Conclusion :
- oui, l'électron rayonne quand il décélère
- non, ce n'est pas la perte d'énergie cinétique qui le fait rayonner
Reste à savoir pour quelle raison l'électron rayonne aussi bien en accélérant qu'en décélérant, même en dehors de tout champ électrique ou magnétique, mais ça, c'est une autre histoire...
La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.
Seulement si l'électron accélère suffisamment. Sinon il est non radiatif (cf explication du non effondrement des atomes sur Wikipedia)
éco-rénovation: l'aïkido du BTP
Salut,
Ici :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Rayonn...nu_de_freinage
(freinage à prendre au sens large, accélération aussi)
on voit combien c'est compliqué. Et c'est peu de le dire.
Et j'avoue ne jamais avoir vulgarisé ce point.
Tentative très courte "avec les mains" :
- Considérons un électron à vitesse constante. Il est alors équivalent à un courant constant. Et un tel courant crée un champ magnétique constant.
- A contrario un électron accéléré est un courant variable qui crée donc un champ magnétique variable (un champ électrique aussi du reste, vu sa charge non compensée comme dans un fil électrique). Et champs variables, E et B se mettent à jouer à saute mouton => transformation en ondes électromagnétiques.
Explication très grossière, pas taper.
EDIT explication par analogie encore plus grossière mais que je trouve amusante, je la donne pour le plaisir mais ne pas essayer de pousser ça en dehors de son domaine d'analogie probablement limité à cette explication elle-même :
électron immobile : une corde tendue (le champ électrique)
électron en mouvement à V cst : corde tractée prenant une direction oblique (champ E + B)
électron accéléré : la corde ondule, les ondulations se propagent (onde EM)
accélérations variables : la corde de guitare vibre de toutes sortes de manière et on entend Let It Be(pour commencer la journée avec un peu d'humour et de détente)
Attention, là on entre dans le domaine quantique. Ca devient encore pire (point de vue complication, le lien que j'ai donné l'illustre bien aussi !). Notons d'ailleurs qu'un électron dans son état de base 1s n'est même pas en rotation autour du noyau, son moment angulaire orbital est nul et sa fonction d'onde constante. Il ne risque pas de rayonner (mais c'est évidemment inexplicable en physique quantique, l'électron ne pouvant pas en physique classique rester comme ça immobile près d'une charge positive).
Dernière modification par Deedee81 ; 25/08/2020 à 08h01.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Notons qu'il y a un lien réel mais limité avec le PFD et la conservation de l'énergie.
Si un électron est à vitesse constante son énergie cinétique est constante. On comprend donc que les champs E et B associés doivent aussi être constant (sinon variation, EM, tout ça et énergie émise).
Et si à l'inverse il décélère cette énergie cinétique se retrouve dans l'onde EM.
Mais ce raisonnement est limité car c'est vrai aussi d'une accélération. Il faut tenir compte de l'origine de cette accélération. L'énergie fournie servant à accélérer l'électron ET l'onde EM (en fait, l'électron accélérant, il émet une onde EM ce qui a tendance à le freiner par émission et donc il faut "pousser plus fort". D'où le terme de rayonnement de freinage qui ne signifie pas "rayonne quand il freine" mais plutôt "rayonnement qui le freine").
Notons enfin qu'un électron peut freiner d'office avec rayonnement de freinage si l'électron.... va plus vite que la lumière ! C'est le fameux rayonnement Cerenkov qui est bel et bien un rayonnement de freinage (même s'il est un peu particulier)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Vavilov-Tcherenkov
C'est ce qui donne la couleur bleutée qu'on voit dans les piscines des centrales nucléaires (électrons rapides émis par le coeur).
C'est la photo au début de l'article.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bjr Andretou,
Bon si tel est le cas,va y avoir un TRES GROS probléme, ..sur le rayonnement des antennes de toutes sorte s!
Une antenne est soumise à un courant ALTERNATIF = électrons ( qui change de sens en permanence) et pourtant
le rayonnement des "photons" n' en est pas affecté.
Enfin ce que j'en dis n'est pas parole d'évangile !
Bonne journée
Salut,
Je ne comprend pas bien ta remarque. Andretou s'interrogeait sur le cas "accéléré" mais n'a pas dit que les antennes n'émettaient pas d'onde radio
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
C'est également le cas avec un simple fil électrique (courant alternatif ou continu). Les électrons sont continuellement accélérés et décélérés (même sous tension constante du fait des interactions coulombiennes avec les noyaux), ils émettent donc des photons.
A propos, l'effet joule ne serait-il pas la conséquence de ce rayonnement des électrons ?
La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.
A non, pas directement. En tout cas pas à cause du courant qui varie. Bien que l'énergie transite par là évidemment (source d'alimentation => électrons => autres => rayonnement thermique).
Pour être plus précis (le "autre" ci-dessus). Le réseau cristallin n'étant pas parfait ni "infiniment lisse" (*) il y a interaction entre les électrons (ce qui les ralentit) et le réseau cristallin. L'énergie transmise se retrouve sous forme de vibrations du réseau (phonons) qui vont se propager et in fine se transformer en rayonnement (les ions du réseau étant eux-mêmes chargés). C'est beaucoup plus complexe que le mécanisme discuté plus haut car on est forcément dans le domaine quantique mais en plus vient s'ajouter une grosse louche de physique statistique.
(*) Même dans un réseau parfait il y a une telle dissipation. Il y a un calcul "simple" dans le cours de Feynman où il montre que l'électron se propage librement mais avec une certaine masse effective (plus grande sauf exception que celle de l'électron) ce qui montre bien qu'il y a interaction/résistance (mais le cours de Feynman est une introduction à la MQ, là il ne calcule pas les effets sur le réseau et le seul petit bout de physique statistique dans ce livre est la partie sur l'émission stimulée)
Dernière modification par Deedee81 ; 25/08/2020 à 12h05.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Mmmm... J'ai beau relire les messages des autres intervenants, c'est la 2e fois que vous faites ce raccourci alors que personne n'a écrit cela. Pour le fil électrique, on est dans un contexte ni relativiste ni MQ, avec en plus un support à l'onde électromagnétique, et comme dit Deedee une grosse louche de physique statistique. A vouloir forcément parler en termes d'émission de photons, vous avez quoi en fait derrière la tête?
éco-rénovation: l'aïkido du BTP
démonstration immédiate et basique niveau collège : la lampe à incandescence. Elle fonctionne par effet Joule, et éclaire pareil que le courant soit continu (vitesse moyenne constante et non nulle des porteurs de charge) ou alternatif (vitesse moyenne nulle, en moyenne les porteurs de charge oscillent).
éco-rénovation: l'aïkido du BTP
Ca c'est un bon exemple.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Qu'est-ce que l'électron peut rayonner à part des photons ?
La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.
Je comprends que les vibrations des atomes du réseau produisent de la chaleur (effet joule).
Mais comment les vibrations des atomes de tungstène se transforment-elles en rayonnement dans le cas d'une lampe à incandescence ? Les photons sont-ils émis par les électrons ou par les noyaux ?
La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.
"Qu'est-ce que l'électron peut rayonner à part des photons ?"
Pouvez vous répondre par autre chose qu'une question ?
Dernière modification par Yoghourt ; 26/08/2020 à 07h56.
éco-rénovation: l'aïkido du BTP
Salut,
Rien d'autre (au moins à énergie raisonnable, quand il y a des collisions à très haute énergie comme dans les grands accélérateurs, ça crée des gerbes de particules de toutes sortes)
Bon, la physique de la matière rayonnante est vaste et complexe. Je vais essayer de faire compact. Pose d'autres questions si nécessaire.
Concernant les photons émit dans le domaine thermique, disons à température ambiante ou celle d'un filament. Il y a plusieurs type de liaisons dans les atomes et molécules :
- Les électrons liés dans un atome, sur des orbitales bien précises avec des énergies bien précises
- Les électrons libres (surtout dans les métaux) qui ont des énergies fixés généralement par un potentiel extérieur (pile, batterie,...) que ce soit dans un métal ou un tube à vide.
- les liaisons des atomes dans une molécule, ces liaisons peuvent vibrer et souvent tourner (comme un haltère qui se prendrait pour une toupie
- les liaisons cristallines, ioniques ou covalentes
- il faut même tenir compte des énergies de translation pour les gaz
Toute ces énergies sont quantifiées, sans exception, et toutes sont de nature électromagnétique (que ce soit les électrons chargés négativement ou les ions positivement).
Les émissions impliquant les électrons sont relativement peu fréquentes mais on les rencontre :
- émission lumineuses de type chimique, due à des changements de liaisons moléculaires
- émissions de type électrons libres et changement de potentiel due à un changement de matériau : exemple typique des semi-conducteurs avec les ampoules LED
- émissions de type changement d'orbitale dans un atome comme avec les lampes au sodium
Toutes ces émissions sont non thermique (spectre très différent de celui d'un corps noir)
- à très haute température les électrons peuvent être arrachés des orbitales, là on est dans le domaine thermique mais faut déjà monter haut en énergie. Sauf dans certains cours particulier, on néglige en thermodynamique et physique statistique cette forme d'énergie (et l'énergie nucléaire) sauf si on s'intéresse aux plasmas et en particulier au soleil en surface (électrons libres) ou dans son noyau (énergie nucléaire). Exception (mais en fait c'est des plasmas aussi, mais des plasmas froids) avec les lampes fluo ou néon, etc... Dans une lampe fluo c'est du mercure qui émet des UV (et oui !) et la poudre blanche (connait pas sa composition en fait, voir sur le net) convertit ces UV en lumière blanche (probablement par un mécanisme de type fluo : un électron absorbe l'UV et le réémet en lumière à plus basse en énergie en plusieurs fois. D'où le nom de fluo. Mais à nouveau le rayonnement fluo n'est pas thermique. Pour avoir du thermique électronique faut vraiment des températures énormes capables d'ioniser les atomes, typiquement une dizaine de millier de degrés. Comme avec un chalumeau à plasma).
Dans une matière solide normale et jusqu'à des températures raisonnable (disons jusqu'à la température d'un filament) c'est surtout les vibrations qui entrent en compte.
(dans les gaz c'est presque toujours les translations et les rotations, plus rarement les vibrations)
Et ces vibrations sont dues à la position (oscillante) des ions chargés électriquement positivement. Et c'est donc eux qui vont émettre ces photons. Assez peu les électrons (bien qu'au température d'un filament chauffé doit y avoir pas mal de chocs violents des électrons et une petite part venant des électrons, mais ça doit rester plutôt négligeable tant qu'on n'ionise pas la matière.... ce qu'on évite avec une ampoule à incandescence si on veut qu'elle continue à marcher
Dernière modification par Deedee81 ; 26/08/2020 à 08h20.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Croisement avec Yoghourt (tu sais je préfère qu'il pose des questions)
Précision importante :
- non thermique = une ou quelques énergies précises, donnant un spectre de raie (exemple archi typique : les lampes au sodium, avec deux raies très proches donnant la couleur orange très caractéristique des ampoules au sodium).
- thermique = beaucoup d'énergies différentes (le "beaucoup" dépend de la précision, de la situation) à tel point que le spectre peut devenir continu (largeur naturelle des raies ou dues à l'effet Doppler, c'est souvent le cas dans les spectres de vibration tant des gaz que des solides).
Dans ce cas l'émission fait intervenir les lois de probabilité/statistique donnant un spectre de corps noir ou gris (les corps noir c'est thermique + température uniforme et constante + corps absorbant tout rayonnement)
Moins important mais sympa :
Historiquement ce n'est pas Planck qui a découvert le rayonnement du corps noir, lui il en a "seulement" découvert la loi mathématique (c'est quand même un tour de force).
Sa découverte (spectre et étude de ses caractéristiques) c'est surtout (à confirmer) Kirchhoff, Stefan, Wien, Rayleigh, Jeans.
De même l'approche statistique est ancienne (les probabilités ça a commencé à être formalisé par Pascal, mais la formulation statistique des propriétés de la matière à surtout décollé avec Maxwell et Boltzmann).
Dernière modification par Deedee81 ; 26/08/2020 à 08h46.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Désolé pour le petit flood.
Il est étonnant de voir d'ailleurs combien il est simple (pas tout à fait trivial mais élémentaire quand même) de démontrer (à partir du premier principe et du second) que :
- le rayonnement de corps noir doit être universel (il ne dépend que de la température et pas de la composition chimique du corps)
- le rendement maximal de Carnot des machines thermiques
Je ne donne pas ces démonstrations car on dérive un peu (sauf si on les demande, la première est un "raisonnement de pensée" très simple, la deuxième un ch'tit calcul élémentaire)
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Pour mémoire, il existe 3 types de rayonnements : alpha, béta et gamma.
Comme je vois mal un électron rayonner un noyau d'hélium ou un électron (ou même un positron), il ne reste que le photon.
Dernière modification par andretou ; 26/08/2020 à 10h09.
La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.
Non, ça c'est la radioactivité. Ca vient des protons/neutrons du noyau. Et il en existe d'autres moins fréquents : beta+, protons, neutrons, et même parfois des petits noyaux (plus lourds que l'hélium, le rayonnement alpha c'est des noyaux d'hélium) mais aussi d'autres rayonnement de photons : X par exemple, pas si rare avec des noyaux même si en général ça vient d'un réarrangement du cortège électronique suite à la disparition d'un électron ou une modification du nombre de protons.
Et gamma c'est des photons mais d'énergie très élevée.
Et, habitude de physicien des particules, on appelle rayonnement toute particule avec suffisamment d'énergie (la masse propre devient négligeable par rapport à l'énergie cinétique, et la particule a un comportement très semblable à un rayonnement électromagnétique, enfin, sauf pour le spin éventuellement et quelques autres caractéristiques comme les charges électriques).
Tout juste
D'ailleurs c'est même vrai de l'annihilation (à basse énergie, presque au repos). Un électron + un positron donnent deux ou trois photons (ça dépend de la configuration et de la parité). Tandis qu'un proton et un antiproton ne donnent rarement que des photons, en général il y a des électrons, des positrons, des mésons... (surtout des mésons et Kaons, voir https://en.wikipedia.org/wiki/Annihi...n_annihilation )
Ceci dit, un électron qui va heurter une cible, à très haute énergie, peut émettre bien d'autres choses que des photons. Suffit d'avoir assez d'énergie et s'appliquer E=mc2 (et les lois de conservation).
Dernière modification par Deedee81 ; 26/08/2020 à 10h27.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
En effet, merci pour la rectification !
https://fr.wikipedia.org/wiki/Rayonn...e_rayonnements
La grossièreté et l'invective sont les armes préférées d'une pensée impuissante.
Andretou, il n'y a pas que le point de vue corpuscule dans la vie de la dualité onde-corpuscule. Le sujet à peu près initial ne sortant pas de la mécanique classique, je rejoins Alban pour trouver beaucoup plus immédiat son analyse ondulatoire, et donc rayonnement de champ, potentiels, équations de Maxwell, etc. L'expérience des fentes de Young photon par photon démontre l'inanité de l'analyse corpusculaire simpliste où les corpuscule sont des sphères "dures" bien localisées en passant par la trappe l'aspect ondulatoire. Une analyse corpusculaire correcte dans un contexte de nature plutôt ondulatoire requiert de dégainer les outils MQ avec les mains profondément dans le cambouis. Et je salue bien bas Deedee de tenter de nous vulgariser et résumer ça en moins de x pages, d'ailleurs!
Donc je réitère ma question : pourquoi vous ne voulez parler que de photons, qu'est-ce que vous avez derrière la tête?
éco-rénovation: l'aïkido du BTP
