Qu'appelle-t-on l'amplitude d'une onde électromagnétique ?

[andretou]

Bonjour à tous
Il est établi depuis plus de 200 ans que la lumière possède des propriétés ondulatoires caractérisées notamment par une longueur d'onde, une fréquence ou encore une phase.
Mais pourquoi n'est-il, à ma connaissance, jamais question de l'amplitude tant du photon que de l'onde électromagnétique, alors pourtant que l'amplitude est un paramètre indispensable pour décrire correctement tout phénomène ondulatoire classique (c'est-à-dire représenté par une jolie courbe sinusoïdale ayant pour abscisse le temps et pour ordonnée l'amplitude) ?
Est-ce à dire que l'amplitude a une autre signification dans le cas du photon et de l'onde électromagnétique ? Laquelle ?
Merci d'avance pour vos réponses.
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[gts2]

Une onde électromagnétique comme son nom l'indique est constitué d'un champ électrique et d'un champ magnétique. Quand on parle de son amplitude on sous-entend en général l'amplitude du champ électrique.

Le jamais de "jamais question de l'amplitude" me parait quand même un peu abusif : en télécommunications, il en est continuellement question, même si souvent les données sont souvent en puissance.
Quand à l'optique ondulatoire, elle repose entièrement sur l'amplitude.

[mach3]

C'est la valeur du champ électrique. Sans vouloir être désobligeant, c'est moins de 2 minutes de recherche sur internet.

m@ch3

[Deedee81]

Salut,

EDIT gros croisement. Forcément,, j'ai été bavard . Andretou, c'est vrai, franchement, t'as jamais entendu parler de "modulation d'amplitude" ? T'as jamais vu une radio de ta vie ?

Je ne sais pas où tu as été chercher que l'amplitude n'existait pas.

1) En électromagnétisme classique, les champs sont décrit par des vecteurs (prenant valeur en tout point) B et E ayant éventuellement une forme ondulatoire (avec longueur d'onde, phase...) et chaque vecteur a une norme = amplitude (de l'onde éventuellement).

2) Un photon en soit n'a pas d'amplitude puisque son énergie est fixe E = h.nu (nu la fréquence). Attention de ne pas confondre l'amplitude d'une onde avec "l'amplitude en mécanique quantique" qui est une une grandeur liée à la probabilité de détecter une particule, c'est lié mais différent !!!!

Par contre le photon a un état décrit pas un vecteur d'un espace vectoriel (un espace de Fock = espace de Hilbert + structure multiparticule = espace vectoriel complexe + produit scalaire + petits détails techniques sans importance ici ). Et comme tel on peut toujours choisir une base d'états (une base de vecteurs). En général on va choisir la base "monochromatique" = un photon a une fréquence précise. Soucis, une onde monochromatique est éternelle et donc comme son énergie est finie, son amplitude est alors... 0 ! Ce qui n'est pas très physique. On s'en sort par des méthodes techniques (delta de Dirac and cie).

Mais on peut choisir une autre base : paquet d'ondes, ondelettes, etc... et là l'onde correspondante aura aussi une amplitude comme l'onde classique.

3) On peut calculer l'énergie moyenne d'une onde classique. Si sa fréquence moyenne est environ nu et son énergie Totale E alors l'onde sera composée de environ E/h.nu photons. Environ car il y a peut de chance d'avoir un état "pur" avec nombre fixé de photons.

[A voir en vidéo sur Futura]

[andretou]

2) Un photon en soit n'a pas d'amplitude puisque son énergie est fixe E = h.nu (nu la fréquence).

C'est bien ça que je n'arrive pas à comprendre : le photon possède bien une fréquence (ainsi qu'une longueur d'onde), mais il n'a pas d'amplitude...

[Deedee81]

C'est bien ça que je n'arrive pas à comprendre : le photon possède bien une fréquence (ainsi qu'une longueur d'onde), mais il n'a pas d'amplitude...

Quelle est l'amplitude d'un caillou ? Sinon as-tu lu le reste du message où je parle de cette amplitude ?

[f6bes]

C'est bien ça que je n'arrive pas à comprendre : le photon possède bien une fréquence (ainsi qu'une longueur d'onde), mais il n'a pas d'amplitude...

Bjr à toi,
Cà c'est TON affirmation ....( que tu n'as jamais du vérifier !!)
L'amplitude c'est en qq sorte le niveau du signal (en tension ou en puissance)
Est ce que tu t'intéresses à connaitre le "niveau d'amplitude" de réception en téléphonie , en télévision, radio....et autres !!
Et tout ce beau monde est à base... ondes électromagnétiques ( c'est bien le titre de TA demande)
Voir message de Deedee n°4
Bonne journée

[Deedee81]

Précision : le photon, en tant que description quantifiée n'est qu'une partie de la description quantique, il faut tenir compte de la fonction d'onde (oui je sais, c'est un peu plus compliqué ici, pas taper ), de l'onde correspondante à l'état.

C'est la description complète qui parle d'amplitude. Si on ne prend qu'une partie de la description (ou une partie du message seulement comme a fait Andretou ci-dessus) pas étonnant qu'on n'aie pas l'amplitude.

Un exemple : en physique newtonienne, on a F=ma. Mais si je demande "quelle est la force d'une masse m" ça n'a pas de sens. De même si je dis : "une chaise à quatre pieds, mais s'asseoir sur un pied ça fait mal, comment fait-on ??"

Les choses doivent être vues dans leur ensemble pour avoir un sens. Le réductionnisme en physique, oui, le réductionnisme mental : non

[andretou]

Concrètement, peut-on déterminer l'amplitude maximale d'un photon (et/ou d'une onde EM) de fréquence donnée ?
Comment ?

[albanxiii]

Le mot photon n'a rien à faire dans ce fil. Encore l'expression des obsessions de l'OP.
J'ai déjà donné des références de cours d'électrodynamique quantique qui épluche tout ces concepts et essaye de montrer comment on raccorde des concepts classiques et quantiques. Mais c'est comme pisser dans un violon avec andretou.
On peut prédire que ce fil va tourner en eau de boudin assez vite.

[Deedee81]

Concrètement, peut-on déterminer l'amplitude maximale d'un photon (et/ou d'une onde EM) de fréquence donnée ?
Comment ?

Qu'appelles-tu "déterminer" ? Calculer ou mesurer ?

- Calculer, si l'onde associée à l'état est la fonction f, alors l'amplitude est max(f) pour faire simple
- Mesurer : oui avec un détecteur quelconque
- tu parles de l'amplitude d'un photon et j'ai répondu en large et en travers. Et tu reposes la question ? Non, mais de qui te moques-tu ? En plus je t'ai posé deux questions et tu n'a même pas répondu

Andretou, tu te moques de nous. Si tu ne redresses pas on va devenir tout vert et sanctionner.

[coussin]

C'est bien ça que je n'arrive pas à comprendre : le photon possède bien une fréquence (ainsi qu'une longueur d'onde), mais il n'a pas d'amplitude...

Bien sûr que si. L'amplitude est telle que la densité d'énergie EM epsilon0*E2, intégrée sur un volume V, donne 1*hbar omega (s'il s'agit d'un état monochromatique et le "1" parce que c'est 1 photon).
Ça fait un Emax (l'amplitude...) de sqrt(hbar omega/V epsilon0) ? Si je ne me plante pas ?...

[Deedee81]

Bien sûr que si. L'amplitude est telle que la densité d'énergie EM epsilon0*E2, intégrée sur un volume V, donne 1*hbar omega (s'il s'agit d'un état monochromatique et le "1" parce que c'est 1 photon).
Ça fait un Emax (l'amplitude...) de sqrt(hbar omega/V epsilon0) ? Si je ne me plante pas ?...

J'avoue avoir du mal à comprendre !!!!

[andretou]

si l'onde associée à l'état est la fonction f, alors l'amplitude est max(f) pour faire simple

Par exemple, pour un photon de longueur d'onde 600nm, quel résultat obtient-on pour son amplitude maxi ?

[gts2]

Cela doit faire la x^ème fois que l'on vous dit que cela n'a pas de sens.

[Deedee81]

Andretou, les réponses ont été données. Tu fonctionnes en mode délire là.

Relis les réponses.

Je ferme.