Onde lumineuse sphérique

[curiossss]

Bonjour,

Juste une question qui depuis des lustres j'avais envie d'aborder. (Bon, un peu plus avant que maintenant car depuis je me suis fait ma propre opinion, qui n'a que faire ici.)

On dit que lorsqu'un photon est émis, une onde lumineuse se forme puis se propage en formant une onde sphérique centrée sur le point d'émission.
Lorsqu'on imagine une lampe il n'y a pas de problème avec cette représentation : des photons sont émis simultanément dans toutes les directions.

Mais si on imagine l'émission d'un seul photon, alors il y a un problème : puisque ce photon est émis suivant une direction donnée, pourquoi formerait-il une onde sphérique centrée sur le point d'émission ?
Je suppose qu'à minima on ne devrait considérer que la demi-sphère dans la direction d'émission. Mais même là cela n'a pas de sens : en une seconde le point le plus éloigné de cette demi-sphère se situerait à 300.000 km x racine de 2 par rapport au front.
Donc l'énergie du photon se situerait-elle que sur un cône ?
Mais aussi petit soit l'angle de ce cône, à la fin d'un certain temps la partie la plus éloignée de ce cône se situerait à des milliards de kms de l'avant du cône dans la direction de propagation.

Comment s'en sortent les théoriciens qui ont imaginé cette onde ? Dans le cas d'un photon unique continuent-ils à parler d'une onde sphérique, ou même conique ?
-----

[Gwinver]

Bonjour,
On dit que lorsqu'un photon est émis, une onde lumineuse se forme puis se propage en formant une onde sphérique centrée sur le point d'émission.

Je ne crois pas avoir vu cette présentation du phénomène, y a t'il une référence?

[Kondelec]

C'est le concept même de dualité onde-corpuscule : Si on envoi un photon unique à travers 2 fentes il passe tout de même par les 2 à la fois.

[curiossss]

Je ne crois pas avoir vu cette présentation du phénomène, y a t'il une référence?

Je ne comprends pas la question. Une référence à quoi ? Au fait que l'émission d'une onde lumineuse est traditionnellement représentée par une onde de surface sphérique dont le rayon augmente à la vitesse de la lumière ?
https://fr.wikipedia.org/wiki/Trait%...A8re_(Huygens)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gwinver]

Bonsoir.

Au fait que l'émission d'une onde lumineuse est traditionnellement représentée par une onde de surface sphérique dont le rayon augmente à la vitesse de la lumière ?

Tout à fait, et c'est très couramment présenté de cette façon.

Mais, je n'ai pas vu qu'un seul photon soit associé à une onde lumineuse sphérique comme indiqué en début du post.

On dit que lorsqu'un photon est émis, une onde lumineuse se forme puis se propage en formant une onde sphérique centrée sur le point d'émission.

Il y a certes la dualité onde corpuscule et l'expérience des fentes d'Young mais je n'ai pas vu de référence expliquant que cela démontre qu'un seul photon soit associé à une onde lumineuse sphérique.

[Deedee81]

Bonjour,

Je ferme mais uniquement parce que cette discussion fait franchement doublon avec : https://forums.futura-sciences.com/p...oton-emis.html
où beaucoup a déjà été dit. Le relire et éventuellement continuer là bas.

Je ne mettrai ici qu'une toute petite explication.

[Deedee81]

Ton erreur est là, en gras.

Mais si on imagine l'émission d'un seul photon, alors il y a un problème : puisque ce photon est émis suivant une direction donnée

La partie en gras est fausse. Ce serait vrai si c'était un petit corpuscule en dur (je ne fais donc que paraphraser les explications de Kondelec et surtout de Gwinver).
Ce n'est pas le cas. La photon (comme l'électron etc...) est un objet quantique : il n'a pas nécessairement de position précise, ni de direction précise. C'est le bon vieux principe d'indétermination.
De fait le voir comme un corpuscule serait une erreur. Il est beaucoup plus simple de dire "le photon même seul est une onde" (*) et elle peut être sphérique (pas toujours, ça dépend des transitions atomiques).

(*) Petit amendement car ce n'est pas une onde classique. Précisons les différences :
1) Elle est quantifiée. C'est-à-dire que si elle a une fréquence nu précise, alors son énergie est obligatoirement h.nu (une onde classique peut avoir n'importe quelle énergie).
Cela n'introduit pas de difficulté de compréhension.
2) Lorsqu'on la mesure on trouve toujours la particule en un point précis. Alors qu'une vague dans l'eau par exemple, on la voit ("mesure") un peu partout.
En réalité c'est un peu plus compliqué et moins bizarre que ça. D'une part, non, ce n'est jamais un point précis, toute mesure a une précision donnée et donc ça reste "étalé".
Ensuite, ça, ça traduit simplement que deux ondes interagissent au même point.... en tout point, disons deux ondes (puisque tout est onde ) F(x) et G(y) , le terme d'interaction est en F(x)G(x), c'est une simple conséquence de la localité (et la relativité) et au-delà ce n'est qu'un interprétation (et on sait qu'en MQ c'est pas évident).
3) Enfin, et là on plonge la tête la première dans les bizarreries quantiques. Supposons qu'on aie DEUX particules (et c'est rare qu'on en aie qu'une seule : deux photons, le photon et un électron ou pleins de particules comme dans un atome), on pourrait donner les fonctions d'ondes des deux F(x), G(y) et dire : l'ensemble des deux est décrit par F(x), G(y) ou la somme F(x)+G(x ou y), ou le produit etc.... mais c'est faux !!!!! (pour des ondes classiques c'est la somme), la solution est H(x, y) une seule fonction (qui n'est pas la somme qui dépend de SIX paramètres (les positions des deux particules), c'est donc beaucoup plus "riche", et de là des trucs comme l'intrication etc....