"particules ou ondes ?"

Il y a 18 heures, obelix39 a dit :

.....

En conclusion, je pense que la lumière n'est un photon (une particule) qu'aux moments de son émission et de son absorption, mais que durant tout son déplacement, elle est dématérialisée et se fond dans un fluide dont elle est de la même constitution ne créant qu'une anomalie de surpression qui ne demande qu'à être absorbée par le premier atome rencontré.

le mot "dématérialisé" ne convient pas pour la lumière. En effet le photon n'est pas une particule de matière car c'est une particule de "champ électromagnétique". Il est du type boson et non pas fermion. De plus il n'a pas de masse et n'existe pas au repos.

Bonjour,

Pour reprendre quelques-unes des questions et remarques précédentes,

a) au sujet du dualisme onde/corpuscule: à toute particule de matière de masse au repos par définition non nulle (m° > 0), lancée à la vitesse (v) et de quantité de mouvement (p = mv), on doit associer une "onde progressive de matière" de longueur d'onde (λ = h/p);

b) dans le cas particulier du photon, grain d'énergie de masse au repos nulle (m° = 0) associé à la propagation d'une onde électromagnétique de longueur d'onde (λ ), on est conduit à lui attribuer:

# une quantité de mouvement (p = mc) puisqu'il se déplace à la vitesse de la lumière, et vérifiant réciproquement (p = h/λ),

# une énergie (E = mc² = pc = hc/λ = hN) proportionnelle à sa fréquence (N = c/λ).

La constante de Planck (h = 6.63E-34 J.s) intervient dans la relation (h = pλ) qui fait le lien entre les deux aspects indissociables et complémentaires du même phénomène, les aspects corpusculaire (v, p) et ondulatoire (λ).

Exemple: un électron d'énergie cinétique (Ec = 10 eV) présente une vitesse (v = 1.88E6 m/s), une quantité de mouvement (p = 1.71E-24 kg.m/s), et l'on trouve pour l'onde de matière associée une longueur d'onde (λ = 3.88E-10 m).

Le résultat est de l'ordre de grandeur des diamètres atomiques, et des distances observées dans les cristaux: d'où la quantification de l'énergie des atomes, et la diffraction des faisceaux d'électrons par les cristaux.

Si l'on passe à un système à notre échelle (triode, canon à électrons, cyclotron) pour lequel les dimensions sont beaucoup plus grandes (d ~1 cm à 1m >> 4E-10 m), l'aspect ondulatoire disparaît complètement au profit de l'aspect corpusculaire, et le comportement de l'électron relève alors de la mécanique du point (classique ou relativiste).

Il y a 6 heures, Hérisson_ a dit :

photon, grain d'énergie de masse au repos nulle

 

Comment peut on savoir que le photon est de "masse au repos nulle" alors que Repy a dit que le photon n'existe pas au repos/immobile ?

D'autre part, etant donné que la gravité courbe la lumiere, est-ce que cela veut dire que le photon en mouvement a une masse non nulle ?

il y a 49 minutes, shyiro a dit :

D'autre part, etant donné que la gravité courbe la lumiere, est-ce que cela veut dire que le photon en mouvement a une masse non nulle ?

 

Il semblerait que tu sois le seul à dire cela. La lumière n'est en rien influencée par la gravitation. Celle ci ne fait que faire perdre à l' espace sa structure Euclidienne et quoi que tu puisses dire, la lumière suit toujours une trajectoire rectiligne, c'est à dire celle qui vérifie toujours le Principe de moindre action. Rien de plus.

Il y a 1 heure, azad2B a dit :

Il semblerait que tu sois le seul à dire cela. La lumière n'est en rien influencée par la gravitation. Celle ci ne fait que faire perdre à l' espace sa structure Euclidienne et quoi que tu puisses dire, la lumière suit toujours une trajectoire rectiligne, c'est à dire celle qui vérifie toujours le Principe de moindre action. Rien de plus.

ok la gravité courbe l'espace qui courbe la trajectoire de la lumiere car dans une espace courbe une trajectoire courbe equivaut à une trajectoire rectiligne vue depuis l'espace courbe ... il n'y a donc pas d'action directe de la gravité sur la lumiere ... 

Il y a 13 heures, Répy a dit :

le mot "dématérialisé" ne convient pas pour la lumière. En effet le photon n'est pas une particule de matière car c'est une particule de "champ électromagnétique". Il est du type boson et non pas fermion. De plus il n'a pas de masse et n'existe pas au repos.

J'ai utilisé "dématérialisée" parce que je n'ai pas trouvé d'autre mot ... Vous me suggérez quel mot ?

Citation

 Comment peut on savoir que le photon est de "masse au repos nulle" alors que Repy a dit que le photon n'existe pas au repos/immobile ?

La masse (m) d'une particule lancée à la vitesse (v) est liée à sa masse au repos (m°) par la relation:

m°= m.(1 - v²/c²)^(½)    

(présentation volontairement inversée par rapport à la forme habituelle).

Le photon correspond au cas limite (v = c), qui implique (m° = 0).

Autre aspect des choses: l'énergie totale d'une particule (E = mc²) de quantité de mouvement (p = mv) admet pour expression: E² = p²c² + (m°c²)² ;

on obtient dans le cas du photon (p = mc): (mc²)² = m²c².c² + (m°c²)² ,

d'où: m° = 0 .

Citation

D'autre part, étant donné que la gravité courbe la lumière, est-ce que cela veut dire que le photon en mouvement a une masse non nulle ?

Oui, mais c'est indépendant de la courbure gravitationnelle des rayons lumineux, qui relève de la Relativité Générale.

Il y a 10 heures, obelix39 a dit :

J'ai utilisé "dématérialisée" parce que je n'ai pas trouvé d'autre mot ... Vous me suggérez quel mot ?

C'est toute la phrase initiale qu'il faut changer !

il y est dit que le photon est tantot une onde tantôt une particule dématérialisée.

La physique quantique dit qu'il est les deux !

Si on l'observe avec un dispositif qui sélectionne les ondes comme un interféromètre ou un réseau de diffraction, le photon se comportera comme une onde.

Si on l'observe avec un capteur photo-électrique, le photon se comportera comme une particule d'énergie

Il y a 2 heures, Répy a dit :

C'est toute la phrase initiale qu'il faut changer !

il y est dit que le photon est tantôt une onde tantôt une particule dématérialisée.

La physique quantique dit qu'il est les deux !

Si on l'observe avec un dispositif qui sélectionne les ondes comme un interféromètre ou un réseau de diffraction, le photon se comportera comme une onde.

Si on l'observe avec un capteur photo-électrique, le photon se comportera comme une particule d'énergie

Ce que j'expliquais, c'est que pendant toute la durée de son déplacement, le photon n'est pas une particule. Ce qui explique son comportement ondulatoire pendant tout ce temps là. Il se déplace de façon diffuse, ce qui lui permet de passer en même temps dans les deux fentes de Young. C'est seulement au moment de l'absorption que la lumière redevient une particule. C'est aussi pour cette raison qu'il est impossible de visualiser la lumière sans la capter. Dans l'expérience des fentes de Young, il est impossible de mesurer que le quanta qu'est un électron unique passe bien par les deux fentes en même temps, ce qui est pourtant nécessaire pour créer des interférences. Pourtant, si on met un capteur en face de chaque fente, on captera cet électron d'un seul côté parce qu'on ne peut pas capter une partie seulement d'un photon ou d'un électron, mais seulement la totalité. Donc pour moi, la lumière ne peut être décrite comme une particule ponctuelle et indivisée qu'aux moments de l'émission et de l'absorption. Entre ces deux moments, elle se déplace de manière non ponctuelle dans un milieu de même nature qu'elle même, le vide.

Il y a 17 heures, Hérisson_ a dit :

 

Oui, mais c'est indépendant de la courbure gravitationnelle des rayons lumineux, qui relève de la Relativité Générale.

Et tu sûr de toi qu'un photon en mouvement a une masse non nulle ? Ca n'a pas l'air d'etre reconnu ainsi par la communauté scientifique ... 

Il y a 5 heures, obelix39 a dit :

Ce que j'expliquais, c'est que pendant toute la durée de son déplacement, le photon n'est pas une particule. Ce qui explique son comportement ondulatoire pendant tout ce temps là. Il se déplace de façon diffuse, ce qui lui permet de passer en même temps dans les deux fentes de Young. C'est seulement au moment de l'absorption que la lumière redevient une particule. C'est aussi pour cette raison qu'il est impossible de visualiser la lumière sans la capter.

- Dans l'expérience des fentes de Young, il est impossible de mesurer que le quanta qu'est un électron unique passe bien par les deux fentes en même temps, ce qui est pourtant nécessaire pour créer des interférences. Pourtant, si on met un capteur en face de chaque fente, on captera cet électron d'un seul côté parce qu'on ne peut pas capter une partie seulement d'un photon ou d'un électron, mais seulement la totalité.

- Donc pour moi, la lumière ne peut être décrite comme une particule ponctuelle et indivisée qu'aux moments de l'émission et de l'absorption. Entre ces deux moments, elle se déplace de manière non ponctuelle dans un milieu de même nature qu'elle même, le vide.

- J'ai une autre suggestion : et si le photon ou autre particule, en se deplacant, créé une perturbation dans son environnement avec lequel il/elle se confond et forme une onde, ce qui expliquerait les interferences de Young car il/laquelle entre en interference ondulatoire apres les fentes, tout en finissant par etre projeté en 1 seul point parce que malgré l'interference ondulatoire, ce n'est qu'1 seul particule ? 

- Et comment expliquerait tu les memes comportements corpusculaire et ondulatoire pour les particules de matiere (electron, proton, atome) ? 

Il y a 2 heures, shyiro a dit :

Et tu sûr de toi qu'un photon en mouvement a une masse non nulle ?  

Elle correspond tout simplement à l'inertie du paquet d'énergie qu'il transporte, selon la relation d'Einstein:

m = E/c² = hN/c² = h/λc .

Citation

Ça n'a pas l'air d'être reconnu ainsi par la communauté scientifique ...  

C'est que tu n'as pas eu l'occasion de voir apparaître cette notion.

Voir l'effet Compton (ou diffusion Compton), résultant de la collision d'un photon avec un électron: le projectile y intervient avec la quantité de mouvement: p = mc = h/λ

où (λ) représente la longueur d'onde du rayonnement incident.

Ce phénomène est l'un de ceux au cours desquels se manifeste l'aspect corpusculaire de l'énergie électromagnétique.

Le 12/11/2018 à 21:02, shyiro a dit :

ok la gravité courbe l'espace qui courbe la trajectoire de la lumiere car dans une espace courbe une trajectoire courbe equivaut à une trajectoire rectiligne vue depuis l'espace courbe ... il n'y a donc pas d'action directe de la gravité sur la lumiere ... 

 

Dans l'exemple de l'etoile se trouvant derriere le soleil vue de la Terre, mais visible de la Terre à cause de la déviation par la courbure de l'espace créée par la gravité du soleil :

pourquoi la trajectoire de la lumiere de l'etoile etant entrée dans l'espace courbée par le soleil, finit par sortir de la courbure de l'espace au lieu de continuer à suivre cette courbure càd de tourner indefiniment autour du soleil ? 

il y a 57 minutes, shyiro a dit :

...pourquoi la trajectoire de la lumiere de l'etoile etant entrée dans l'espace courbée par le soleil, finit par sortir de la courbure de l'espace au lieu de continuer à suivre cette courbure càd de tourner indefiniment autour du soleil ? 

Pour que le rayon lumineux d'une étoile1 soit "satellisé" par le soleil ou par une autre étoile2, il y a une double condition :

a) qu'il passe le plus près du soleil (étoile2 

b) que le champ de gravitation du soleil (ou étoile2) soit plus intense afin que le rayon tombe "autour" de l'étoile2 !

Pas très rigoureux cela.

a) quand bien même il passerait à 10 cm de la surface du Soleil qu'il ne serait pas satellisé pour autant. La preuve en est que les propres photons issus du Soleil peuvent s' en échapper sans difficulté.

b) est une condition tout à fait inutile mais qui serait acceptable si on avait changé  a) en :

a) Que l' astre rasé soit un trou noir et que le rayon passe suffisamment près de son horizon pour être capté.

Auquel cas il tomberait en spirale dans le trou noir et finirait par disparaître. Passant trop loin de l' horizon, il subirait une forte déviation mais ne serait pas satellisé.

Reste une question à laquelle je ne saurais répondre : à quelles distances doit passer le rayon lumineux pour que sa trajectoire passe de la parabole à l' hyperbole.

Comme quoi à se corrompre dans d'autres sujets à des discussions oiseuses, on se perd.

Il y a 3 heures, Répy a dit :

Pour que le rayon lumineux d'une étoile1 soit "satellisé" par le soleil ou par une autre étoile2, il y a une double condition :

a) qu'il passe le plus près du soleil (étoile2 

b) que le champ de gravitation du soleil (ou étoile2) soit plus intense afin que le rayon tombe "autour" de l'étoile2 !

Bizarre ... ce que tu dis là equivaut exactement à des conditions d'attraction/satellisation d'un petit corps massique par la gravité d'un autre corps hautement massique ! 

Or on dit que la lumiere n'est pas attirée par la gravité mais "suit simplement la courbure de l'espace" déformée par la gravité d'un corps hautement massique. Donc si la lumiere ne fait que "suivre simplement la courbure de l'espace", elle devrait continuer de suivre cette courbure quelle que soit que soit la profondeur de cette courbure, non ?

Il y a 3 heures, azad2B a dit :

Pas très rigoureux cela.

a) quand bien même il passerait à 10 cm de la surface du Soleil qu'il ne serait pas satellisé pour autant. - La preuve en est que les propres photons issus du Soleil peuvent s' en échapper sans difficulté.

b) est une condition tout à fait inutile mais qui serait acceptable si on avait changé  a) en :

a) Que l' astre rasé soit un trou noir et que le rayon passe suffisamment près de son horizon pour être capté.

Auquel cas il tomberait en spirale dans le trou noir et finirait par disparaître. - Passant trop loin de l' horizon, il subirait une forte déviation mais ne serait pas satellisé.

Reste une question à laquelle je ne saurais répondre : à quelles distances doit passer le rayon lumineux pour que sa trajectoire passe de la parabole à l' hyperbole.

Comme quoi à se corrompre dans d'autres sujets à des discussions oiseuses, on se perd.

 

- Tu raisonnes malgré tout de la meme maniere que Repy, càd de la meme maniere que l'attraction/satellisation d'un petit corps massique par la gravité d'un autre corps hautement massique ! Or on a dit que la lumiere n'est pas attirée par la gravité !

Si les photons du soleil "s'echappent sans difficulté du soleil" : en raisonnant par la courbure de l'espace et non par l'attraction de la gravité, je dirais simplement que c'est parce que la direction de deplacement des photons du soleil est perpendicule au creux de la courbure de l'espace provoqué par le soleil, donc les photons n'ont pas de difficultés à suivre cette trajectoire perpendiculere et finissent donc par quitter "naturellement" cette courbure de l'espace provoquée par le soleil ... 

- Encore une fois c'est parce que tu raisonnes en attraction/satellisation d'un petit corps massique par la gravité d'un autre corps hautement massique ...

Es tu d'accord que si on raisonne seulement et simplement par "la trajectoire de la lumiere suit la courbure de l'espace" :

on devrait admettre qu'une fois que la lumiere entre dans une espace courbée, elle n'aurait alors pas de raison à quitter cette courbure mais devrait continuer à suivre cette courbure et si cette courbure est ronde alors la lumiere devrait continuer à tourner indefiniment autour de cette courbure ronde ?

Il y a 2 heures, azad2B a dit :

Pas très rigoureux cela.

a) quand bien même il passerait à 10 cm de la surface du Soleil qu'il ne serait pas satellisé pour autant. La preuve en est que les propres photons issus du Soleil peuvent s' en échapper sans difficulté.

b) est une condition tout à fait inutile mais qui serait acceptable si on avait changé  a) en :

a) Que l' astre rasé soit un trou noir et que le rayon passe suffisamment près de son horizon pour être capté.

 

dans ma réponse que tu ne trouves pas rigoureuse, il y a pourtant la clause importante  : le champ de gravitation de l'astre "frôlé". 

Cette déviation de type satellitaire est expliquée par les attractions entre masses en mouvement dans la mécanique de Newton et expliquée dans le cas de la lumière par la Relativité générale de Einstein et sa théorie des géodésiques de l'espace-temps..

Cette déviation donne des arcs  d'hyperbole que l'on trouve dans les trajectoires de comètes ou dans la déviation de la lumière observée par Eddington en 1919 et prévue par Einstein.

il y a une heure, shyiro a dit :

on devrait admettre qu'une fois que la lumiere entre dans une espace courbée par un corps rond hautement massique, elle n'aurait alors pas de raison à quitter cette courbure mais devrait continuer à suivre cette courbure et si cette courbure est ronde alors la lumiere devrait continuer à tourner indefiniment autour de cette courbure ronde ?

Ce n'est que si le corps est suffisamment massique que l'espace se courbe au point d' engendrer des trajectoires fermées. Cela n' arrive que dans les trous noirs. Le photon n'ayant pas de masse, le problème de sa "satellisation" ne se pose pas car satelliser un corps implique un équilibre entre force centrifuge et force centripète et la force centripète, le photon ne la connait pas. Si donc le corps attractif est un trou noir, il engendre des géodésiques fermées, dès que l'on passe "sous" sa frontière et le photon y est piégé et spirale vers le centre, sinon, il suit simplement sa droite d' Espace qui elle n'est jamais fermée puisqu' elle est extérieure à la frontière. Il s'ensuit qu' un photon, ne peut pas être satellisé. Note*

Il faut savoir aussi que le photon semble subir tout de même un effet venant de la gravitation, sa vitesse bien entendu reste constante mais son énergie diminue autrement dit sa fréquence ce qui est comparable à un effet Doppler et qu'on appelle décalage gravitationnel. Cette perte d'énergie correspond celle qu'il perd en changeant de géodésique, ce n'est donc pas un effet direct de la gravitation, mais cela y ressemble. 

Note : la seule possibilité d'une satellisation serait que le photon incident à un trou noir passerait "juste" à sa frontière et aurait en ce point une tangente parallèle à cette frontière. Ce cas a été envisagé par Hawking et je crois avoir compris que la situation ne perdurerait pas longtemps. Je n'en sais pas plus. Et pour tout dire cela ne m'empêche pas de dormir. 

il y a une heure, azad2B a dit :

Ce n'est que si le corps est suffisamment massique que l'espace se courbe au point d' engendrer des trajectoires fermées. Cela n' arrive que dans les trous noirs.

- Le photon n'ayant pas de masse, le problème de sa "satellisation" ne se pose pas car satelliser un corps implique un équilibre entre force centrifuge et force centripète et la force centripète, le photon ne la connait pas. 

- Si donc le corps attractif est un trou noir, il engendre des géodésiques fermées, dès que l'on passe "sous" sa frontière et le photon y est piégé et spirale vers le centre, sinon, il suit simplement sa droite d' Espace qui elle n'est jamais fermée puisqu' elle est extérieure à la frontière. Il s'ensuit qu' un photon, ne peut pas être satellisé.

Il faut savoir aussi que le photon semble subir tout de même un effet venant de la gravitation, sa vitesse bien entendu reste constante mais son énergie diminue autrement dit sa fréquence ce qui est comparable à un effet Doppler et qu'on appelle décalage gravitationnel. Cette perte d'énergie correspond celle qu'il perd en changeant de géodésique, ce n'est donc pas un effet direct de la gravitation, mais cela y ressemble. 

- Encore une fois c'est parce que tu as le reflexe de continuer à raisonner en attraction gravitationelle d'un petit corps massique par un gros corps hautement massique, que tu te mets à raisonner en force centrifuge et force centripete ... 

Je dirais plutot que le photon ne devrait connaitre ni force centrifuge et ni force centripete. Car si le photon est sensibilisé à une force centrifuge, alors sa vitesse devrait augmenter ce qui est impossible pour la vitesse de la lumiere.

Cela confirme donc le fait que quand la trajectoire d'un photon est déviée par la courbure de l'espace, elle n'est pas accéléré par cette courbure, car ce n'est pas une déviation exercée par une force centrifuge, mais juste le suivi de la continuité d'une ligne droite devenu une ligne courbe dans un espace courbe.   

Et en suivant ce raisonnement de la courbure de l'espace sans force ni centrifuge ni centripete, quand un photon entre dans un espace courbe ronde, je ne voyais pas de raison à ce que le photon puisse sortir de cette espace courbe ronde quel que soit la profondeur de cet espace courbe ronde. 

Mais maintenant je pense avoir la reponse à ma question "Pourquoi dans l'exemple d'une etoile derriere le soleil, vue depuis la Terre, la trajectoire de la lumiere de l'etoile etant dévié par la courbure de l'espace du soleil, puisse sortir de cette courbure au lieu de tourner autour indefiniment du soleil ?" :

la reponse est parce que la direction de la déviation du photon en entrant dans l'espace courbe n'est pas geodésiquement parallele au creux de cette espace courbe, donc le photon sort de la courbure dans le meme angle où il y est entré dans la courbure ! 

- Qu'appelles tu "trajectoire fermée" par rapport à "trajectoire ronde" ? 

Dans la representation de la deformation de l'espace par un corps massique, je dirais qu'un corps rond exerce une deformation ronde de l'espace, càd une courbure ronde. La difference de la deformation entre differents corps massiques rondes implique  une difference seulement dans la profondeur de cette courbure ronde. 

Pour le cas du trou noir, celui ci engendre aussi une deformation ronde, mais la courbure de la deformation est tellement forte que ça equivaut à une "paroi verticale" (comme un puits) à partir de la zone de non retour, ce qui explique que le photon tombe en spirale en direction du trou noir sans pouvoir en ressortir du trou noir.