Fentes de Young

[comprendrien]

Bonjour,

 

Je viens de lire le résumé de l'expérience sur http://fr.wikipedia.org/wiki/Fentes_de_Young.

 

Comme vous pouvez vous en douter, il y a encore un truc (ou 2) que j'e n'ai pas compris et je compte encore sur vous pour m'éclairer.

 

L'expérience de Young a par la suite été affinée, notamment faisant en sorte que la source S émette un quantum à la fois. Par exemple, on peut à l'heure actuelle émettre des photons ou des électrons un par un. Ceux-ci sont détectés un par un sur l'écran placé après les fentes de Young : on observe alors que ces impacts forment petit à petit la figure d'interférences.

 

Je ne comprend pas pourquoi, lors de l'expérience, l'expérimentateur ne sait pas par avance par quelle fente le photon va passer. Dans ma compréhension de cette expérience le photon (particule) est plus petit que l'une des fentes, donc l'expérimentateur "dirige" sont faisceau de photon (envoyé 1 par 1) vers une fente ou une autre.

Est ce qu'il faut plutôt voir le photon comme une onde et c'est pour cela que l'on ne peut pas savoir quelle fente il va enprunter ?

 

Merci pour vos lumières

[mono]

Bonjour,

 

Je viens de lire le résumé de l'expérience sur http://fr.wikipedia.org/wiki/Fentes_de_Young.

 

Comme vous pouvez vous en douter, il y a encore un truc (ou 2) que j'e n'ai pas compris et je compte encore sur vous pour m'éclairer.

 

 

 

Je ne comprend pas pourquoi, lors de l'expérience, l'expérimentateur ne sait pas par avance par quelle fente le photon va passer. Dans ma compréhension de cette expérience le photon (particule) est plus petit que l'une des fentes, donc l'expérimentateur "dirige" sont faisceau de photon (envoyé 1 par 1) vers une fente ou une autre.

Est ce qu'il faut plutôt voir le photon comme une onde et c'est pour cela que l'on ne peut pas savoir quelle fente il va enprunter ?

 

Merci pour vos lumières

 

sauf erreur de ma part, n'étant pas spécialiste, c'est justement tout le principe d'incertitude.

On ne sait pas ou il va passer, car le photon est à la fois particule et onde.

[Chtit Bilou]

Salut!

 

Du peu que je me souvienne ... :

 

*** Les fentes ont une taille du même ordre de grandeur que les photons émis (ni plus petit, ni plus gros).

*** L'expérimentateur ne dirige pas le faisceau vers telle ou telle source. Le point d'émission est centré par rapport aux deux fentes.

*** Cette expérience est un classique pour illustrer la dualité onde-corpuscule.

 

Voilà un peu ! En attendant d'autres avis !

 

Bon ciel !

[comprendrien]

*** L'expérimentateur ne dirige pas le faisceau vers telle ou telle source. Le point d'émission est centré par rapport aux deux fentes.

 

Si le photon est envoyé entre les deux fentes, il ne devrait pas passer !!! Quelle est la cible pointée par l'expérimentateur ?

[bongibong]

Si tu cherches par où passe le photon, tu n'auras pas de figure d'interférence. Parce que quand tu observes par quel trou passe le photon, tu provoques un effondrement de la fonction d'onde passant par l'autre trou.

 

Dans la réalité, quand tu envoies un photon, le photon est décrit par la fonction :

|psi>

Au passage des deux trous, la fonction d'onde devient :

|psi> = |psi1> + |psi2>

Ces deux ondes interfèrent sur l'écran.

 

Si tu observes admettons le photon dans la fente 1, alors la fonction d'onde 2 n'existe plus la fonction d'onde devient :

|psi> = |psi1>

Donc plus d'interférence possible |psi2> a disparu.

[Chtit Bilou]

Le centre des deux fentes !

Mais attention, classiquement, on utilise une source ponctuelle lumineuse qui envoie dans toutes les directions.

[bongibong]

En fait on ne peut pas réfléchir en terme de trajectoire.

[stefg1971]

On doit éclairer les deux fentes, en pratique une première fente éclaire les fentes d'Young. Au niveau de cette fente on a le phénomène de diffraction qui impose au photon d'avoir une direction de propagation situé dans un cône couvrant les fentes d'Young

EDIT :

Modifié 15 janvier 2014 par stefg1971

[Chtit Bilou]

...en pratique une première fente éclaire les fentes d'Young...

 

Gné?

 

 

EDIT: Merci pour le schéma!

bizarre cette diffraction pré-fentes ..... J'ai toujours appris les interférences avec une source ponctuelle de lumière!

Modifié 15 janvier 2014 par Chtit Bilou

[stefg1971]

Gné?

 

voir ci-dessus, je me doutais que ça ne serait pas clair sans schéma. Le but de ce montage c'est que chaque fente d'Young se comporte comme une source de lumière cohérente avec l'autre (même différence de phase entre les ondes se propageant à partir de ces fentes).

Modifié 15 janvier 2014 par stefg1971

[Chtit Bilou]

Bien entendu Stefg1971,

 

Mais je pensais que ces sources secondaires (les fentes petites devant la longueur d'onde) émettent une amplitude de même phase que celle de l'onde qui l'éclaire. D'où (peut-être) l'inutilité de la première diffraction? !?

 

Cela fait quelques années que je n'en ai pas parlé !

[stefg1971]

Gné?

 

 

EDIT: Merci pour le schéma!

bizarre cette diffraction pré-fentes ..... J'ai toujours appris les interférences avec une source ponctuelle de lumière!

 

Ben oui c'est bien le but, la fente se comporte comme une source ponctuelle car la source de départ une source étendue. Je reconnais qu'on se contente très souvent d'un faisceau laser dont l'épaisseur couvre la bifente, ça marche mais le résultat est moins constrasté il me semble...A vérifier

edit : ah je vois que nos réponses se croisent, pas facile

Modifié 15 janvier 2014 par stefg1971

[Chtit Bilou]

... La fente se comporte comme une source ponctuelle à partir d'une source étendue.

 

info bien reçue !!!

[stefg1971]

Pour terminer la réponse, les photons vont se répartir aléatoirement dans toutes ces directions mais petit à petit on va voir apparaitre les figures d'interférences.

Chaque photon a la même probabilité de se retrouver à l'emplacement d'une frange brillante ou d'une frange sombre, ils ne sont pas "dirigés".

Tu dis que les photons sont plus petits que les fentes ???? heu ça reste des reste des grains d'énergie sans masse, il n'y a pas de dimension du photon même dans le modèle corpusculaire

Modifié 15 janvier 2014 par stefg1971

[Chtit Bilou]

Ce fut un plaisir d'avoir cette discussion ondulatoire avec toi ! :be:

[stefg1971]

Ce fut un plaisir d'avoir cette discussion ondulatoire avec toi ! :be:

 

je sens que je ne suis pas loin de me diffracter après cet effort

[comprendrien]

J'ai bien compris l'utilisation d'un "masque" avant les 2 fentes et l'utilité de ce dispositif.

 

Ma question porte uniquement dans le cas ou l'on envoie des photons les uns après les autres (1 par 1). Je ne comprend pas comment on dirige ce photon unique (et vers quoi) et comment l'expérimentateur peut ne pas connaitre la trajectoire de ce photon.

 

Lorsque l'on utilise un laser j'imagine que le laser couvre les 2 fentes et on analyse ce qui en sort. dans le cas dans photon unique je ne comprends pas comment celui ci est émis, dans quel direction, vers quelle cible.

[albantor30]

Le problème est qu'un photon est une particule quantique, on ne peut pas la considérer comme une toute petite bille qui a une position et une vitesse bien déterminées. C'est une des grosses difficultés de la mécanique quantique : il faut abandonner l'image classique des particules, la notion de trajectoire, etc. (du moins dans l'interprétation la plus répandue). Du coup, produire un photon, ce n'est pas comme tirer une balle avec un pistolet dans une direction précise, on ne peut pas savoir exactement dans quelle direction il est émis.

[Chtit Bilou]

...Lorsque l'on utilise un laser j'imagine que le laser couvre les 2 fentes et on analyse ce qui en sort. dans le cas dans photon unique je ne comprends pas comment celui ci est émis, dans quel direction, vers quelle cible.

 

Un L.A.S.E.R. n'est qu'une suite de photons.

Direction? Tout droit!

Vers où? Comme j't'ai dit: tout droit entre les deux fentes !

 

MAIS ATTENTION! Si tu comprends le schéma posté par Stefg1971, ce photon, passé au travers d'une première fente, n'est plus un corpuscule MAIS UNE ONDE!

Ce qui va attaquer les fentes sera un front d'onde.

 

N'hésite pas à chercher la p'tite bête, c'est cool.

[Chtit Bilou]

Le problème est qu'un photon est une particule quantique ...

 

Albator, en es-tu sûr?!

[comprendrien]

Un L.A.S.E.R. n'est qu'une suite de photons.

Direction? Tout droit!

Vers où? Comme j't'ai dit: tout droit entre les deux fentes !

 

Le laser est bien sur une suite de photons, je suppose qu'ils ne sont pas les uns derrière les autres et qu'il s'agit plutôt d'un "paquet".

 

Si on pointe entre les 2 fentes on ne verra jamais le laser de l'autre côté. si les fentes (je sais que c'est exagéré) sont espacés de 10 cm et que le laser pointe entre les 2, alors aucun photon ne passera les fentes.

 

Ma question sur le photon unique peut être vue du point de vue de laser : comment choisir le rapport entre le "diamètre" du laser et l'écartement des fentes ?

[Chtit Bilou]

...

Si tu comprends le schéma posté par Stefg1971, ce photon, passé au travers d'une première fente, n'est plus un corpuscule MAIS UNE ONDE!

Ce qui va attaquer les fentes sera un front d'onde...

 

As-tu relu ce que j'ai dit?

 

...Si on pointe entre les 2 fentes on ne verra jamais le laser de l'autre côté. si les fentes (je sais que c'est exagéré) sont espacés de 10 cm et que le laser pointe entre les 2, alors aucun photon ne passera les fentes.

 

Ma question sur le photon unique peut être vue du point de vue de laser : comment choisir le rapport entre le "diamètre" du laser et l'écartement des fentes ?

 

Je suis bien d'accord avec toi, mais ta dernière question aborde une autre partie du phénomène. Chaque chose en son temps!

 

Est-ce que c'est OK pour la réponse à ta précédente question?

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Je ne comprend pas comment on dirige ce photon unique (et vers quoi) et comment l'expérimentateur peut ne pas connaitre la trajectoire de ce photon.

 

Lorsque l'on utilise un laser j'imagine que le laser couvre les 2 fentes et on analyse ce qui en sort. dans le cas dans photon unique je ne comprends pas comment celui ci est émis, dans quel direction, vers quelle cible.

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[Smith]

Si l'écart entre les fentes est de 5 kilomètres, avec le laser qui pointe entre les 2, le photon a peu de chance de passer dans l'une des fentes, mais cette proba n'est pas nulle. Il faudrait alors un temps très long pour récupérer derrière les fentes une figure d'interférence, mais en théorie c'est possible.

 

En fait en envoyant des photons 1 à la fois, se forme petit à petit derrière les fentes une figure d'interférence. Comment est ce possible alors que les photons sont envoyés un à un ?

 

La mécanique quantique dit que chaque photon interfère avec lui même, car c'est une onde qui passe par tous les chemins possibles (avec des probabilités déclinantes avec les distances mais non nulles). Chaque photon est associé à un onde de probabilité pour calculer sa présence ou tel ou tel point. Mais il ne s'agit pas de probabilités formelles/mathématiques, elles décrivent réellement ce qui se passe, à savoir que le photon est passé par les deux fentes.

 

Cela défit l'entendement, mais c'est pourtant ainsi que la mécanique quantique décrit le phénomène.

 

Pour approfondir ces questions sans entrer dans les équations, il y un classique à lire : "Le cantique des quantique".

http://www.amazon.fr/Le-cantique-quantiques-monde-existe-t/dp/2707128244

 

Tu peux aussi faire uen recherche sur le forum avec le pseudo jeff hawk dans la rubrique "science". Il a écrit de nombreux articles à ce sujet, qui vulgarisent bien ces questions (même si c'est dur à suivre car défiant notre bon sens).

Modifié 15 janvier 2014 par Smith

[stefg1971]

D'ailleurs par quelle fente passe le photon ??? Les deux en même temps !!

 

c'est fou hein ? .....je sais

[comprendrien]

La mécanique quantique dit que chaque photon interfère avec lui même, car c'est une onde qui passe par tous les chemins possibles (avec des probabilités déclinantes avec les distances mais non nulles). Chaque photon est associé à un onde de probabilité pour calculer sa présence ou tel ou tel point. Mais il ne s'agit pas de probabilités formelles/mathématiques, elles décrivent réellement ce qui se passe, à savoir que le photon est passé par les deux fentes.

 

Je crois que j'ai compris, lorsqu'on envoie un photon il faut imaginer que l'on émet une onde avec une probabilité non nulle de passer par une des fentes.

Il faut résonner de la même manière avec un photon (en utilisant les probabilités et en gardant à l'esprit que la proba est non nul) qu'avec une lampe de poche ou un laser qui diffuseront plus largement mais cette fois avec une proba de 1 de passer par les fentes.

 

C'est ça ????

[Dodgson]

Je crois que j'ai compris, lorsqu'on envoie un photon il faut imaginer que l'on émet une onde avec une probabilité non nulle de passer par une des fentes.

Il faut résonner de la même manière avec un photon (en utilisant les probabilités et en gardant à l'esprit que la proba est non nul) qu'avec une lampe de poche ou un laser qui diffuseront plus largement mais cette fois avec une proba de 1 de passer par les fentes.

 

C'est ça ????

 

C'est très bien expliqué sur Youtube par Akira Tonomura, le physicien japonais qui a réalisé une spectaculaire expérience de fentes d'Young (avec des électrons, pas avec des photons, mais ça revient au même) :

 

 

P.S. l'expérience de Tonomura a été réalisée en utilisant un biprisme de Fresnel, qui lui aussi crée deux sources secondaires cohérentes, et peut donc être considéré comme une autre version des fentes de Young.

Modifié 16 janvier 2014 par Dodgson

[bang*gib]

Bonjour,

 

 

Ici bien expliqué ...

 

http://www.youtube.com/watch?v=25Br1y0H9rI&list=PLn1GLvM5KTogl7duvllUQBP-dQ5hX2nP9#t=753

[comprendrien]

Ici bien expliqué ...

 

http://www.youtube.com/watch?v=25Br1y0H9rI&list=PLn1GLvM5KTogl7duvllUQBP-dQ5hX2nP9#t=753

 

en effet très bon lien, merci

[lock042]

Bonjour,

 

C'est très bien expliqué sur Youtube par Akira Tonomura, le physicien japonais qui a réalisé une spectaculaire expérience de fentes d'Young (avec des électrons, pas avec des photons, mais ça revient au même) :

 

Si je dis pas de bêtise, l'expérience a aussi été tenté avec des atomes froids (souvenir d'une conférence de Claude Cohen-Tannoudji).

[Dodgson]

Bonjour,

 

 

 

Si je dis pas de bêtise, l'expérience a aussi été tenté avec des atomes froids (souvenir d'une conférence de Claude Cohen-Tannoudji).

 

Exact, tentée et réussie. Encore un coup des Japonais :

 

F. Shimizu, K. Shimizu et H. Takuma, « Double-slit interference with ultracold metastable neon atoms », Physical Review A, vol. 46, R17, 1992.