Lumière?

[Fitz]

Bonjour.

 

Je préfère poser cette question ici plutôt que dans "science".

 

Je suis à Paris 6 et je suis un cursus qui m'amènera à exercer le métier d'enseignant chercheur en physique voir astrophysique.

 

Nous avons eu en cours un bref rappel des quatre interactions fondamentales. Je me suis reposé la question que je me pose souvent et à laquelle je n'ai jamais eu de réponse claire. Je ne reposerais pas la question en amphi ou en TD, car on a rarement le temps de papoter avec les profs, et c'est hors programme.

 

Pourquoi y a t'il de la lumière? La question peut paraitre conne, mais le photon est censé être le vecteur de l'interaction électromagnétique, échangé entre les corps en interaction comme une balle de volley, ou les reliant comme un élastique. Pourquoi l'énergie est-elle émise principalement sous forme de photons? Les photons ainsi libérés sont ils toujours vecteurs de la force?

 

Beaucoup de questions, auxquelles se rajoutent d'autres, mais on peut résumer ainsi: je ne comprend pas l'électromagnétique (mais j'en sais bien peu également)

 

Si vous pouviez m'aider un peu:rolleyes:

[Newton]

Je ne répondrai pas à cette question, même sous la torture... car je n'ai pas la réponse suffisamment claire à te donner...

 

Mais je peux juste dire que le photo est une particule qui n'a pas de masse mais qui a une énergie non nulle.

 

Peut être que ce lien pourra t'aider ?

http://fr.wikipedia.org/wiki/Photon

[Jeff Hawke]

Pourquoi y a t'il de la lumière? La question peut paraitre conne, mais le photon est censé être le vecteur de l'interaction électromagnétique, échangé entre les corps en interaction comme une balle de volley, ou les reliant comme un élastique. Pourquoi l'énergie est-elle émise principalement sous forme de photons? Les photons ainsi libérés sont ils toujours vecteurs de la force?

 

Bon, d'abord attention, la science répond rarement aux pourquois, mais plutôt aux comments...

 

Quand tu demandes "pourquoi l'énergie est elle émise sous forme de photons ?", tu es trompé par une conception que l'énergie "existerait" physiquement, ce qui n'est pas le cas. Ce qui existe, ce sont les protons, les électrons, les photons, etc...

 

Donc, il n'y a pas de "lumière", il y a des photons, qui sont des particules échangées par des électrons qui interagissent.

 

Lors de ces échanges, il y a des grandeurs, associées aux particules, qui bougent. L'énergie est l'une d'elles.

 

Quand des photons interagissent, par exemple, avec des électrons d'atomes qui sont dans notre rétine, ça fait aussi changer des tas de trucs en chaine dans un tas d'électrons, qui aboutissent à ce qu'on a la sensation de "voir" de la lumière.

[R V]

Une chauve souris voit avec les ultra son... Bizarre, qu'elle se dit en se disant

que les êtres humains voient avec les photons!! :D

[ChiCyg]

Fitz, on peut inverser ta question : qu'est ce que serait un monde sans photon ? Je pense que la réponse est "rien" .

 

C'est absurde de vouloir séparer la masse et l'inertie ou la masse et l'interaction gravitationnelle, ou la masse et le photon comme des choses distinctes qui pourraient exister indépendamment. Pour cette raison il me semble surprenant de dire comme Jeff Hawke (et je crois 'Bruno) que l'énergie "n'existe pas physiquement".

 

Toutes les interactions échangent de l'énergie (on pourrait dire que c'est la définition d'une interaction). D'ailleurs si l'univers est en expansion c'est bien de l'énergie gravitationnelle qui s'échange, c'est pas rien .

[Jeff Hawke]

Toutes les interactions échangent de l'énergie (on pourrait dire que c'est la définition d'une interaction).

 

C'est cette formulation qui crée la confusion. Les interactions sont des échanges de particules (des photons dans le cas électromagnétique).

 

Et ces échanges modifient des grandeurs observables sur les particules (électrons par exemple, dans le cas de l'électromagnétisme) qui ont interagi. L'énergie est une des ces observables.

 

Dire qu'ils "échangent de l'énergie" est une formulation raccourcie, abstraite, qui s'éloigne du sens physique de la chose.

[ChiCyg]

Jeff Hawke, c'est reparti :) . Tu prends un langage de mécanique quantique : "observable". Mais, existe-t-il des particules en mécanique quantique ? N'est-ce pas la mesure des "observables" qui leur donne une existence ? Qui est réel le chat de S. ? ou l'état dans lequel on l'observe ?

 

Dire qu'ils "échangent de l'énergie" est une formulation raccourcie, abstraite, qui s'éloigne du sens physique de la chose.

Je te retourne le compliment. On ne doit pas avoir le même "sens physique".

 

En mécanique céleste, l'échange d'énergie ou de quantité de mouvement, ça me parle, ça permet d'expliquer pas mal de choses, ça me suffit pour lui attribuer de la réalité. Dans ce cas, c'est l'équation de Schrödinger qui me parait abstraite et s'éloigner du sens physique essaye d'expliquer les marées ou l'éloignement du couple terre-lune avec, je te souhaite bien du plaisir

 

Bref, pour en revenir à la question, essayer de penser l'espace sans le temps ou la masse sans l'espace ou le temps sans l'espace ou le photon sans la matière ou la matière sans le photon, comme des entités indépendantes, me parait assez vain ...

[Jeff Hawke]

Jeff Hawke, c'est reparti :) .

Ben non, ce n'est pas reparti. Il y a une question, concrète, de "débutant", et naturellement, il sent bien que cette histoire d'énergie, ce n'est pas très clair.

 

Donc, j'essaie de fournir une réponse simple, concrète, physique. Il n'y a pas d'énergie, de lumière, ...il y a des photons, et des électrons (pour faire simple). Et on fait des mesures là-dessus (Observer une galaxie dans un télescope, c'est faire une mesure. Se peser, aussi).

 

Tu prends un langage de mécanique quantique :

L'électromagnétisme est une théorie quantique

 

En mécanique céleste, l'échange d'énergie ou de quantité de mouvement, ça me parle, ça permet d'expliquer pas mal de choses,

Peut-être, mais ça ne leur confère pas pour autant une réalité en tant qu'objets physiques. Ce sont des grandeurs.

[Fitz]

Le concept d'énergie est très clair pour moi et je sais que l'énergie n'existe pas "pure", j'ai une assez bonne représentation des "formes" d'énergie: massique, cinétique, couleur de la lumière...

 

Mais ce qui me chiffonne le plus, c'est pourquoi (ou comment, tournez la question comme vous voulez) un vecteur d'interaction est émis comme ça librement dans la nature, par exemple par lors d'une désintégration nucléaire.

 

La désintégration Beta (qu'elle soit plus ou moins) est faite via l'interaction faible, que diable fait le photon dans l'histoire? Pourquoi est-ce-que quand il y a de l'énergie excédentaire dans un système, elle est presque automatiquement libérée sous forme de photon? Je trouve vachement plus logique par exemple que les produits de la désintégration absorbent l'énergie en accélérant plus qu'ils ne le font.

[schnucki]

Pourquoi y a t'il de la lumière?

 

je n´ai fais aucune étude de physique, ni d´astrophysique, mais je rejoint jeff hawke, la question est comment et non pourquoi, concernant ce domaine on ne peut que constater, analyser, étudier les phénomènes et essayer de les comprendre et trouver une explication scientifique, mécanique et mathématique aux divers événements observés, mais dire pourquoi reste du domaine de la croyance.

[kuasar]

je ne sé pas si cela peut répondre a ta question mais lorsqu'il y a des interaction au niveau atomique il est vrai que la majeur partie de " l'énergie " qui est émises est de la lumière, un ou plusieurs photons. Voila pour le constat.

 

Maintenant pour suivre ton raisonnement on peut se demander pourquoi toujours de la lumière et pas autre choses.

Je pense d'après les connaissance que j'ai, que la matière aime être dans un l'état qui lui demande d'utiliser le moins d'énergie possible en fonction de son environnement ( d'ailleurs des quels en reçoit le premier truc quel fait sé la rendre).

 

Donc a partir de sa on peut aussi en conclure (peut être) que la matière va produire ,pour rendre ce qu'on lui a donnée, des particules qui pour la fabrication si je puis dire lui demande le moins d'énergie possible. Dans la quasi totalité des cas, sé la lumière, ou la production de photon qui lui demande le moins d'énergie, tout en se débarrassant des excédant d'énérgie.

 

A vérifier avec tes profs!!!

['Bruno]

En mécanique céleste, l'échange d'énergie ou de quantité de mouvement, ça me parle, ça permet d'expliquer pas mal de choses, ça me suffit pour lui attribuer de la réalité.

Oui, mais il y a quand même une distinction à faire. Il y a les objets qu'on observe (électrons, planètes, galaxies...) et les grandeurs qu'on leur attribue (charge électrique, diamètre, masse...) Or le raccourci qui consiste à dire qu'on échange de l'énergie (par exemple) prête souvent à confusion dans le sens où il pourrait faire croire que l'énergie est un objet du même type que les électrons, les planètes, les galaxies... C'est pour ça que je trouve dommage d'utiliser le mot "exister" pour tout : électrons, galaxies, masses, diamètres (et que je refuse de le faire, je préfère utiliser des mots dans un sens précis dépourvu d'ambiguïté).

[Jeff Hawke]

La désintégration Beta (qu'elle soit plus ou moins) est faite via l'interaction faible, que diable fait le photon dans l'histoire?

Ah mais justement, il n'y a pas de photons avec la désintégration Beta, due à l'interaction faible. Ce sont des bosons W qui portent cette interaction.

 

Les photons peuvent venir ensuite, avec les électrons issus de cette désintégration, car ce sont les vecteurs de l'interaction entre électrons, tout ça est "normal"...

[Fitz]

mouais...

 

quand à la lumière comme une onde magnétique qui provoque une onde électrique et ainsi de suite... j'ai pas compris non plus.

[Jeff Hawke]

quand à la lumière comme une onde magnétique qui provoque une onde électrique et ainsi de suite... j'ai pas compris non plus.

 

C'est normal. La lumière n'est pas une onde. Ce sont des photons.

[schnucki]

Oui' date=' mais il y a quand même une distinction à faire. Il y a les objets qu'on observe (électrons, planètes, galaxies...) et les grandeurs qu'on leur attribue (charge électrique, diamètre, masse...) Or le raccourci qui consiste à dire qu'on échange de l'énergie (par exemple) prête souvent à confusion dans le sens où il pourrait faire croire que l'énergie est un objet du même type que les électrons, les planètes, les galaxies... C'est pour ça que je trouve dommage d'utiliser le mot "exister" pour tout : électrons, galaxies, masses, diamètres (et que je refuse de le faire, je préfère utiliser des mots dans un sens précis dépourvu d'ambiguïté).[/quote']

 

Quoi qu´on en dise, tout cela existe, même si certaines forces ou éléments résultent d´intéractions les unes avec les autres, il faut bien l´admettre, maintenant, c´est un peu comme l´histoire de la poule et de l´oeuf, qui est apparu le premier, je pense qu´on en sait pas mal, mais nous ne sommes pas encore en mesure de répondre à la question " pourquoi ", mais sur pas mal de point on peut dire comment, si on parvient à découvrir tout le scénario, on pourra peut être y répondre un jour, mais ca je n´en suis pas entièrement convaincu.

[Fitz]

C'est normal. La lumière n'est pas une onde. Ce sont des photons.

 

Et la dualité onde particule t'en fais quoi?

 

Toujour est il que l'onde lumineuse est sensés pouvoir être expliquée comme une onde magnétique, qui provoque une onde électrique et ainsi de suite. Ce qui me dérange c'est que l'électricité ne se propage que dans les conducteurs et le magnétisme à travers des conducteurs particuliers! Que je sache le vide est considéré comme un excélant isolant.

[Invité D.JeeP]

Voir mon post 120

[Jeff Hawke]

Et la dualité onde particule t'en fais quoi?

Oula ! C'est fini, ça, complétement has been ce concept. La lumière, ce sont des photons, qui sont des quantons (des particules qui se comportent étrangement, notamment qui interfèrent)

 

Toujour est il que l'onde lumineuse est sensés pouvoir être expliquée comme une onde magnétique, qui provoque une onde électrique et ainsi de suite.

C'est une façon de voir totalement dépassée, ça...

 

C'est ce que j'apprenais au Lycée, alors...

[Snark]

La lumière, ce sont des photons, qui sont des quantons (des particules qui se comportent étrangement, notamment qui interfèrent)

 

Qui interfèrent comme les autres particules d'ailleurs, puisque toutes les particules ont une nature ondulatoire, mais c'est plus marqué quand la masse est faible.

[Fitz]

C'est peut être dépassé mais je veux comprendre ce concept...

[Jeff Hawke]

C'est peut être dépassé mais je veux comprendre ce concept...

Il n'est pas compréhensible, parce qu'il est faux...

[Snark]

Si j'ose me permettre cette analogie (et j'ose ), une vague dans l'océan transporte de l'énergie alors qu'elle fait partie d'un ensemble (l'océan), c'est cette énergie (qui n'existe pas:() qui se déplace ou qui perturbe le milieu.

 

Un photon c'est une énergie qui dérange la structure du vide par ses vibrations et nous calculons sa valeur d'après le nombre de fois que ça se produit par seconde.

[ChiCyg]

C'est peut être dépassé mais je veux comprendre ce concept...

Ce n'est absolument pas dépassé, au contraire. C'est l'aspect ondulatoire qui est à la base de la mécanique quantique, je crois que je ne comprendrai jamais Jeff Hawke ...

 

Mais je ne vois pas ce que tu cherches. Le photon a été mis en évidence par Einstein par un raisonnement physique à partir d'expérience sur l'effet photoélectrique. (Raisonnement absolument limpide, on ne peut pas enlever à Einstein un sens physique extraordinaire.)

 

Après on est bien obligé de constater la nature ondulatoire de la lumière (interférence, diffraction, etc ...) et sa nature corpusculaire. Faut faire avec. La physique que j'aime, elle vient de là, elle vient du ...

[Snark]

C'est peut être dépassé mais je veux comprendre ce concept...

 

Toujours avec mes analogies, tu imagines un ballon qui contient un dispositif qui peut le gonfler et le dégonfler alternativement; c'est un solide qui se comporte comme une onde, et c'est pareil pour la particule, si elle oscille, plus cette oscillation sera lente (moins d'énergie) plus ça paraîtra une onde, et plus l'oscillation sera rapide (plus d'énergie) plus ça ressemblera à une particule.

[Jeff Hawke]

Ce n'est absolument pas dépassé, au contraire. C'est l'aspect ondulatoire qui est à la base de la mécanique quantique

Non, ça vient des quanta (*)... L'aspect ondulatoire a permis les bricolages de la mécanique ondulatoire de De broglie et Schrödinger, mais les formalismes suivants (théorie quantique des champs) sont "corpusculaires".

 

(*) Précisément de l'hypothése du quantum d'action de Planck, des photons d'Einstein, et de l'atome à niveaux d'énergie quantifiés de Bohr.

 

Après on est bien obligé de constater la nature ondulatoire de la lumière (interférence, diffraction, etc ...) et sa nature corpusculaire. Faut faire avec.

Maintenant, on parle de quantons, des particules (toutes d'ailleurs, comme le fait justement remarquer Snark) qui ont des propriétés qu'en physique classique on attribuait aux ondes (interférences, diffraction,...), mais cela n'en fait pas des ondes.

[ChiCyg]

Jeff Hawke, faudra que tu m'expliques d'où sort la mécanique quantique, l'équation de Schrödinger et tout le bazar si ce n'est en considérant qu'une particule est une onde - plus exactement un paquet d'onde. Et c'est à partir de ce formalisme qu'on arrive "naturellement" à la quantification des niveaux d'énergie.

[Fitz]

Tout ça n'explique pas l'onde électrique que suit une onde magnétique que suit une onde électrique etc. dans un isolant qu'est le vide.

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Bonjour.

 

Je préfère poser cette question ici plutôt que dans "science".

 

Je suis à Paris 6 et je suis un cursus qui m'amènera à exercer le métier d'enseignant chercheur en physique voir astrophysique.

 

Nous avons eu en cours un bref rappel des quatre interactions fondamentales. Je me suis reposé la question que je me pose souvent et à laquelle je n'ai jamais eu de réponse claire. Je ne reposerais pas la question en amphi ou en TD, car on a rarement le temps de papoter avec les profs, et c'est hors programme.

 

Pourquoi y a t'il de la lumière? La question peut paraitre conne, mais le photon est censé être le vecteur de l'interaction électromagnétique, échangé entre les corps en interaction comme une balle de volley, ou les reliant comme un élastique. Pourquoi l'énergie est-elle émise principalement sous forme de photons? Les photons ainsi libérés sont ils toujours vecteurs de la force?

 

Beaucoup de questions, auxquelles se rajoutent d'autres, mais on peut résumer ainsi: je ne comprend pas l'électromagnétique (mais j'en sais bien peu également)

 

Si vous pouviez m'aider un peu:rolleyes:

 

La réponse à ta question est loin d'être évidente car beaucoup de notions viennent s'entremêler.

 

Tout d'abord, au lieu de lumière il faudrait plutôt parler de rayonnement électromagnétique, la lumière visible ne couvre qu'une toute petite partie du spectre. Lumière, rayons X, ondes radio, ondes radar, rayonnement gamma, tout cela est identique, seule l'énergie (ou la longueur d'onde change).

 

Dans le monde qui nous entoure, pratiquement tout est électromagnétique, par exemple, si les pneus de ta voiture ou de ton vélo adhèrent à la route, c'est grâce à la force électromagnétique.

 

En ce qui concerne les photons, tu confonds les photons virtuels qui sont les médiateurs de la force électromagnétique dans le monde quantique et les photons réels que l'on détecte (avec nos yeux par exemple).

 

Il faut aussi bien comprendre que selon ce que l'on veut calculer on n'utilise pas le même cadre théorique. Il ne serait pas très pratique, par exemple, d'utiliser la théorie quantique des champs pour décrire le rayonnement d'une antenne, bien que ce soit normalement possible. Il "suffit" d'utiliser le formalisme des équations de Maxwell qui sera beaucoup plus efficace mais qui ne fera pas intervenir la notion d'échange de particules.

 

Par contre, quand tu travailles au niveau des particules il faut nécessairement passer par la théorie quantique des champs.

 

Pour finir, il faut aussi faire très attention à la représentation que l'on se fait des objets physiques. Demande toi par exemple à quoi ressemble un photon pendant sa propagation tant que tu ne l'as pas détecté ?

 

En espérant n'avoir pas introduit encore plus de confusion dans ton esprit.

 

Dominique

['Bruno]

Demande toi par exemple à quoi ressemble un photon pendant sa propagation tant que tu ne l'as pas détecté ?

Tu veux le rendre fou...