Vie et mort d' UN photon

[HUMAN GO TOO]

Questions bêtes qui appellent des réponses intelligentes :

 

Que devient un photon qui frappe notre rétine ?

 

- Réponse 1 : Il meurt et disparait purement et simplement ?

 

- Réponse 2 : Il rebondit et repart ?

 

- Réponse 3 : Il se transforme ( en énergie s’ il est corpuscule ou en matière s’ il est ondulatoire ) pour respecter E= mc2 ?

 

- Réponse 4 : autre suggestion ?

 

__________________________________

 

Si nous sommes 2 ou 3 astronomes à regarder la même chose , les photons qui entrent dans mon œil , sont ils les mêmes que ceux qui frappent l’ œil de mes voisins , selon le principe de passage par tous les chemins , ou bien voyons nous chacun des photons différents ?

__________________________________

 

Ces photons traversent , pour venir , des nuages de gaz moléculaires , composés de différents matériaux !

 

Ce qui va donner les fameuses raies sombres dans le spectre . Mais chaque photon peut frapper un matériau différent !

 

L’ ensemble du faisceau qui nous parvient peut – il avoir un spectre total différent des spectres individuels de ses composants ?

 

Ce spectre , nous parvenant par exemple d’ une étoile est-il un spectre représentant une « moyenne » des spectres composants ?

 

_____________________________________

 

Merci de vos « lumières » !

[Jeff Hawke]

Réponse 4 (autre suggestion) : Les photons n'existent pas.

[HUMAN GO TOO]

Réponse 4 (autre suggestion) : Les photons n'existent pas.

 

Un peu court , non ?

 

Quelques définitions :

 

- " Le photon est la particule qui compose les ondes électromagnétiques, des ondes radio aux rayons gamma en passant par la lumière visible."

 

Bon , mais alors qu' est ce qu' une "particule" ?

 

- " En physique, une particule est un composant de la matière" !

 

Ok , donc la matière est composée de quelque chose qui "n' existe pas" ! ( Jeff dixit )

 

Mais , on peut lire aussi :

 

- " De plus, l’énergie et la quantité de mouvement (pression de radiation) d’une onde électromagnétique monochromatique sont égales à un nombre entier de fois celles d’un photon."

 

Soit un nombre entier de fois . . . . . RIEN ! Donc " l’énergie et la quantité de mouvement" n' existent pas !

 

Non , décidément , c' est un peu court !

[Jeff Hawke]

Non , décidément , c' est un peu court !

 

C'est peut-être un peu court, mais c'est ainsi...

 

Les définitions que tu donnes sont des représentations abstraites pour expliquer, décrire, ou prédire des phénomènes. Je pense que c'est important de ne pas le perdre de vue, quand on se pose des questions sur le "devenir" du photon par exemple.

[christel]

on perçoit la lumière mais le photon n'existe pas...

moi pas comprendre

moi QI d'huître

[ArthurDent]

Questions bêtes qui appellent des réponses intelligentes :

Je m' y colle, voilà comment je vois les choses, en admettant que le photon est réel, histoire de faire une réponse plus riche que celle de Jeff,qui n' est pas fausse, mais est un peu trop zen.

 

Que devient un photon qui frappe notre rétine ?

 

- Réponse 1 : Il meurt et disparait purement et simplement ?

Non, parce que :

1) Aucune théorie n' attribue la qualité de vivant au photon, il ne peut donc pas mourrir.

2) S'il "disparaissait purement et simplement", on ne le verrait pas.

En physique classique, à cause de la conservation de l' énergie, rien ne peut "disparaître purement et simplement". En physique quantique, c'est un peu plus cool, si l' énergie est assez faible et/ou l'intervalle de temps considéré assez court, des trucs peuvent "disparaître". Mais, corrolaire, des trucs peuvent aussi "apparaître". La probabilité que ça arrive pour un photon visible, est plutôt faible (au sens usuel: "impossible")

 

- Réponse 2 : Il rebondit et repart ?

Possible. Dans ce cas on ne le voit pas.

 

- Réponse 3 : Il se transforme ( en énergie s’ il est corpuscule ou en matière s’ il est ondulatoire ) pour respecter E= mc2 ?

Le photon est à la fois corpuscule et onde. Ou plutôt ni l' un ni l' autre.

- Réponse 4 : autre suggestion ?

Il est absorbé par un atome de la rétine, ce qui modifie l' état d'un électron de cet atome, déclenchant un processus qui finit en perception si d'autres photons frappent encore/ont déjà frappé la même zone de la rétine (on "voit" le photon, l' oeil est un organe très sensible, il ne faut pas beaucoup de photon pour voir la lumière).

Ou bien, il traverse la rétine sans interagir avec (improbable, mais possible).

 

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Si nous sommes 2 ou 3 astronomes à regarder la même chose , les photons qui entrent dans mon œil , sont ils les mêmes que ceux qui frappent l’ œil de mes voisins , selon le principe de passage par tous les chemins , ou bien voyons nous chacun des photons différents ?

__________________________________

Non. Le "passage par tous les chemins" ne concerne que l' espace-temps entre la source et le détecteur. Au niveau du détecteur, ou de la source, le photon est "relocalisé". Si il est vu par la rétine de Alain, il ne sera pas vu par la rétine de Bernard.

 

Ces photons traversent , pour venir , des nuages de gaz moléculaires , composés de différents matériaux !

 

Ce qui va donner les fameuses raies sombres dans le spectre . Mais chaque photon peut frapper un matériau différent !

 

L’ ensemble du faisceau qui nous parvient peut – il avoir un spectre total différent des spectres individuels de ses composants ?

les "composants" du faisceau (les photons) sont "monochromatiques" : un photon possède une seule fréquence, qui dépends de son énergie. Donc oui, le spectre total est très différent du spectre des composants.

Ce spectre , nous parvenant par exemple d’ une étoile est-il un spectre représentant une « moyenne » des spectres composants ?

Non, c'est la somme des spectres composants.

Modifié 23 avril 2011 par ArthurDent

[Alcofribas]

Questions bêtes qui appellent des réponses intelligentes :

 

Que devient un photon qui frappe notre rétine ?

...

 

L'entité fondamentale est le champ électromagnétique, mais beaucoup de gens ont l'impression de mieux comprendre en se représentant des grains de lumières, particules appelées "photons", alors que leur description, en terme d'opérateur quantique de création/annihilation, est bien plus complexe que les équations de Maxwell.

A mon avis, ce langage "photons" engendre plus souvent des images mentales complètement fausses qu'une compréhension de ce qu'est la lumière.

En ce moment, je passe mon temps à reprendre des commerciaux qui veulent faire les malins en parlant de "photons" (pour vendre des systèmes d'éclairage!).

En astro amateurs, on parle volontiers d'"entonnoir à photons" pour qualifier de gros téléscopes, mais c'est évidemment une image poétique.

 

Techniquement: on peut se risquer à parler de "photon" dans des processus de détection quantique, les photons peuvent effectivement être créés et détruits, ça doit être le cas au niveau de la rétine, les photons arrachent des électrons aux atomes.

Ptit sujet de réflexion : le photon n'acquiert une existence que lorsqu'il est détecté, mais la détection implique justement sa destruction...

Comme celà est-il possible ?

Bienvenu dans le monde passionnant de l'optique quantique

[Alarcon yves]

Bonjour, intéressante question, comme réponse (très très courte), enfin c'est pas une réponse , avant de connaitre la vie et mort d'un photon, il faudrait savoir déjà ce qu'est un photon , personnellement je ne le sais pas (mais je suis pas une lumière) ce qui explique peut être cela .

Yves.

[ArthurDent]

Ptit sujet de réflexion : le photon n'acquiert une existence que lorsqu'il est détecté, mais la détection implique justement sa destruction...

Comme celà est-il possible ?

Il serait plus juste, il me semble, de dire qu'il n' acquiert une existence que lorsqu' il intéragit (à l' émission comme à l' absorption). S'il "existe" lors de la détection, alors il "existe" aussi à l' émission.

[HUMAN GO TOO]

Il est absorbé par un atome de la rétine, ce qui modifie l' état d'un électron de cet atome, déclenchant un processus qui finit en perception

 

Voilà une explication plus comprèhensible par ma " cervelle de bigorneau" !

 

Pour être plus "terre à terre" , on s' aperçoit tous les jours qu' une tapisserie ou un mur peint sera plus "délavé" autour d' un tableau , par exemple que "sous" le tableau ! L' explication traditionnelle étant que la lumière fait "passer" les couleurs !

Cette "décoloration" résulte - t' elle du même principe de "modification" de l' état des atomes composants la couleur du revêtement ? Je suppose que oui !

 

Non. Le "passage par tous les chemins" ne concerne que l' espace-temps entre la source et le détecteur. Au niveau du détecteur, ou de la source, le photon est "relocalisé". Si il est vu par la rétine de Alain, il ne sera pas vu par la rétine de Bernard.

 

 

Il existe donc une probabilité "non nulle" que Bernard ne voie pas les mêmes choses qu' Alain ?

 

Merci pour ces éléments de réponse !

[Alcofribas]

Il serait plus juste, il me semble, de dire qu'il n' acquiert une existence que lorsqu' il intéragit (à l' émission comme à l' absorption). S'il "existe" lors de la détection, alors il "existe" aussi à l' émission.

Oui, tout à fait, c'est plus symétrique et consistent avec ce que j'ai écrit au dessus sur la création/annihilation.

 

Pour être plus "terre à terre" , on s' aperçoit tous les jours qu' une tapisserie ou un mur peint sera plus "délavé" autour d' un tableau , par exemple que "sous" le tableau ! L' explication traditionnelle étant que la lumière fait "passer" les couleurs !

Cette "décoloration" résulte - t' elle du même principe de "modification" de l' état des atomes composants la couleur du revêtement ? Je suppose que oui !

L'exposition à la lumière, en particulier aux UV, peut activer des réactions chimiques, en cassant des liaisons moléculaires.

 

A+

[HUMAN GO TOO]

D' autres lectures laissent supposer une "existence tangible" du photon !

 

"En 1916 , Einstein montre que, si la loi de Planck du rayonnement du corps noir est exacte, les quanta d'énergie doivent aussi transporter une impulsion p = h / λ, ce qui en fait des particules à part entière."

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"L'expérience de Compton donne une existence plus tangible au photon, puisque ce dernier montre que la diffusion des électrons par les rayons X s'explique bien en attribuant au photon le moment cinétique prédit par Einstein."

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"Cependant, des expériences de diffusion Compton plus précises montrent que l'énergie et l'impulsion sont conservées extragénéralement bien lors des processus élémentaires, et aussi que le recul de l'électron et la génération d'un nouveau photon lors de la diffusion Compton obéissent à la causalité à moins de 10ps près."

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"Depuis cette époque, et surtout grâce à l'invention du laser, les expériences confirment de manière de plus en plus directe l'existence du photon et l'échec des théories semi classiques. Il est surtout devenu envisageable de mesurer la présence d'un photon sans l'absorber, démontrant ainsi de manière directe la quantification du champ électromagnétique, de sorte que la prédiction d'Einstein est reconnue comme prouvée."

[Alcofribas]

...

"... Il est surtout devenu envisageable de mesurer la présence d'un photon sans l'absorber, démontrant ainsi de manière directe la quantification du champ électromagnétique, de sorte que la prédiction d'Einstein est reconnue comme prouvée."

 

C'est surtout celà qui pourrait être éventuellement être probant, pas les arguments précédents.

Exemple: en physique du solide, on manipule bien des quantas d'énergie de vibration appelés "phonons", qui ont aussi une énergie, quantité de mouvement, etc., qui sont en fait des particules bien fictives.

[Jeff Hawke]

histoire de faire une réponse plus riche que celle de Jeff,qui n' est pas fausse, mais est un peu trop zen.

 

C'était pour insérer dès le début du débat un salutaire doute ontologique, dans l'intérêt de la raison.

 

(on "voit" le photon, l' oeil est un organe très sensible, il ne faut pas beaucoup de photon pour voir la lumière).

 

Un seul en fait, il me semble. Mais on ne le "voit" pas On voit "ce" dont il est le messager.

 

S'il "existe" lors de la détection, alors il "existe" aussi à l' émission.

 

C'est le même moment, pour lui.

 

Il existe donc une probabilité "non nulle" que Bernard ne voie pas les mêmes choses qu' Alain ?

 

Bernard ne voit JAMAIS la même chose qu'Alain, puisque la perception est construite par chaque sujet voyant.

 

D' autres lectures laissent supposer une "existence tangible" du photon !

 

Tangible dans le cadre de la théorie.

[iksarfighter]

Détection (interaction) ne veut pas obligatoirement dire destruction si ?

[Jeff Hawke]

Surtout s'il n'y a rien à détruire...

[jarnicoton]

1) Le photon est un enfant monstrueux de la physique galiléenne.

2) Le photon gamma étant émis par le noyau atomique est le plus criminel (et en plus, c'est vrai).

3) Le photon ne peut être réduit à ses qualités ondulatoires et corpusculaires.

4) Dépourvu de masse au repos, le photon se comporte comme le skieur nautique : ou il avance, ou il disparaît.

5) Le photon frappant la rétine n'est pas détruit. Il y reste piégé indéfiniment (en dérogation au point 4), d'où les "impressions de déjà vu". Cela n'a rien d'incroyable : une pupille d'ouverture moyenne 3 mm pendant 15 heures par jour dans un flux de lumière de 1 kW/m² reçoit en 80 ans une énergie de 3 kWh, ce qui par mc² ne représente qu'un apport massique infime et compatible avec le piégeage. Je parie que vous n'étiez pas nombreux à avoir fait ce calcul.

Modifié 23 avril 2011 par jarnicoton

[Ygogo]

(...) Le photon frappant la rétine n'est pas détruit. Il y reste piégé indéfiniment (en dérogation au point 4), d'où les "impressions de déjà vu". Cela n'a rien d'incroyable : une pupille d'ouverture moyenne 3 mm pendant 15 heures par jour dans un flux de lumière de 1 kW/m² reçoit en 80 ans une énergie de 3 kWh, ce qui par mc² ne représente qu'un apport massique infime et compatible avec le piégeage. Je parie que vous n'étiez pas nombreux à avoir fait ce calcul.

 

Bonjour

 

Penses-tu vraiment ce que tu écris,

ou veux-tu juste lancer une polémique (après tout, c'est un jeu comme un autre),

ou veux-tu simplement tester la capacité critique des lecteurs du forum face à des hypothèses douteuses présentées comme des affirmations ?

 

Déjà une remarque "pratico-pratique" : pour recevoir 1 kW/m² il faut regarder le Soleil à peu près "en face". Et là, ça ne va pas durer 80 ans, tu auras probablement une belle cataracte avant...

 

A plus tard...

[iksarfighter]

Un scotome très rapide...

[salviati]

Lire éventuellement ceci

[jarnicoton]

Non, je n'ai pas pensé que cela pourrait être pris au sérieux.

[christel]

Un scotome très rapide...

 

vi, un des meilleurs moyens de se griller la rétine... à vie

[Ygogo]

Non, je n'ai pas pensé que cela pourrait être pris au sérieux.

 

Ouf, je suis rassuré

 

Merci d'avoir pris le temps de préciser, je dois avoir le sens de l'humour atteint d'ophtalmie galopante

[Eudoxe]

- Réponse 3 : Il se transforme

 

Je pense qu'il s'agit de la réponse "la moins fausse".

 

(autre suggestion) : Les photons n'existent pas.]

 

Tout le problème effectivement, c'est le statut de ce sur quoi porte notre discours qui est nécessairement "chosifiant". Je suis assez d'accord avec Jean Bricmont lorsqu'il dit :

 

il ne faut pas oublier qu’en mécanique quantique il n’y a ni boson, ni fermion, ni champ, ni spin, ni quoi que ce soit… Il n’y a aucune propriété. Il y a simplement, si on la prend littéralement, des recettes qui vous disent ce qui se passe lorsque vous faites des manipulations en laboratoire — point à la ligne....

En fait, ce qui se passe, c’est qu’il y a, en mécanique quantique, tout un langage chosifiant — on dit : ah la particule arrive, elle a une impulsion, un spin, etc… — qui va bien au-delà de l’interprétation littérale, alors que, dans la mécanique quantique, il n’y a rien, il n’y a aucune ontologie.

 

http://www.asmp.fr/travaux/gpw/philosc/rapport2/6-debat_final.pdf

 

Cet avertissement effectué, l'image qui est sans doute la moins trompeuse et la plus riche heuristiquement, c'est de considérer le photon comme une excitation élémentaire du champs électromagnétique, plutôt que comme une particule ayant une individualité propre : l'absorption d'un photon par l'œil est la traduction dans le langage quantique d'un transfert d'énergie entre le champ électromagnétique et nos nerfs optiques : il s'agit d'une forme d'énergie qui se transforme en une autre forme d'énergie. Ce transfert d'énergie a le même statut par exemple que le transfert d'énergie entre deux pendules couplées. Imaginons qu'à l'instant 1, la première pendule est en mouvement et la seconde est immobile. Ce qu'il va se passer, c'est que la première pendule va peu à peu transmettre de l'énergie à la seconde qui va se mettre en mouvement (tandis que le mouvement de la 1ère diminuera). Or spontanément, tu ne poses pas la question de savoir si "l'excitation" de la 1ère pendule "rebondit" ou "meurt", car tu ne considère pas que cette excitation soit une chose : tu dis juste qu'il y a échange d'énergie, que l'énergie mécanique de la première pendule "se transforme" en énergie mécanique de la seconde. C'est exactement la même chose qui se passe pour le champ électromagnétique et pour les nerfs optiques, sauf que l'énergie du champ électromagnétique est quantifiée (remarque : on pourrait également avoir la même description quantique pour des systèmes mécaniques : par exemple, en physique du solide, on considère souvent des systèmes cristallins dont l'énergie de vibration est quantifiée : on a affaire à ce que l'on nomme des "quasi-particules", appelées aussi "phonons" (des quanta de sons!) qui se comportent à tout point de vue comme les particules décrites par la théorie quantique des champs).

[HUMAN GO TOO]

Doù l' intérêt de ma "question bête" du départ :

 

Bon nombre de bouquins , même écrits par les plus "grands" ont une manière de parler des photons , qui les faits paraître "vivants" , "réels" , "tangibles" , "existants" !

 

Ce qui , même pris comme de la "vulgarisation" , ne fait que donner une image fausse de la réalité , et induit en erreur la représentation que l' on peut s' en faire !

 

En tout état de cause , je vous remercie pour ces éclaircissements , et j' espère que cela a profité à d' autres ( ne voulant pas admettre sans froisser ma dignité que je soie le seul "abruti" qui n' avait pas compris l' "inexistence physique" du sieur photon ! )

 

Merci encore !

[christel]

t'inquiètes pas Human, on est deux abrutis

mais contrairement à toi, ma dignité n'en n'a cure

[Leimury]

on perçoit la lumière mais le photon n'existe pas...

moi pas comprendre

moi QI d'huître

 

Toi faire attention.

Si petit chat mort sans l'être, ça pas être raison pour danser avec gros homard.

Homard avoir air gentil mais lui bouffer huîtres, toi pas avouer avoir cuit l'huitre, jamais.

 

Ca me fait penser que je devrais peut être commander un Cheshire...

 

Cherches pas, c'est quantique

 

Entre les machins qui ont deux états en même temps et les bidules qui existent sans exister et sont là tout en étant là bas, je crois qu'il faut des années et des années pour tout piger de toute façon.

 

Ben j'y pige rien non plus

Je sais juste que ça marche pour décrire pas mal de choses pour ceux qui pigent.

 

Bof, vu que je dois pas piloter de synchrotron je ne crois pas que mes lacunes soient bien graves

Modifié 12 mai 2011 par Leimury

[christel]

Grand Wok :D

[Ygogo]

De toute façon Feynmann lui-même a dit (aprsè avoir eu le Prix Nobel pour ses travaux en physique quantique...) quelque chose du genre "ceux qui prétendent avoir compris la physique quantique sont ou bien des naïfs ou bien des menteurs".

 

Je ne prétends pas que cette citation "de mémoire" soit parfaitement exacte, mais je crois que je traduis à peu près correctement l'idée de ce farceur génial qu'était Feynmann !

[Invité Julie Charland]

 

Il est absorbé par un atome de la rétine, ce qui modifie l' état d'un électron de cet atome, déclenchant un processus qui finit en perception si d'autres photons frappent encore/ont déjà frappé la même zone de la rétine (on "voit" le photon, l' oeil est un organe très sensible, il ne faut pas beaucoup de photon pour voir la lumière).

 

Est-ce que cette réponse expliquerait ou complèterait l'explication donnée dans la rubrique ''astronomie astrophysique'' à savoir pourquoi nous ne voyons pas le centre de la Voie Lactée parce que la lumière est ''absorbée'' par la matière interstellaire.

 

Ici, c'est par l'oeil puisqu'elle frappe l'oeil et lorsqu'elle frappe la matière interstellaire, elle est absorbée par la matière interstellaire. Et on dit que la lumière est absorbée parce que l'état de l'électron est modifié?

 

Il est modifié de quelle façon, l'électron?

 

Julie