Bonjour,

Les articles sur wikipédia étant parfois quelque peu abscons, je me tourne vers vous.

Ainsi mes interrogations sont les suivantes, lorsque parle de la longueur d'onde de la lumière et que l'on associe cela à une couleur, est ce de la fréquence dont l'on parle ?
Et qu'est ce qu'un photon ? Comment sont ils produits, à partir de quoi, comment interagissent-ils avec l'environnements ?
Peut être une relation entre les deux, pourquoi certain photon transmettent une longueur d'onde plutôt qu'une autre ? Puisqu'à priori c'est en rencontrant une surface d'une certaine couleur que la lumière transmet cette couleur, mais pourquoi ? Comment la surface absorbe t-elle les autres couleurs/longueurs d'ondes ? Pourquoi celle çi ?

Pleins d'interrogations pêle-mêle, qui j'espère ne serons pas rédhibitoires à l'obtention d'une réponse.
Merci d'avance.
Jocelyn.

La lumiere peut se voir comme une onde: elle possede alors une longueur d'onde <math>\(\lambda\)</math> (en metre <math>\(m\)</math>), une frequence <math>\(f\)</math> (en Hertz <math>\(Hz\)</math> ou <math>\(s^{-1}\)</math> , une periode <math>\(T\)</math> (en seconde <math>\(s\)</math>) et une vitesse <math>\(v\)</math> (en metre par secondes <math>\(m.s^{-1}\)</math> )!
On voit que la longueur d'onde n'a pas la même unite que la frequence ... ILs ne peuvent pas donc signifier la même chose !

Le dessin de wiki evoque bien la longeur d'onde : http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Wellenlaenge.png
La periode est le temps que l'onde va mettre pour parcourir la longueur d'onde !

Intuitivement si on divise une distance par une vitesse on trouve un temps => <math>\(T = \frac{\lambda}{v}\)</math>

Et puis il faut savoir que <math>\(f= \frac{1}{T}\)</math>

La vitesse de la lumiere est constante dans le vide (et dans l'air.. c'est une approximation) <math>\(v=c\)</math>
Ainsi si une couleur possede une longueur d'onde particuliere, elle possede aussi une frequence particuliere (tu peux facillement etablire une equation du type :<math>\(f(\lambda)\)</math> ou <math>\(\lambda(f)\)</math>

Apres quand on parle de photon c'est que l'on considere la lumiere comme plein de petite boule (sans masse) qui se disperce un peu partout! C'est une vision differente de la vision ondulatoire mais necessaire poru comprendre certain phenomene. Si tu continue tes etudes dans la sciences (prepa scientifique ou fac de science) tu verras que les photon sont produit par des atomes exité qui se desexite en emettant de la lumiere ! C'est la suite du programme de terminal sur les reaction nucleaires.

Concretement, tu exites un atome, celui ci gagne de l'enegie. Le seul moyen qui possede pour evacuer cette energie c'est de produire des photons et docn de la lumiere ! En fonction de l'energie qu'il libere il impose une certain frequence au photon et donc lui impose une longueur d'onde (couleur) ! c'est l'idée global.
Donc la longueur d'onde depend de l'energie depenser lors de l'emission. Lorsque le photon rencontre un obstacle, le photon se desintegre et fournis son energie a l'obstacle ! (typiquement ... un autre atome qui va etre exité ... )

Pourquoi une surface absorbe certaine couleur et d'autre non ? je ne sais pas, je serais tenté de repondre que c'est une histoire de niveau d'energie des atomes ! mais je veux pas dire de betise alors je ne dis rien

Citation

pourquoi certain photon transmettent une longueur d'onde plutôt qu'une autre ?

Il y a une relation, établie par un certain Planck je pense, qui dit

<math>\(E = h \nu\)</math>

ou

<math>\(E = \hbar \omega\)</math>

ou <math>\(\nu\)</math> est ma fréquence, et <math>\(\omega = 2 \pi \nu\)</math> est la fréquence angulaire. <math>\(h\)</math> et <math>\(\hbar = h/{2\pi}\)</math> sont des constantes, nommées constante de planck et constante de planck réduite.

Les photons ont tous une énergie non nulle. Et grâce à la formule de planck, une énergie est directement reliée à une fréquence (et donc une longueur d'onde). Pourquoi les photons ont-ils une énergie différente ? Ca dépend de la façon dont ils ont été "créé". Tu peux voir une photon comme un grain d'énergie "pure" (bien que ça veuille un peu rien dire mais l'idée est là). Si un photon est créé par un atome qui se désexcite (c'est à dire qui se refroidit, en quelque sorte) alors l'énergie du photon est reliée au niveau d'excitation du l'atome. Plus le niveau d'excitation était fort et plus le nouveau est faible, plus le photon sera énergétique.

je sais pas si je suis clair il est tard =( bonne nuit !

Merci à tout deux,

Citation : Hayabusa

Les photons ont tous une énergie non nulle.

Ils ont une masse nulle aussi. Mais ils sont foutu de quoi les cons ?

D'ailleurs, un photon peut ils avoir des spins différents ? Et quels incidences sur son comportement ?

Citation

tu verras que les photon sont produit par des atomes exité qui se desexite en emettant de la lumiere ! C'est la suite du programme de terminal sur les reaction nucleaires.

Concretement, tu exites un atome, celui ci gagne de l'enegie. Le seul moyen qui possede pour evacuer cette energie c'est de produire des photons et docn de la lumiere ! En fonction de l'energie qu'il libere il impose une certain frequence au photon et donc lui impose une longueur d'onde (couleur) ! c'est l'idée global.

En physique quantique on peut établir des liens entre des particules. Ya t il un lien particulier entre un photon et son émetteur ?

Citation

Et grâce à la formule de planck, une énergie est directement reliée à une fréquence (et donc une longueur d'onde).

Citation

Pourquoi une surface absorbe certaine couleur et d'autre non ? je ne sais pas, je serais tenté de repondre que c'est une histoire de niveau d'energie des atomes !

D'où le spectre de la lumière, infrarouge, ultraviolet, Mais quand il s'agit plutot d'émission par rapport à la couleur, je pense pas que ma trousse de couleur rouge soit à une température importante.

De même pour la lumière du soleil, yaurait ils plusieurs ondes différentes dans celles çi de sort qu'elle soit composé de plusieurs couleurs ? Ou... ?

Un photon est un boson, donc a un spin entier.
Pour autant que je sache, celui-ci doit être limité à 1 ou -1, (un spin égal à zéro est incompatible avec une particule de masse nulle).
Après ce spin doit avoir une relation avec la polarisation de la lumière, mais le je sais pas du tout comment ça se passe.

Sinon qu'entends-tu par lien entre une particule et son émetteur?

Attention il y a deux raison totalement différentes pour qu'un objet émette des photons (j'entends sans réaction particulière qui émettrait de la lumière): l'émission du corps noir, et la réflexion.

L'émission du corps noir dit que tout objet émet des photons selon sa longueur d'onde. A température ambiante, la longueur d'onde est dans les infra-rouge, donc tu ne peux pas voir ce rayonnement avec tes yeux.

Après la réflexion, et c'est ce qui fait que ta trousse est d'une certaine couleur.
Cela est du au matériau(x) dont elle est composé qui ont notamment comme propriétés d'absorber ou non certaines longueurs d'onde (ta trousse étant opaque, rien ne passe à travers dans le visible), et d'en renvoyer certaines (ici, principalement les rouges).

Pour ce qui est du soleil, bien sur qu'il n'émet pas dans une seule longueur d'onde:
http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim [...] pectreRS.html
Ici tu voit non seulement les longueurs d'onde émises par le soleil (courbe rouge en haut), mais aussi comment certains composants de l'atmosphère filtrent certaines longueurs d'onde.

Citation : epso

L'émission du corps noir dit que tout objet émet des photons selon sa longueur d'onde.

Comment un objet peut il avoir une longueur d'onde ?

Citation : epso

qui ont notamment comme propriétés d'absorber ou non certaines longueurs d'onde

Et comment font ils ?

Le soleil est composé de plusieurs elements chimique (principalement l'hydrogene et de l'helium). Le soleil agis comme une sorte de reacteur nucleaire et produit en continue de l'energie qui exite tous ses atomes ! Ainsi tous les atomes du soleil emettent des photons !

La lumiere du soleil est constitué des photons produient par l'hydrogene, l'helium ... ).
Voici le spectre d'emission de l'helium et l'hydrogene : http://www.collegejeanjaures.com/pages [...] /spectres.jpg (y a le sodium aussi)


Pour le lire c'est (en gros): tu exites un peu l'hyrdogene, il emet du bleu, tu l'exites un peu plus il va emetre du cyan et peut etre du bleu si tu l'exites encors plus il va emettre du vert turquoise et peu etre du bleu et du cyan et si tu l'exite encore plus il va emetre du rouge et peut etre les couleurs precedante ! On peut retrouver ca grace a al formule de planck.

Donc pareille poru l'hydrogene et pour tous les autre composants du soleil !

Ainsi tous les spectre d'emission du soleil se superpose et on obtiens ca : http://www.astrosurf.com/luxorion/Phys [...] ectre1817.jpg ou plus exactement http://www.lesia.obspm.fr/perso/jean-m [...] rum_color.jpg

La lumiere percu est la somme de ces couleurs : (en gros blanche-jaune )

donc oui la lumiere emise par le soleil est le resultat de beaucoup d'onde ! de longueur d'onde differente !

En faite la lumiere est dans le cas general polychromatique (composer de plusieurs couleur pure). Les ampoules et autres emetent des spectres composé des spectres des gaz present dans l'ampoule.

Les laser sont pas contre un bonne exemple de lumiere monochromatique: le laser emet qu'une longueur d'onde !

A prendre avec des pincettes (car je suppose je ne suis pas sur):

La theorie des quanta dis que l'energie ne peut etre echanger que par paquet ! en gros tu a le droti d'echange une energie de 3J et de 5J mais pas de 3.1 ou 3.2 ou ... ou 4.9 ! c'est impossible A aprt que c'est au niveau atomique et que c'est des quantité d'enrgie beaucoup plus faible

Chaque atomes peut donc recevoir ou emettre que des quantitées precise d'energie ! (c'est pour ca que sur les spectre tu as des raies, a chaque raie de lumiere correspond une quantité precise d'energie) (ca c'est pas de moi c'est officiel )

la ou je suppose c'est quand je dis: " si ta trousse est rouge c'est que les atomes la constituant peuvent absorber les photons d'une certain longueur d'onde (donc d'une energie precises) mais ne sont pas "autorisé" a prendre l'energie des photon rouge qui ne corresponde pas a un niveau d'enrgie correct pour eux ! Donc les photon rouges ne sont pas absorbé ! ils sont renvoyé ! mais c'est qu'un supposition !

Citation : lunastix

Comment un objet peut il avoir une longueur d'onde ?

Un objet émet de la lumière en fonction de sa température. Plus exactement, il produit un spectre lumineux, continu (qui ressemble à la courbe de notre ami Vael pour l'emission solaire). Ce spectre provient des désexcitations permanentes des atomes et molécules qui se percutent et s'entrechoquent, l'énergie étant évacué sous forme de radiations (ou de photons, ou de lumières si tu préfères). Tu peux retenir que plus un objet est chaud plus il va émettre un rayonnement énergétique/de fréquence moyenne élevée/de faible longueur d'onde. Sur la courbe, il est à noter que la loi de Wien permet de lier la température et la longueur d'onde du maximum d'émission par la formule (bien pratique) : <math>\(\lambda_{max}.T = 2,98.10^{-3} m.K\)</math> (je te laisse deviner ce qui arriverait si tes yeux, au lieu d'être limité à 400-800 nm étaient centrés autour de 10 micromètres...).

Ne tiens pas compte de ce que dis Vael à ce titre : la moitié de son post est faux. Les raies d'émission (ou d'absorption) de l'hydrogène et l'hélium ne sont pas à l'origine du rayonnement de corps noir qui vient bien de l'excitation globale des atomes (ça serait du plomb à la même température t'aurais pratiquement la même couleur), mais à l'origine des raies d'absorption que tu peux voir sur les différents spectres qu'il donne (c'est à dire les petits traits noirs sur les spectres). En effet, ces raies correspondent à une longueur d'onde, donc une énergie, qui correspond à l'énergie d'excitation ou de désexcitation des électrons des atomes d'hydrogène. Lorsqu'un photon possédant cette énergie entre en contact avec l'atome, il peut être absorbé (d'où les raies d'absorption), et lorsque cet atome est excité, il peut se désexciter en émettant un photon possédant cette énergie (d'où les raies d'émission).

Comme tu peux le voir, la matière peut absorber des photons pour peu que leur énergie corresponde à celle pour qu'un électron passe d'un niveau atomique à un autre. C'est en partie cela qui peut expliquer que lorsque la lumière entre en contact avec ta trousse, la partie la plus énergétique est absorbée via le chauffage de celle-ci à travers des changements de niveaux atomiques, moléculaires et que sais-je de forte probabilité, alors que la partie la moins énergétique (le rouge) va être diffusée car les molécules qui composent ta trousse ne présentent pas les différences de niveaux atomiques nécessaires à l'absorption pure et simple.

EDIT : Loi de Wien et pas loi de Stefan bordel...

owned xD bon juste pour savoir freudqo. Ce que j'ai dis qui est faux c'est que la lumiere du soleil vie des desintegrations (alors qu'en vrai elle est principalement emis par l'emission du corp noir ) ?

Ou y a un truc plus theorique ou j'ai faux ? (ce qui m'embeterait plus :s )

Les réactions de fusion se produisant dans le cœur du soleil sont très énergétiques et produisent uniquement des photons trop énergétiques pour être visible (rayonnements X et gamma).

C'est donc la couche la plus extérieure qui sous l'effet de la chaleur provenant du centre, va rayonner la lumière que nous voyons.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Soleil#Le_c.C5.93ur_ou_noyau

Mais tout de même. Si son énergie et masse sont nulles, il est foutu de quoi ce fourbe de photon ?

Un photon possède une quantité de mouvement :
P = hv/c

Sa masse n'est pas nulle, elle est inconnue, on sait que si elle existe elle est inférieure a 10^-50kg

Pour info les photons peuvent avoir un effet mécanique (cf les voiles solaires)

Citation : Tadzoa

Sa masse n'est pas nulle, elle est inconnue, on sait que si elle existe elle est inférieure a 10^-50kg

En physique théorique, la masse des photons est nulle. S'il s'avère qu'elle ne l'est pas, il faudra repenser pas mal de chose. Il est un peu péremptoire d'affirmer "sa masse n'est pas nulle".

Citation : Tadzoa

Sa masse n'est pas nulle, elle est inconnue, on sait que si elle existe elle est inférieure a 10^-50kg

Il y a pas mal de trucs faux dans ce thread. Mais bon passons. Je reviens juste là-dessus pour éviter du trolling massif.

Les théories utilisées actuellement et considérées comme valides supposent toutes que le photon a une masse nulle. Un changement de ce "paramètre" aurait des conséquences désastreuses sur presque tout ce que l'on sait actuellement. En particulier, en relativité et en physique quantique qui sont deux théories qui n'ont encore jamais été prise en défaut.

Ce n'est évidemment pas suffisant. Il faut donc faire des expériences pour tester ça. Toutes les expériences effectuées jusqu'à maintenant ont montré que le photon ne pouvait pas avoir une masse supérieure à <math>\(10^{-15}~eV = 10^{-51}~kg\)</math> soit <math>\(10^{-24} = \underbrace{0.00000 .... }_{24 zeros}1\)</math> fois la masse d'un seul atome ! On ne pourra jamais être sûr expérimentalement que la masse est exactement <math>\(0\)</math>, mais en tout cas, elle est faible.

Donc pour venir avec une théorie basée sur un photon massif il faut en avoir dans le pantalon si je puis dire...

Pour essayer de développer un peu le contenu des posts précédents :
Il y a une relation importante en relativité restreinte à connaître :
<math>\(E^2 = p^2c^2 + m^2c^4\)</math>
où <math>\(E\)</math> est l'énergie d'une particule, <math>\(p\)</math> sa quantité de mouvement (ou impulsion, pas besoin de chipoter ici), <math>\(m\)</math> sa masse et <math>\(c\)</math> la vitesse de la lumière.

C'est valable pour toutes les particules réelles, le photon en particulier qui a <math>\(m = 0\)</math> donc <math>\(E = pc\)</math> et ça explique pourquoi son énergie est non-nulle malgré une masse nulle.
On peut ré-exprimer ça avec la relation de Planck qui stipule une relation entre l'énergie d'un photon (le même <math>\(E\)</math>) est sa fréquence notée <math>\(\nu\)</math> : <math>\(E = h\nu\)</math> (<math>\(h\)</math> constante de Planck).

Selon la relation de de Broglie (plus générale et fondamentale) qui établit la dualité onde-corpuscule, on associe à chaque particule une longueur d'onde <math>\(\lambda\)</math> telle que <math>\(\lambda = \frac{h}{p}\)</math>.
Dans le cas de notre photon, on retrouve donc nos petits : <math>\(E = pc = \frac{hc}{\lambda} = h\nu\)</math> (on utilise la relation classique pour les ondes électromagnétiques, <math>\(\lambda = \frac{c}{\nu}\)</math>).

La masse du photon est à peu près universellement admise comme nulle. Si sa masse n'était pas nulle, on ne pourrait pas se contenter de deux états de polarisation (transverses, gauche et droite) mais aurait aussi un degré de polarisation supplémentaire (longitudinal). Ou autrement dit, on aurait pas seulement comme spin possible +1 et -1 mais aussi 0. J'imagine qu'on s'en rendrait compte.
Et puis l'interaction électromagnétique n'aurait plus une portée infinie (c'est peut-être d'ailleurs comme ça qu'on contraint la masse du photon).

Mais il y a certaines théories de gravité quantique (que je ne comprends pas) avec des photons massifs. Ils ont du plus ou moins réussir à se débarrasser des obstacles de principe ci-dessus. Il y a même des gens qui commencer à chercher la signature d'effets dus à des photons massifs dans des sursauts gamma (sans succès pour l'instant).

"Et puis l'interaction électromagnétique n'aurait plus une portée infinie (c'est peut-être d'ailleurs comme ça qu'on contraint la masse du photon)."

L'interaction éléctromagnétique est véhiculée par les photons ? o.O
Enfin, non c'est pas possible. J'ai mal compris, pourrait tu rééxpliquer ?

Oui, l'interaction électromagnétique est véhiculée par les photons.
L'interaction des particules chargée entre elles au niveau le plus fondamental est décrite par l'électrodynamique quantique (souvent abrégé QED). C'est une vision renouvelée de l'électromagnétisme de Maxwell : on passe de la vision du champ électromagnétique présent partout à un échange continu de photons virtuels (les "bosons de jauge" de l'électromagnétisme) entre particules chargées.

Mais, hum, je pense que c'est vraiment pas facile à comprendre. :/
Ce sont des explications assez pointues, j'explique pas forcément la base en disant ça et je peux pas prétendre faire un cours sur la QED.

Arf, ça veut dire que l'interaction éléctromagnétique n'est pas instantanée et qu'elle se propage ?
Et y a t il une relation entre corde et photon ?

Elle n'est pas instantanée, non. Mais ce n'est pas une nouveauté de la QED.
J'ai peut-être pas été très clair avec mon "champ électromagnétique présent partout" : un objet ne peut de toutes façons pas influer en dehors de son cône de lumière, et il y a de toutes façons un temps de propagation.

Et il n'y a pas de relation spéciale entre corde et photon (à part concernant l'équation d'onde, qui est quelque chose de très général qui s'applique aussi bien à une corde (dans le cas parfait et sans raideur il me semble) qu'à la propagation du champ électromagnétique (en partant des équations de Maxwell)). En tout cas, si c'est ça que tu voulais dire, aucun rapport avec la théorie des cordes.

Dac thx Elentar.
J'pense que ça commence à dériver donc je mets en résolu. Merci à tous.