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 Fentes de Young dans l'eau

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MessageSujet: Fentes de Young dans l'eau   Sam 6 Juin - 12:31

Bonjour,

Je sais que l'expérience des fentes de Young a déjà été réalisée dans l'eau, je ne retrouve plus le lien.

En première approximation, on peut utiliser simplement la mécanique ondulatoire.

On obtient, comme dans le cas usuel, (D >> a), des franges d'interférences espacées d'un intervalle i = λ.D/a, avec :

λ : longueur d'onde de la lumière monochromatique
D : la distance entre le mur et l'écran
a : la distance qui sépare les 2 fentes

La vitesse de la lumière dans l'eau est ralentie d'un facteur n = 1,33 (indice de réfraction du milieu), soit environ 225000 km/s.

Problème :

Si l'on réalise l'expérience à l'aide de photon uniques, on ne peut plus utiliser la mécanique ondulatoire :

On va voir se dessiner "au fur et à mesure" les franges d'interférences matérialisées par l'impact de chaque photon individuel sur l'écran, et il faut utiliser la Mécanique Quantique.

Comment concilier le fait que l'on continue d'observer des franges d'interférences, (espacées par un intervalle 1,33 fois plus petit, certes), alors même que les photons ne sont plus "isolés", puisqu'ils sont "perturbés" par le milieu, au point d'affecter leur vitesse "moyenne" (interaction des photons avec les molécules d'eau, absorption, et réémission..)
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André Lefebvre
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MessageSujet: Re: Fentes de Young dans l'eau   Sam 6 Juin - 18:18

C'est probablement que la vitesse "moyenne", c'est-à-dire que les "interactions" du photon avec les molécules (absorption et réémission), ne représente pas une vitesse altérée du photon mais une altération de la durée du trajet total due à ces "interactions". La déviation se retrouve alors dans intervalle de 1,33 plus petit que "hors de l'eau".
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MessageSujet: Re: Fentes de Young dans l'eau   Sam 6 Juin - 20:56

Je vous remercie pour votre intérêt, mais la question n'est pas là.
La question portait sur l'interprétation de l'apparition de franges d'interférences.

La théorie en vigueur pour traiter ce problème s'appelle la Mécanique Quantique.
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André Lefebvre
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MessageSujet: Re: Fentes de Young dans l'eau   Dim 7 Juin - 0:22

D'accord; merci. J'étais resté accroché sur:

Citation :
La vitesse de la lumière dans l'eau est ralentie d'un facteur n = 1,33 (indice de réfraction du milieu), soit environ 225000 km/s.
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MessageSujet: Re: Fentes de Young dans l'eau   Dim 7 Juin - 14:34

Bon, pour résumer :

Dans l'expérience ordinaire, si l'on "interagit pas" avec les photons, c.à.d., si on n'essaie pas de les localiser, de faire une mesure, on a des franges d'interférence.
On connaît, pas de problème.

Si l'on cherche à les mesurer, si l'on "interagit" avec les photons, notamment pour savoir par quelle fente ils passent, les photons ne se comportent plus comme des ondes, mais comme des billes,  il y a destruction des franges d'interférences.
On connaît, pas de problème.

Ici, on est dans l'eau : réduction de la vitesse moyenne, donc interactions inévitables avec le milieu, et pourtant, pas de destruction des franges d'interférence.
Voilà le sujet de réflexion.

A noter que même dans l'air, où l'indice n'est qu'approximativement égal à celui du vide, la lumière est ralentie, (même si c'est négligeable) et interagit avec les molécules..
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André Lefebvre
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MessageSujet: Re: Fentes de Young dans l'eau   Dim 7 Juin - 16:55

Citation :
Ici, on est dans l'eau : réduction de la vitesse moyenne, donc interactions inévitables avec le milieu, et pourtant, pas de destruction des franges d'interférence.
Voilà le sujet de réflexion.

Sujet de réflexion intéressant. On doit donc s'appuyer sur le seul fait établi qui est: "On obtient, comme dans le cas usuel, (D >> a), des franges d'interférences espacées d'un intervalle i = λ.D/a". Du moins c'est ce qu'il me semble; car c'est la seule différence réelle entre les deux expériences.
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MessageSujet: Re: Fentes de Young dans l'eau   Dim 7 Juin - 17:03

@André Lefebvre a écrit:
On doit donc s'appuyer sur le seul fait établi qui est: "On obtient, comme dans le cas usuel, (D >> a), des franges d'interférences espacées d'un intervalle i = λ.D/a".  Du moins c'est ce qu'il me semble; car c'est la seule différence réelle entre les deux expériences.

Non, ce n'est pas ça le cas usuel, et non pour la suite également Shit
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André Lefebvre
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MessageSujet: Re: Fentes de Young dans l'eau   Dim 7 Juin - 17:33

Je ne saisis pas la raison de votre "non ce n'est pas ça le cas usuel".

Ce que j'ai compris de votre premier message est qu'en utilisant la mécanique ondulatoire, on obtient le même résultat qu'en utilisant la mécanique Quantique.

Citation :
Comment concilier le fait que l'on continue d'observer des franges d'interférences, (espacées par un intervalle 1,33 fois plus petit, certes), alors même que les photons ne sont plus "isolés", puisqu'ils sont "perturbés" par le milieu,

Je ne vois pas vraiment de différence entre un photon "perturbé" et un photon "non perturbé" si les résultats qui s'en suivent sont identiques et surtout si on considère que la vitesse du photon lui-même reste toujours la même malgré que son trajet fut "rallongé" par les "perturbations" produites par les molécules d'eau  (absorption, réfraction réémission). Le temps total employé ne devient alors qu'une conséquence de la "distance" parcourue. "Distance" ici employé comme "participation au nombre d'événements" car la vitesse de la lumière est un invariant relativiste.


Dernière édition par André Lefebvre le Dim 7 Juin - 19:01, édité 1 fois
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MessageSujet: Re: Fentes de Young dans l'eau   Dim 7 Juin - 18:28

@André Lefebvre a écrit:
Je ne saisis pas la raison de votre "non ce n'est pas ça le cas usuel".

Voilà ce que j'ai dit.
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André Lefebvre
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MessageSujet: Re: Fentes de Young dans l'eau   Dim 7 Juin - 19:02

Merci, j'ai corrigé. Mais qu'advient-il de ma réponse?

Ouf! Ça été long mais j'ai enfin compris votre question. Veuillez m'excuser.

Pourquoi les interférences ne sont pas détruite dans l'eau comme dans l'air?

Très étonnant mais un autre "fait" indéniable.
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MessageSujet: Re: Fentes de Young dans l'eau   Mar 9 Juin - 17:40

@André Lefebvre a écrit:

Ouf! Ça été long mais j'ai enfin compris votre question.

Absolument pas.

Citation :
Veuillez m'excuser

Je vous excuse.
Pour discuter de mécanique quantique, il faut avoir étudié (au moins un peu) la mécanique quantique.
Tout comme il faut avoir étudié (au moins un peu) la cosmologie, pour parler de cosmologie...

Citation :
Pourquoi les interférences ne sont pas détruite dans l'eau comme dans l'air?

Ce n'est pas tant que la question ne soit pas celle-ci, qui soit choquant, mais que celle que vous formulez n'a pas lieu d'être posée, puisque vous citez une comparaison totalement erronée.

Citation :
Très étonnant mais un autre "fait" indéniable.

C'est tout le contraire qui est indéniable : on a le même phénomène dans l'eau et dans l'air (à la longueur d'onde près).


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MessageSujet: Re: Fentes de Young dans l'eau   Mer 24 Juin - 15:25

Après avoir fait quelques petites recherches de mon côté, l'explication est plus simple qu'il n'y paraît.

Explorer a écrit:
Comment concilier le fait que l'on continue d'observer des franges d'interférences, (espacées par un intervalle 1,33 fois plus petit, certes), alors même que les photons ne sont plus "isolés", puisqu'ils sont "perturbés" par le milieu, au point d'affecter leur vitesse "moyenne" (interaction des photons avec les molécules d'eau, absorption, et réémission..)

Les photons interagissent bien avec le milieu, (l'eau ici, ça pourrait être l'air ou un autre milieu "transparent").
Si tel n'était pas le cas, la vitesse mesurée dans l'eau, dans l'air..etc vaudrait toujours c, et la notion même d'indice de réfraction perdrait tout son sens.

Par contre cette interaction n'est pas de nature à altérer l'état de superposition quantique, pour la simple et bonne raison qu'il n'y a pas de "fuite" d'information.

De la même façon que dans les diverses expériences de "gomme quantique" à choix retardé, telle que celle de Marlan-Scully par exemple, la "gomme" (miroirs semi-transparents) "efface" un état déterminé du photon, de sorte que ce dernier retrouve un état de superposition quantique.

Ici, c'est même beaucoup plus simple, puisque la superposition "initiale" est conservée, et les cartes n'ont besoin d'êtres redistribuées à postériori aux hasard (Marlan-Scully) par une gomme qui a pour effet de rendre indécryptable la lecture des franges d'interférence sans l'envoi d'un signal classique après coup.

La superposition quantique initiale étant sauvegardée, il est logique de continuer d'observer des franges d'interférences.
Elles sont simplement "décalées" dans le temps, et donc dans l'espace.

Il est donc logique d'observer des franges d'interférences.
CQFD


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MessageSujet: Re: Fentes de Young dans l'eau   Aujourd'hui à 11:14

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