Que signifie physiquement l’amplitude de la longueur d’onde de la lumière? Qu’est-ce qui oscille avec le temps dans le photon?

Pirate bleu

Que signifie physiquement l’amplitude de la longueur d’onde de la lumière? Qu’est-ce qui oscille avec le temps dans le photon?


Comme l’amplitude de la longueur d’onde des vagues d’eau, cela signifie le déplacement des particules d’eau autour de leur position moyenne.

insatisfait

Cela a peut-être déjà été demandé, par exemple, physics.stackexchange.com/q/19670 répond-il à votre question?

CuriousOne

La réponse à la question « Qu’est-ce qui oscille? » dépend du niveau de modèle physique qui vous intéresse. Il peut s’agir d’un champ électromagnétique, d’une fonction d’onde, etc. Quel niveau d’explication recherchez-vous?

Pirate bleu

Je comprends que le photon a un champ électrique et magnétique oscillant. Le champ électrique et magnétique oscillant a-t-il quelque chose à voir avec la fréquence ou la longueur d’onde de l’onde électromagnétique? … Je me demande quelle est la signification physique de la représentation de l’amplitude lorsque nous dessinons un onde sinusoïdale qui représente une onde em de longueur d’onde particulière.

CuriousOne

C’est l’inverse: on ne peut pas assigner une onde à un seul photon. Au lieu de cela, de nombreux photons forment collectivement une onde électromagnétique classique. Lorsque nous parlons de l’amplitude d’une onde em, nous parlons des amplitudes des champs électriques et magnétiques. La longueur d’onde de la composante électrique et magnétique est la même. La direction des vecteurs des deux champs peut différer ainsi que la phase entre les deux ondes, ce qui explique les différents modes de polarisation de la lumière (linéaire, elliptique ou circulaire).

Pirate bleu

Ce qui rend le champ électrique oscillant

Réponses


 Carl Witthoft

Votre question est assez vague, mais est-ce que cela aide …

L’amplitude des ondes EM est une fonction oscillante complexe, comme vous pouvez le voir sur la page wikipedia . Or, la puissance dans n’importe quelle onde est le carré de l’amplitude, ou plus précisément, le produit de l’amplitude et de son conjugué complexe.
Il s’avère que l’énergie EM est quantifiée, nous pouvons donc attribuer une énergie spécifique à un photon en fonction de sa fréquence.

Si les diagrammes d’ondes de cette page ne répondent pas à toutes vos questions sur la longueur d’onde, la fréquence et l’orientation, veuillez essayer de republier une question plus spécifique.

Pirate bleu

1. L’amplitude du champ électromagnétique dépend-elle de l’énergie qu’il a? 2. La fréquence des photons et l’amplitude sont-elles liées? 3. Qu’est-ce qui fait que les champs EM oscillent en premier lieu?

Pirate bleu

Et merci pour la réponse, elle a dissipé les doutes.


 David Rose

Bien que vous puissiez (comme vous le savez évidemment) considérer le rayonnement électromagnétique comme une particule ou une onde, il est plus facile dans ce cas de le considérer comme une onde.

Comme expérience de pensée, si vous agitez un aimant près d’un morceau de fil, un potentiel électrique sera induit dans le fil. De même, si vous passez du courant à travers un fil, un champ magnétique se produira autour du fil. Vous pouvez reformuler ces deux observations comme suit: « un champ magnétique changeant produit un champ électrique; et un champ électrique changeant produit un champ magnétique. »

Si vous travaillez sur les mathématiques pour décrire ces interactions, vous obtenez essentiellement les équations de champ de Maxwell. En bref, si vous voulez produire une onde électromagnétique, vous commencez par créer un champ électrique qui change dans le temps (par exemple, en faisant passer des électrons d’avant en arrière dans une antenne). Le champ électrique changeant produit un champ magnétique changeant. Le champ magnétique changeant produit à son tour un champ électrique changeant, et cetera. Ainsi, une onde électromagnétique n’est qu’un champ électrique et un champ magnétique bondissant dans l’espace.

Pour enfin répondre à votre question, l ‘ »amplitude » de l’onde est la force des champs électriques et magnétiques impliqués. Ils ne sont pas en unités de distance, tout comme les ondes sonores ou les vagues d’eau.

Pirate bleu

Merci, cela a vraiment aidé. Une autre question: une onde électromagnétique est-elle produite uniquement en faisant passer des électrons d’avant en arrière dans une antenne? La course des électrons produit-elle une photo? Ensuite, chaque circuit électrique devrait émettre des photons, n’est-ce pas?

David Rose

Oui, faire passer des électrons d’avant en arrière dans une antenne produit des ondes électromagnétiques (et donc des photons). Et oui, chaque circuit électronique émet (très faible puissance) des ondes électromagnétiques (et donc des photons). C’est pourquoi les compagnies aériennes vous demandent d’éteindre vos appareils électroniques pendant le décollage et l’atterrissage. La longueur d’onde des ondes EM (photons) émises dépend de la fréquence à laquelle vous faites passer les électrons dans les deux sens, de sorte que les appareils qui ont des horloges internes à (par exemple) 1 GHz produisent des ondes EM avec une longueur d’onde d’environ un pied.


 WetSavannaAnimal aka Rod Vance

Avant que le photon soit absorbé , c’est -à- dire pendant que le champ quantique de photons est dans un état pur à un photon, vous pouvez définir les amplitudes de probabilité suivantes qui spécifient uniquement l’état à un photon:

ϕ E ( r , t ) ϕ B ( r , t ) = = 0 | E ^ + ( r , t ) | ψ⟩ 0 | B ^ + ( r , t ) | ψ⟩ (1)

(1) ϕ E ( r , t ) = 0 | E ^ + ( r , t ) | ψ ϕ B ( r , t ) = 0 | B ^ + ( r , t ) | ψ

et ces amplitudes de probabilité oscillent dans l’espace et le temps comme un champ lumineux classique. Ils ont la signification physique que la densité de probabilité pour détecter destructivement le photon, c’est -à- dire l’ absorber avec un détecteur idéal, lorsque l’état est correctement normalisé, est l’analogue de la densité d’énergie classique (la normalisation fait de la densité d’énergie classique une dénstité de probabilité) , c’est-àdire

p ( r , t ) = 1 2 ϵ 0 | ϕ E | 2 + 1 2 μ 0 | ϕ B | 2 (2)

(2) p ( r , t ) = 1 2 ϵ 0 | ϕ E | 2 + 1 2 μ 0 | ϕ B | 2

Au dessus,

ψ

est l’état quantique du champ de photons,