Les fentes de Young ont prouvé que la lumière était aussi une onde

Proposé par
le
dans

En 1801, Thomas Young fit une expérience qui ouvrit la voie de la mécanique quantique. Il projeta un faisceau lumineux à travers une fente et vit un seul segment lumineux sur l'écran, mais lorsqu'il projeta ce faisceau à travers 2 fentes, il en observa une multitude. Ceci montra que la lumière est à la fois une particule et une onde, car si la lumière n'était qu'un corpuscule (matière), il y aurait eu seulement 2 segments lumineux après les 2 fentes.


Tous les commentaires (45)

a écrit : J'ai jamais dit que l'anecdote n'était pas claire, mais je ne comprends rien à la physique quantique...

C'est une histoire d'observation, si on ne peut pas dire avec certitude par quel trou le photon est passé, c'est qu'il est "techniquement" passé par les deux
trous en même temps...

Le chat de schrodinger miaule et le photon passe partout.

oO ^^
Afficher tout
Le chien aboie et la caravanne passe... Tu nous sors comme ça le chat de schrodinger pour faire une petite phrase bien pensée, mais tu touches quelque chose de bien plus profond!

Petit complément de mon premier commentaire a propos du buckminsterfullerene C60 ("buckyball"): étant une molécule, grosse qui plus est, il s'agit evidemment d'un corpuscule et pas d'une onde. Par définition elle interagit avec l'environnement (on "peut" la voir donc il y a reception/emission de photons) et ne forme donc pas d'interférence.
Placez la dans une boite de schrodinger (autrement dit mettez la dans un état de superposition quantique: la moindre interaction avec l'environnement détruit cet état) et la vous aurez une interférence.

C'est pas très clair pour moi non plus mais cette expérience est une réalité et on peut l'étendre a tout objet physique, quelle que soit sa taille, a partir du moment ou on l'isole de toute interaction.

On en déduit aussi que l'expérience de la double fente est une extention de celle de la boite de schrodinger: tant que vous n'intervenez pas dans l'expérience en mettant des capteurs ou en ouvrant la boite (pour capter avec vos yeux), le résultat est une interférence probabiliste. Intervenez dans l'expérience et le résultat est déterministe. Nico, ta petite phrase pleine de philosophie est aussi pleine de sens, chapeau a toi ^^

Je n'ai pas trouvé de source convainquante en Francais, alors voici mes sources anglophones:
physicsworld.com/a/wave-particle-duality-seen-in-carbon-60-molecules/
www.physicsforums.com/threads/buckyball-double-slit-experiment.487816/

Posté le

android

(7)

Répondre

Oui la diffraction ne concerne qu’une fente et les interférences se produisent avec deux fentes mais la diffraction est toujours présente. Je crois qu’au lycée nous étudions uniquement la diffraction et non les interférences.
Bref comme déjà dit précédemment, cette « simple » expérience remet en cause beaucoup beaucoup beaucoup de choses connues de la physique et c’est vraiment extraordinaire et on est bien loin d’en comprendre tout.
Elle reste considérée par beaucoup comme l’expérience la plus importante de la physique.

a écrit : Ça n'a rien à voir avec la physique quantique pour le coup Ce que tu voyais était des "photographies" du soleil C'est très bien expliqué ici youtu.be/yY-0-34j9J8 Ca me rapelle qu'on avait exactement le même phénomène dans le gard en été, mais avec tout un panorama:
Gamin, on était plus ou moins forcés de faire la sieste. J'étais donc planté dans mon lit a me faire ch***, lumière éteinte et volets fermés. Au bout d'un petit quart d'heure, mes yeux habitués au noir voyaient projeté sur le mur ce qu'on pouvait voir de la fenêtre, avec les arbres, la route de la sortie du village, les voitures qui passent, les feuilles qui bougent, tout. En fait un tout petit trou dans les volets transformait ma chambre en sténopé géant! C'était très subtil, on distinguait très vaguement des couleurs (notamment sur les voitures rouge vif), et on n'a évidemment jamais réussi a prendre le phénomène en photo. Mais j'avais au moins ca pour m'occuper pendant l'heure de la sieste ^^. Je suis sûr que c'est comme ca que le phénomène a été découvert, comme ca, par hasard.

Posté le

android

(9)

Répondre

a écrit : Oui et c’est d’ailleur plus spectaculaire de voir l’expérience plutot que de la lire... bon j’ai pas trouvé d’expérience « réelle » mais je suis tombé sur cette video pour ceux qui s’intéressent

youtu.be/zPolTp0ddRg
J'avais proposé cette même vidéo en source mais elle n'a pas été retenue alors qu'elle est exceptionnelle de clarté... ALLEZ VOIR CETTE VIDÉO... bravo Bete2 très bon choix !

Posté le

android

(3)

Répondre

a écrit : Le phénomène va beaucoup plus loin que ça!

Premièrement, ce ne sont pas plusieurs photons qui interfèrent entre eux au passage des fentes: envoyez un seul photon a la fois et l'interférence apparaitra toujours!
Cela met en évidence la dualié onde-corpuscule: le photon se comporte comme une onde,
qui interfère avec elle même au passage des fentes, et "devient" une particule au contact de l'écran.

Ensuite il n'y a pas que la lumière qui subit l'interférence au passage des deux fentes! Les électrons, les atomes la subissent, et même les molécules comme le "buckminsterfullerène", une "balle" de 60 atomes de carbone (une bonne grosse molécule donc).

youtu.be/zPolTp0ddRg (en francais)
youtu.be/p-MNSLsjjdo (en anglais)

Enfin il y a l'expérience contre nature de la "gomme quantique a choix retardé":

-Si on met un capteur derrière chaque fente pour savoir dans laquelle le signal (photon/electron/...) est passé, l'interférence disparait.

-Maintenant au lieu de mettre les capteurs directement a la sortie des fentes, on coupe le signal en deux, une partie du signal allant sur l'écran et l'autre partie allant sur les capteurs (les deux signaux étant quantiquement intriqués, détail très important). Si on enlève les capteurs, l'interférence apparait, mais si on les remet et qu'on fait en sorte qu'ils soient plus loin que l'écran (le signal arrive sur l'écran avant que son signal intriqué arrive dans les capteurs), l'interférence disparait encore!

-Mais si on modifie les capteurs pour qu'ils ne sachent pas par quelle fente est passé le photon (chaque capteur a alors autant de chance de capter le signal venant de l'une ou l'autre des fentes), alors là l'interférence réapparait!

youtu.be/8ORLN_KwAgs (en anglais)
fr.m.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%A9rience_de_la_gomme_quantique_%C3%A0_choix_retard%C3%A9

Cette expérience remet en cause:
-le principe de causalité (transmission d'information instantanément avrc l'intrication quantique et non a la vitesse de la lumière "c")

-et même l'inaltérabilité du passé, car le signal arrivant dans les capteurs APRÈS l'écran modife ce qu'on voit sur l'écran!

On atteint la les limites de la connaissance scientifique. La bonne vieille expérience de la double fente n'a donc pas fini de révéler ses secrets!
Afficher tout
Merci, j'espérais que quelqu'un développerait... pour information les anecdotes sont limitées à 300 caractères et si je dois parler d'une expérience quantique en si peu de temps/mots autant revenir aux fondamentaux avec cette expérience...

Posté le

android

(3)

Répondre

a écrit : Cette expérience est effectivement très importante. La plus importante de la physique selon certains. Toutefois, une particule n’est ni un corpuscule, ni une onde. Certe ! C'était une gageure que de vouloir expliquer cette expérience en 300 caractères (la limite sur CCMB), j'ai opté pour la compréhension plutôt que sur l'exactitude totale... mea culpa.

Posté le

android

(0)

Répondre

a écrit : Yep on fait cette expérience en 2nd si je me trompe pas.
Au lycée en tout cas c'est certain.
Ni dans mes colèges ou lycées... mais ça fait plus de 20 ans que je n'y suis pas allé...

Posté le

android

(0)

Répondre

a écrit : Ca me rapelle qu'on avait exactement le même phénomène dans le gard en été, mais avec tout un panorama:
Gamin, on était plus ou moins forcés de faire la sieste. J'étais donc planté dans mon lit a me faire ch***, lumière éteinte et volets fermés. Au bout d'un petit quart d'heure, mes yeux habit
ués au noir voyaient projeté sur le mur ce qu'on pouvait voir de la fenêtre, avec les arbres, la route de la sortie du village, les voitures qui passent, les feuilles qui bougent, tout. En fait un tout petit trou dans les volets transformait ma chambre en sténopé géant! C'était très subtil, on distinguait très vaguement des couleurs (notamment sur les voitures rouge vif), et on n'a évidemment jamais réussi a prendre le phénomène en photo. Mais j'avais au moins ca pour m'occuper pendant l'heure de la sieste ^^. Je suis sûr que c'est comme ca que le phénomène a été découvert, comme ca, par hasard. Afficher tout
C'est le phénomène de chambre noire ou camera obscura connu depuis l'antiquité et probablement avant... ça à plis à voir avec l'optique que le quantique...
fr.m.wikipedia.org/wiki/Chambre_noire

Posté le

android

(4)

Répondre

a écrit : Certe ! C'était une gageure que de vouloir expliquer cette expérience en 300 caractères (la limite sur CCMB), j'ai opté pour la compréhension plutôt que sur l'exactitude totale... mea culpa. j'étais persuadé que cette expérience si importante pour la physique avait déjà été évoqué sur ce site.
JLSD mais Très bonne anecdote pour le coup :)

A savoir qu'en plus de prouver la dualité onde-corpuscule, cette expérience prouve aussi une des choses les plus bizarre en physique quantique : l'observation influe sur l'expérience.
En effet, si on place un détecteur au niveau des fentes pour vérifier ou passe l'électron, alors les interférences disparaissent, alors que l'expérience est restée la même, on a juste fait des mesures en même temps

a écrit : Le phénomène va beaucoup plus loin que ça!

Premièrement, ce ne sont pas plusieurs photons qui interfèrent entre eux au passage des fentes: envoyez un seul photon a la fois et l'interférence apparaitra toujours!
Cela met en évidence la dualié onde-corpuscule: le photon se comporte comme une onde,
qui interfère avec elle même au passage des fentes, et "devient" une particule au contact de l'écran.

Ensuite il n'y a pas que la lumière qui subit l'interférence au passage des deux fentes! Les électrons, les atomes la subissent, et même les molécules comme le "buckminsterfullerène", une "balle" de 60 atomes de carbone (une bonne grosse molécule donc).

youtu.be/zPolTp0ddRg (en francais)
youtu.be/p-MNSLsjjdo (en anglais)

Enfin il y a l'expérience contre nature de la "gomme quantique a choix retardé":

-Si on met un capteur derrière chaque fente pour savoir dans laquelle le signal (photon/electron/...) est passé, l'interférence disparait.

-Maintenant au lieu de mettre les capteurs directement a la sortie des fentes, on coupe le signal en deux, une partie du signal allant sur l'écran et l'autre partie allant sur les capteurs (les deux signaux étant quantiquement intriqués, détail très important). Si on enlève les capteurs, l'interférence apparait, mais si on les remet et qu'on fait en sorte qu'ils soient plus loin que l'écran (le signal arrive sur l'écran avant que son signal intriqué arrive dans les capteurs), l'interférence disparait encore!

-Mais si on modifie les capteurs pour qu'ils ne sachent pas par quelle fente est passé le photon (chaque capteur a alors autant de chance de capter le signal venant de l'une ou l'autre des fentes), alors là l'interférence réapparait!

youtu.be/8ORLN_KwAgs (en anglais)
fr.m.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%A9rience_de_la_gomme_quantique_%C3%A0_choix_retard%C3%A9

Cette expérience remet en cause:
-le principe de causalité (transmission d'information instantanément avrc l'intrication quantique et non a la vitesse de la lumière "c")

-et même l'inaltérabilité du passé, car le signal arrivant dans les capteurs APRÈS l'écran modife ce qu'on voit sur l'écran!

On atteint la les limites de la connaissance scientifique. La bonne vieille expérience de la double fente n'a donc pas fini de révéler ses secrets!
Afficher tout
Ça me paraît totalement fou que la présence d'un capteur puisse rétro agir sur l'événement.

Posté le

android

(4)

Répondre

a écrit : Le phénomène va beaucoup plus loin que ça!

Premièrement, ce ne sont pas plusieurs photons qui interfèrent entre eux au passage des fentes: envoyez un seul photon a la fois et l'interférence apparaitra toujours!
Cela met en évidence la dualié onde-corpuscule: le photon se comporte comme une onde,
qui interfère avec elle même au passage des fentes, et "devient" une particule au contact de l'écran.

Ensuite il n'y a pas que la lumière qui subit l'interférence au passage des deux fentes! Les électrons, les atomes la subissent, et même les molécules comme le "buckminsterfullerène", une "balle" de 60 atomes de carbone (une bonne grosse molécule donc).

youtu.be/zPolTp0ddRg (en francais)
youtu.be/p-MNSLsjjdo (en anglais)

Enfin il y a l'expérience contre nature de la "gomme quantique a choix retardé":

-Si on met un capteur derrière chaque fente pour savoir dans laquelle le signal (photon/electron/...) est passé, l'interférence disparait.

-Maintenant au lieu de mettre les capteurs directement a la sortie des fentes, on coupe le signal en deux, une partie du signal allant sur l'écran et l'autre partie allant sur les capteurs (les deux signaux étant quantiquement intriqués, détail très important). Si on enlève les capteurs, l'interférence apparait, mais si on les remet et qu'on fait en sorte qu'ils soient plus loin que l'écran (le signal arrive sur l'écran avant que son signal intriqué arrive dans les capteurs), l'interférence disparait encore!

-Mais si on modifie les capteurs pour qu'ils ne sachent pas par quelle fente est passé le photon (chaque capteur a alors autant de chance de capter le signal venant de l'une ou l'autre des fentes), alors là l'interférence réapparait!

youtu.be/8ORLN_KwAgs (en anglais)
fr.m.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%A9rience_de_la_gomme_quantique_%C3%A0_choix_retard%C3%A9

Cette expérience remet en cause:
-le principe de causalité (transmission d'information instantanément avrc l'intrication quantique et non a la vitesse de la lumière "c")

-et même l'inaltérabilité du passé, car le signal arrivant dans les capteurs APRÈS l'écran modife ce qu'on voit sur l'écran!

On atteint la les limites de la connaissance scientifique. La bonne vieille expérience de la double fente n'a donc pas fini de révéler ses secrets!
Afficher tout
Ouuuh j'aime bien ce commentaire mais je bug à mort sur le 2ème tiret : comment peut on vérifier que l'image d'après a effectivement modifié l'image d'avant?!
Si on prend un "screenshot" à t=0 Et qu'on en prend un à t=1, comment peut on savoir que t1 n'est plus vraiment la conséquence de t0?...

Posté le

android

(3)

Répondre

Il me semble plus pertinant de dire que la lumière n'est pas une onde et une particule ou que son comportement dépends des cas, je pense qu'il est plus juste de dire que la lumière ( et donc les photons) est un objet quantique qui obéit au loi de la physique quantique qui font qu'à première vue on pourrait penser cela.

Posté le

android

(3)

Répondre

a écrit : Il me semble que c’est de l’interférence plutôt que de la diffraction...
on n’observe pas des « vagues » (comme un signal sinusoïdal) mais plutôt des séquences de traits lumineux.
D’ailleurs sur Wikipédia on nous dit à la droite première ligne : « Les fentes de Young (ou interférences de Young) [...] ».
Si on regarde attentivement ce qu'on obtient sur l'écran placé derrière les deux fentes éclairées on verrait en fait la superposition des deux phénomènes.

En premier lieu (et comme il est dit dans l'anecdote) on verra que la lumière est répartie de manière sinusoïdale. Autrement dit, on verra des "vagues" c'est-à-dire la succession suivante : [beaucoup de lumière - un peu de lumière - plus de lumière du tout - un peu de lumière - beaucoup de lumière - un peu de lumière - plus de lumière du tout - un peu...] -> ça c'est une manifestation du phénomène d'interférence et le motif lumineux est appelé figure d'interférence.

En second lieu on verrait que l'ensemble lumière/un peu/plus du tout/un peu/etc est réparti "en bosse". En plein milieu de la figure d'interférence, la succession [lumière/un peu/plus du tout/un peu...] est bien franche. Mais si on regarde attentivement aux bords de cette figure d'interférence on verra que la succession devient beaucoup moins flagrante. Ça donne un peu quelque chose du genre [moyen lumière /moyen faible lumière/moyen très faible lumière/moyen faible lumière/moyen lumière/...] -> ça c'est une manifestation du phénomène de diffraction.

Désolé pour l'explication un peu bancale mais c'est difficile d'expliquer ça élégamment sans schéma...

Source : je suis prof de physique :)

a écrit : Ouuuh j'aime bien ce commentaire mais je bug à mort sur le 2ème tiret : comment peut on vérifier que l'image d'après a effectivement modifié l'image d'avant?!
Si on prend un "screenshot" à t=0 Et qu'on en prend un à t=1, comment peut on savoir que t1 n'est plus vraiment la conséquence de t0?...
Il n'y a pas de lien entre le screenshot a t0 et celui a t1. C'est le fait qu'il existe une mesure a t1 qui change le screenshot a t0.
Une des interprétations du phénomène est que l'onde qui passe par les fentes n'est pas "matérielle" et est indépendante du temps, que cette onde ne constitue qu'un champs de probabilités. Le photon "scrute" instantanément son avenir a travers cette onde. Si on coupe le signal en deux, les deux photons intriqués scrutent leur avenir via leur onde respective. Si l'une voit la présence d'un capteur, elle le dit a l'autre qui détruit l'interférence. Le photon arrive effectivement sur l'écran avant que son pair arrive dans le capteur, mais le résultat aura déjà été déterminé lors de l'émission du photon initial a travers l'onde. Je sais c'est pas clair ^^

Les résultats de cette expérience sont ahurissants et la communauté scientifique est vraiment dans la spéculation. L'interprétation que je viens de te donner reste hypothétique, on ne sait vraiment pas ce qui se passe. D'autant plus qu'on est dans le dur de la physique quantique et j'en ai surement rajouté une couche en disant des bêtises. Les faits sont là mais c'est assez difficile a vulgariser quand mes propres sources sont de la vulgarisation!
C'est surtout pour ca que j'ai mis mes sources, elles sont surement plus exactes que moi! (notamment les deux dernières).
J'en profite pour préciser que les vidéos en anglais que j'ai posté on des sous-titres en francais.

Posté le

android

(3)

Répondre

Science étonnante...
Cf: super chaîne youtube

a écrit : j'étais persuadé que cette expérience si importante pour la physique avait déjà été évoqué sur ce site.
JLSD mais Très bonne anecdote pour le coup :)
Je vérifie avant de proposer et elle est tellement fondamentale qu'il fallait bien en parler ici ;-)

Posté le

android

(0)

Répondre