Les deux visages de la lumière

[Lisa Nicvert]

Une équipe de chercheurs de l'école polytechnique de Lausanne a réussi à prendre un cliché d'un faisceau lumineux sur lequel on voit à la fois sa nature corpusculaire et ondulatoire !

J'ai pas tout compris, mais l'article est quand même écrit simplement et la photo est cool :

http://actu.epfl.ch/news/la-lumiere-mon ... -meme-cli/

[Eric Chariot]

Ce cliché est sans doute un peu trompeur : les couleurs ne correspondent sans doute pas à de vraies longueurs d'onde, puisque c'est un laser (donc a priori avec une bande de longueur d'onde très fine). Du coup, il faudrait comprendre dans quel sens sont les ondes et dans quel sens sont les quanta

[Lisa Nicvert]

Oui, je me suis posée la même question ! C'est quoi ces couleurs ? Sinon je trouve qu'on voit bien l'onde (une onde transversale sur le plan coloré, dont la direction est parallèle à nous) mais je ne sais pas où sont les photons (est-ce que ce sont les "petites bosses" sur les crêtes ?)

[Arnaud Lemiere]

Pour ceux que ca intéresse, l'article publié ets disponible en pdf à cette adresse là:

http://www.nature.com/ncomms/2015/15030 ... ms7407.pdf

j'ai pas encore eu le temps de regarder, mais les longueurs d'ondes croissantes de la photo semble être des énergies. Après euh des énergies d'harmoniques du champ, ou est ce que c'est lié aux orbitales des électrons c'est une bonne question. Je lis ca sérieusement et je reviens

Ce qui est sur, c'est que Vincent Boudon pourra nous apporter tout plein de réponses

[Vincent Boudon]

Bah, j'avoue que la figure, que j'avais vue il y a quelque jours, est loin d'être totalement limpide au premier abord.

Bon, en gros, il y a une onde stationnaire dans un fil, qui interagit avec des électrons d'un microscope électronique. Le long du fil on voit les oscillations de l'onde (l'axe à couleur constante). L'autre axe (couleur variable) est en énergie, et enfin l'axe vertical est l'intensité du signal. Donc ces deux derniers axes montrent le spectre de l'onde en question. Il est quantifié (on voit des paquets), ce qui se relie à l'aspect particulaire.

Cela dit, ce n'est pas un très bon exemple de communication scientifique, car c'est, franchement, très mal expliqué (dans les communiqués de presse) et cette fameuse "dualité" onde-particule ne saute pas aux yeux ...

De plus, au vu de l'article original (sans aucun doute excellent), il s'agit pas vraiment de photons, mais de phonons (oscillations de surface). L'article est assez complexe et je ne suis pas spécialiste de ça. Pour aller plus loin, il faudrait un spécialiste des nanosciences (ou bien un étudiant ayant suivi assidûment un cours de nanosciences, hein Arnaud ) pour décortiquer l'article et nous expliquer tout en détail !

[Vincent Boudon]

Bon, allez, un truc dans ce goût là, quoi

Quand on dit aux étudiants qu'il faut toujours mettre des légendes sur les axes, hein

[Arnaud Lemiere]

Hmm, bon, c'est compliqué

Je ne prétends pas avoir tout compris, loin de là, mais en gros, avec les moyens qui vont bien, ils ont envoyé de la lumière à une longueur d'onde précise sur le matériau à partir de deux sources dont une avec un retard temporel et ils ont observé des interférences de l'onde : ca prouve le modèle ondulatoire de la lumière.

Petite explication sur les interférences : 2 ondes qui se croisent s'ajoutent. L'onde est de la forme de la fonction sinus (comme un corde qui vibre). Si les deux ondes vibrent exactement pareil, mais qu'au moment ou elle se croisent, l'onde 1 est au minimum et l'onde 2 est au max, le résultat de la somme vaut zéro. A l'inverse, si elles sont "en phase", la somme va valoir 2 fois l'amplitude des ondes. C'est ce phénomène qu'on observe.

Là c'est pareil en gros, mai en plus compliqué

Ensuite, c'est encore plus compliqué à comprendre.. J'espère ne pas dire de bêtises, mais en gros, ils balancent des électrons comme il faut avec un "electron gun" (ouais c'est cool comme nom ), et ils récupèrent une image de l'interaction des électrons avec l'onde envoyée sur l'échantillon (après un traitement informatique et des simulations assez compliquées). Grâce à leurs ordinateurs et leurs super-cerveaux, ils ont réussi à déduire à partir de la même photo que celle où on voyait le modèle ondulatoire de la lumière l'énergie échangée entre les électrons et la lumière, qui se caractérise par des quantas d'énergie. Seules des valeurs discrètes d'énergie sont autorisées. C'est le modèle corpusculaire de la lumière.

En gros, avec une même mesure, ils ont observe l'onde de la lumière et les échanges d'énergies quantifiés qu'il y a eu entre les électrons et la lumière. Et c'est fort

J'espère ne pas avoir dit de bêtises et que ca éclaire quelques esprits

Pour les légendes sur les axes, je suis le premier à pester contre les profs qui mettent des graph sans légende...Oui oui y'en a!!

[Vincent Boudon]

Nickel comme explication

Bon, c'est ce que j'avais compris aussi, ouf

[Arnaud Lemiere]

Ouf le prof a approuvé!!

[Lisa Nicvert]

Merci pour les détails Arnaud et Vincent ! Personnellement, je n'avais pas compris l'image comme ça du tout à première vue...