Comment les ondes électromagnétiques se déplacent-elles dans le vide?

Le les particules associées aux ondes électromagnétiques, décrites par les équations de Maxwell , sont les photons . Les photons sont des bosons de jauge sans masse, les soi-disant «particules de force» de QED (électrodynamique quantique).

Alors que le son ou les ondes dans leau ne sont que des fluctuations (ou des différences) dans les densités du milieu (air , matériau solide, eau, …), les photons sont des particules réelles, cest-à-dire des excitations dun champ quantique. Donc, le «milieu» où les photons se propagent nest que lespace-temps qui est toujours là, même dans la plupart des endroits abandonnés de lunivers.

Les analogies que vous avez mentionnées ne sont toujours pas si mauvaises. Comme nous ne pouvons pas visualiser la propagation des ondes électromagnétiques, nous devons trouver quelque chose que nous pouvons, ce qui est sans surprise une autre forme donde, par ex. de leau ou des cordes.

Comme PotonicBoom la déjà mentionné, le champ de photons existe partout dans lespace-temps. Cependant, seule lexcitation de létat fondamental (létat du vide) est ce que nous entendons par la particule appelée photon.

Commentaires

• Bien dit + 1 de moi! Ce que vous avez dit sur le fait que l’espace-temps est une sorte de ‘ moyen ‘ est intéressant. La métrique napparaît pas dans le lagrangien QED, alors comment la revendication ci-dessus est-elle justifiée? Juste curieux, je ‘ manque probablement quelque chose dévident!
• La métrique napparaît pas explicitement dans le lagrangien, cest-à-dire la densité lagrangienne $ \ mathcal {L} $ . Il le fait cependant dans les produits scalaires, ie $ F ^ {\ mu \ nu} = g ^ {\ mu \ rho} g ^ {\ nu \ sigma} F _ {\ rho \ sigma} $, et dans laction, cest-à-dire le intégrale sur $ \ mathcal {L} $. Habituellement, une théorie quantique des champs est définie dans lespace-temps de Minkowski avec le commun $ d ^ 4x $.
• Mais vous pouvez tout aussi bien la définir dans un espace-temps courbe avec la métrique $ g _ {\ mu \ nu} $ et mesurez $ \ sqrt {g} d ^ 4x $, avec $ g = \ det g _ {\ mu \ nu} $. Notez que dans ce cas, tous les produits scalaires et labaissement et laugmentation des indices doivent être effectués avec la métrique $ g _ {\ mu \ nu} $, ce qui nest pas aussi simple que dans le cas minkowskien.
• le gars a posé une question sur une vague et vous répondez avec une particule ….

Si nous simplifier à lélectromagnétisme classique alors le champ électromagnétique est un champ vectoriel qui existe dans tout lespace. Un champ électromagnétique dépendant du temps a une partie de champ électrique et une partie de champ magnétique qui lui sont associées et les deux changent avec le temps. Ils sont décrits par les équations de Maxwell « .

Ce site Web a un joli gif animé qui montre comment les deux champs vectoriels se propagent dans lespace 3D. Notez que les champs électrique et magnétique oscillent (changez les valeurs) perpendiculairement lun à lautre à tout le temps. Ce que nous appelons alors le rayonnement nest que la perturbation itinérante de lénergie.

Commentaires

• Des ressources très intéressantes, merci! Je pense que jai besoin de regardez ce gif hypnotisant pendant un moment 🙂
• Ce ‘ nest pas ce qui a été demandé.
• @Sofia Quelle question na-t-il pas est comment le champ se propage.
• @PhotonicBoom votre réponse me fait penser que je ne peux pas saisir lidée classique dun champ vectoriel qui existe dans tout lespace.Un champ vectoriel est-il un concept, une  » description  » si vous voulez, cela ne revient quà  » réalité  » quand elle est dérangée par autre chose? (une expérience, une particule, etc.) et il se présente comme une force, un courant, etc. Ou est-ce une chose physique? (il ny a peut-être pas de réponse à cette question sans entrer dans le domaine de la physique quantique?). Merci encore!
• @Sofia Le photon na pas été mentionné dans la question. La question portait sur les ondes électromagnétiques, alors jai répondu de manière appropriée. Il me semble que le problème conceptuel du PO est celui des champs. Sinon, quest-ce quun photon? Cest un quantum dun champ quantique après tout. Le concept de champ est inévitable, vous y reviendrez toujours.

Depuis, les ondes électromagnétiques ont un vecteur électrique et magnétique. En raison de cela, les ondes EM montrent un champ électrique et magnétique. Un champ électrique et magnétique na pas besoin dun support pour montrer son effet. Par conséquent, en présence de vecteur de champ électrique et magnétique qui vibrent perpendiculairement lun à lautre et obtiennent une pertervation, les ondes EM se déplacent dans le vide.

Les ondes électromagnétiques ne sont quun phénomène observé. Il ny a pas de voyage.

A titre dexemple, nous pouvons choisir un photon qui « voyage » du Soleil à la Terre (pour simplifier, nous ne nous soucions pas des problèmes de gravité ici). Cela signifie que le Soleil émet un peu dénergie (un élan) qui est reçu par la Terre. Jusquà présent, tout va bien. Mais que se passe-t-il entre émission et absorption? Lintervalle spatio-temporel est nul, car la ligne du monde du photon est semblable à la lumière. Un intervalle zéro vide ne peut pas être parcouru, la transmission de lélan se produit directement.

Le même phénomène sous une forme réduite peut être observé dans une expérience de pensée où un astronaute effectue un aller-retour spatial proche de la vitesse de la lumière. Il peut parcourir 2000 années-lumière en 2001 années qui sont réduites pour lui par la dilatation du temps et la contraction de la longueur à environ 2 années-lumière en environ 2 ans. En raison de la vitesse élevée, lintervalle spatio-temporel (et son temps propre) sest rétréci à env. 2 années. Quand il revient sur Terre après 2001 ans, seulement 2 ans se sont écoulés pour lui (le soi-disant paradoxe des jumeaux).

Lintervalle spatio-temporel des photons est réduit à zéro, ce qui signifie quils ne le font pas voyager à travers lespace-temps, leur élan est transmis directement dun endroit à un autre. La seule trace observable quils laissent dans lespace-temps est une onde électromagnétique se déplaçant à la vitesse de la lumière c. Londe électromagnétique observée nous dit quà sa place lespace-temps est réduit à zéro pour transférer une impulsion. Ce fait est conforme au deuxième postulat de la relativité dEinstein qui ne dit pas que la lumière se déplace en c, mais que la lumière est observée par tout observateur comme se déplaçant en c.

Commentaires

• Photons don ‘ t avoir un cadre de repos, selon les réponses à ma question
• Je ‘ ne suis pas sûr que vous ayez bien lu ma réponse. Je ne parle pas dune image de repos dun photon.
• Je crois que votre réponse mentionne le temps écoulé du point de vue des photons ( » Lintervalle spatio-temporel est de zéro « ) mais cela ne peut être dit si le cadre est sur le photon et quil ‘ est interdit

Les photons sont libérés par paquets. Ainsi, lorsque la source génère londe électromagnétique, elle est en fait libérée sous forme de paquets. Ces paquets sont des entités autonomes qui voyagent de leur propre chef et qui nont pas besoin de support pour le maintenir.