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@@ -20,11 +20,11 @@ Notes:
## Nature ondulatoire de la lumière
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## Nature corpusculaire de la lumière
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## Une constante fondamentale de la nature : la vitesse de la lumière dans le vide
@@ -79,38 +79,42 @@ L'interaction électromagnétique précise qu'en présence d'un champ électriqu
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+**Un champ électromagnétique induit une accélération à toute particule chargée**, du fait de la *force de Lorentz*.
+Le phénomène inverse est aussi vrai, les lois de l'électromagnétisme disent que **toute particule chargée accélérée est source d'une onde électromagnétique**.
+- Ainsi, pour créer une onde électromagnétique de fréquence $`\nu`$, il suffit de communiquer à un électron un mouvement oscillatoire à cette même fréquence $`\nu`$. Inversement, pour détecter une onde électromagnétique de fréquence $`\nu`$, il suffit de placer un électron libre sur le trajet de l'onde, et de détecter son mouvement oscillatoire induit (donc le petit courant alternatif résultant de son mouvement induit).
+- Le domaine de la lumière visible correspondant à des fréquences de l'ordre de $`5\cdot10^{14}Hz`$, ce qui représente $`5\cdot10^{14}`$ oscillations par seconde, il est impossible mécaniquement ou même électriquement d'inculquer un mouvement oscillatoire aussi rapide à des particules chargées pour créer de la lumière visible. Cette interaction "classique" concerne donc le domaine des ondes électromagnétiques de fréquences moindres, celui des ondes radioélectriques ($`\lambda\geq1m`$) ou du domaine des micro-ondes ($`1mm\geq\lambda\leq1m`$).
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+### L'interaction quantique
+Un atome est composée d'un noyau, ensemble compact de protons et de neutrons en interaction forte, entouré d'un nombre d'électrons équivalent au nombre de proton du noyau qui se répartissent dans un certain nombre d'orbitales caractérisées par leurs énergies.
+La mécanique quantique est probabiliste. L'électron entre deux mesures n'a pas de trajectoire définie. La notion même de trajectoire n'as pas de sens. Seule la probabilité de présence de l'électron dans un volume donné peut être calculée. Une orbitale est définie comme une région de l'espace où l'électron a une probabilité de présence supérieure à 90%.
- Un champ électromagnétique induit une accélération à toute particule chargée, du fait de la force de Lorentz. Le phénomène inverse est aussi vrai, les lois de l'électromagnétisme disent que toute particule chargée accélérée est source d'une onde électromagnétique.
+Dans son état fondamental, les électrons se répartissent dans les orbitales de plus basses énergies. Dans un état excité de l'atome, certains électrons ont sauté sur des orbitales plus énergétiques. La transition entre deux états (entre l'état fondamental et un état excité, ou entre deux états excités) peut-être radiative. Dans ce cas elle s'accompagne de l'émission ou l'absorption (selon les cas) d'un photon d'énergie égale à la différence d'énergie entre les deux états concernés.
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-- Ainsi, pour créer une onde électromagnétique de fréquence $/nu$, il suffit de communiquer à un électron un mouvement oscillatoire à cette même fréquence $ /nu $. Inversement, pour détecter une onde électromagnétique de fréquence $ /nu $, il suffit de placer un électron libre sur le trajet de l'onde, et de détecter son mouvement oscillatoire induit (donc le petit courant alternatif résultant de son mouvement induit).
-- Le domaine de la lumière visible correspondant à des fréquences de l'ordre de $5\cdot10^{14}Hz$, ce qui représente $5\cdot10^{14}$ oscillations par seconde, il est impossible mécaniquement ou même électriquement d'inculquer un mouvement oscillatoire aussi rapide à des particules chargées pour créer de la lumière visible. Cette interaction "classique" concerne donc le domaine des ondes électromagnétiques de fréquences moindres, celui des ondes radioélectriques ($\lambda\geq1m$) ou du domaine des micro-ondes ($1mm\geq\lambda\leq1m$).
+### L'interaction relativiste
+Je comprends facilement cette interaction à partir de la célèbre formule d'Einstein $`E=m\cdot^2`$ qui dit qu'un corps immobile et de masse $m$ dans un référentiel donné contient une énergie $`E`$ égale à la masse au repos du corps multipliée par la vitesse de la lumière $`c`$ élevée au carré.
-L'interaction quantique
+La théorie de la relativité prévoit, en parfait accord avec l'expérience, que la masse d'un corps croît avec la vitesse de celui-ci. La masse d'un corps varie donc selon le référentiel dans lequel ce corps est observé. Dans la relation $`E=m\cdot c^2`$, $`m`$ est la masse du corps mesurée dans un référentiel où le corps est immobile, je l'appelle "masse au repos".
-Un atome est composée d'un noyau, ensemble compact de protons et de neutrons en interaction forte, entouré d'un nombre d'électrons équivalent au nombre de proton du noyau qui se répartissent dans un certain nombre d'orbitales caractérisées par leurs énergies.
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-- La mécanique quantique est probabiliste. L'électron entre deux mesures n'a pas de trajectoire définie. La notion même de trajectoire n'as pas de sens. Seule la probabilité de présence de l'électron dans un volume donné peut être calculée. Une orbitale est définie comme une région de l'espace où l'électron a une probabilité de présence supérieure à 90%.
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+A chaque particule de matière de masse au repos $`m`$ correspond son anti-particule qui possède la même masse.
+Lorsqu'une particule de matière rencontre son anti-particule, toutes deux sont annihilées, et la somme de leurs masses est entièrement convertie en énergie, sous la forme de photons.
+Entre le proton, le neutron et l'électron, l'électron est la particule atomique de plus faible masse $`m_e`$ au repos : $`m_e=9.1\cdot10^{-31}kg`$.
+L'annihilation entre un électron et son antiparticule appelée positron libère 2 fois l'énergie :
-Dans son état fondamental, les électrons se répartissent dans les orbitales de plus basses énergies. Dans un état excité de l'atome, certains électrons ont sauté sur des orbitales plus énergétiques. La transition entre deux états (entre l'état fondamental et un état excité, ou entre deux états excités) peut-être radiative. Dans ce cas elle s'accompagne de l'émission ou l'absorption (selon les cas) d'un photon d'énergie égale à la différence d'énergie entre les deux états concernés.
+```math
+m_e\cdot c^2=8.2\cdot10^{-14}J=511 000eV
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-L'interaction relativiste
-Je comprends facilement cette interaction à partir de la célèbre formule d'Einstein $E=m\cdot^2$ qui dit qu'un corps immobile et de masse $m$ dans un référentiel donné contient une énergie $E$ égale à la masse au repos du corps multipliée par la vitesse de la lumière $c$ élevée au carré.
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- La théorie de la relativité prévoit, en parfait accord avec l'expérience, que la masse d'un corps croît avec la vitesse de celui-ci. La masse d'un corps varie donc selon le référentiel dans lequel ce corps est observé. Dans la relation $E=m\cdot c^2$, $m$ est la masse du corps mesurée dans un référentiel où le corps est immobile, je l'appelle "masse au repos".
-A chaque particule de matière de masse au repos $m$ correspond son anti-particule qui possède la même masse. Lorsqu'une particule de matière rencontre son anti-particule, toutes deux sont annihilées, et la somme de leurs masses est entièrement convertie en énergie, sous la forme de photons. Entre le proton, le neutron et l'électron, l'électron est la particule atomique de plus faible masse $m_e$ au repos : $m_e=9.1\cdot10^{-31}kg$. L'annihilation entre un électron et son antiparticule appelée positron libère 2 fois l'énergie :
$m_e\cdot c^2=8.2\cdot10^{-14}J=511 000eV$.
Une énergie de $1 eV$ est l'énergie cinétique acquise par un électron de charge électrique $q=-1.6\cdot10^{-19}C$ accéléré par une différence de potentiel de $1V$. En Joule, cela représente une énergie de $1 eV = 1.6\cdot10^{-19}J$.
Cela se traduit par la création de deux photons d'énergie $511 keV$. Chaque photon posède donc une énergie plus de $250 0000$ fois supérieur à un photon visible. Cette interaction relativiste ne s'observe que dans le domaine des rayons gamma.
Une carte du ciel centrée sur une énergie photonique de $511 keV$ présente la distribution spatiale de l'annihilation électron-positron. Ce sont des sources quasiment ponctuelles dans le plan Galactique. Si l'origine de cette émission à $511 keV$ reste sujet à débat, elle est liée à des évènements extrêmement énergétiques capables de générer des positrons. Ces positrons peuvent être produits dans ou au voisinage d'objects stellaires compacts (étoiles à neutrons, trous noirs), lors d'explosions d'étoiles (novae, supernovae). Ils peuvent aussi être créés par désintégration d'éléments radioactifs créés par l'interaction du rayonnement cosmique avec le gaz interstellaire, ou encore avoir une origine exotique (évènement affectant de la matière noire).