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CCB 2016 6A


PierrickSenior
Go to solution Solved by Simone,

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  • Ancien Responsable Matière

Bonjouuuur, j'ai fait ce petit message pour signaler une petite erreur dans la correction détaillé de ce CCB mais surtout pour comprendre pourquoi litem est faux du coup.. 

 

1571400770-capture-d-ecran-2019-10-18-a-

 

1571400773-capture-d-ecran-2019-10-18-a-

Alors dans la correction on parle de E=h\nu en admettant que \nu  correspond à la vitesse du photon, or il me semble que v ici correspond à nu (soit la fréquence) selon la relation de Planck-Einstein. 

Du couuuuup j'aimerai comprendre pourquoi l'item est faux.. J'avais utilisé la formule E=mc^2 qui est sensiblement égal à E=h\nu et qui rendrais l'item vrai selon moi.. 

Certes on considère que le photon n'as pas de masse propre mais j'avais déjà vu en QCM(je ne serai vous ressortir les sources) que le photon "transportait une masse" tout simplement car il transporte une énergie, ce qui justifiait pour moi l'utilisation de cette formule.. Donc est il totalement faux d'utiliser E=mc^2 en parlant de photon ? Ce qui expliquerait pourquoi l'item est faux. 

 

Merci par avance. 

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  • Solution

Salut @PierrickJunior

un photon a toujours la même vitesse dans le vide, puisque c'est la vitesse de la lumière (en revanche, l'énergie d'un photon change et augmente proportionnellement avec sa fréquence nu E = hv).

En espérant t'avoir éclairé 🙂 

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  • Ancien du Bureau

Salut @PierrickJunior, je viens compléter la réponse de @Simone qui a parfaitement résumé le plus important à retenir.

 

L'équation E=mc^2 ne s'applique pas telle quelle pour un photon car il est en effet considéré de masse nulle, ce qui serait contradictoire avec son caractère énergétique. Le problème réside dans le fait que l'équation d'Einstein ne permet de calculer l'énergie que d'une particule au repos ; or, un photon n'est jamais au repos, sinon on considère qu'il disparaît (cf. effet photoélectrique où un transfert total d'énergie du photon correspond à sa disparition par exemple).

 

⚠️ Ce qui va suivre est complètement hors sujet pour la PACES et absolument pas à retenir pour le concours ⚠️

On pourrait tenter de passer par la mécanique relativiste impliquant le facteur de Lorentz (vu que la particule est en mouvement), mais cela ne règle pas le problème de la masse nulle.

Il faut savoir que cette première équation d'Einstein est en réalité une simplification de l'équation E^{2}=p^{2}c^{2} + m^{2}c^{4}, avec p la quantité de mouvement (aussi dite impulsion) qui ne se calcule pas p=mv, mais plutôt selon Louis de Broglie p=\frac{h}{\lambda} (selon la dualité onde-corpuscule associant à toute particule en mouvement une longueur d'onde). Puisqu'au repos la quantité de mouvement est nulle, on retrouve bien E^{2}=0c^{2}+m^{2}c^{4} \Leftrightarrow E=mc^{2}.

 

Au final, on retient donc pour un photon de masse nulle E^{2}=p^{2}c^{2}+0c^{4}=p^{2}c^{2} \Leftrightarrow E=pc. Au mieux on considère que l'énergie est proportionnelle à sa vitesse dans le vide directement (donc pas au carré), au pire (et c'est le cas pour la PACES) on considère uniquement E=h\nu pour nous renseigner sur son énergie (avec \nu=\frac{c}{\lambda}, donc on peut éventuellement là aussi affirmer que c'est directement proportionnel à la vitesse simple et pas au carré), en retenant que la vitesse de la lumière et donc des photons dans le vide est une constante universelle (de valeur c\approx 3.10^{8}m.s^{-1}).

 

Bien évidemment, la correction proposée pour l'item 6A est aberrante car ce n'est pas la vitesse v mais la fréquence \nu qui est impliquée dans cette égalité. On va essayer de corriger ça :maraich:

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