Localisation (physique)
L'acte de localiser quelque chose, de trouver ou de définir l'emplacement de quelque chose, est une idée de base de la science moderne. En physique, pour dire ce que signifie "localiser" ou "emplacement", nous devons expliquer avec un langage clair comment nous faisons le travail de localiser quelque chose.
Pour les choses de notre taille, nous utilisons généralement deux points de départ que tout le monde connaît, puis nous mesurons à partir de ces points jusqu'à la chose à laquelle nous voulons donner un emplacement. Nous pouvons commencer par le rocher de Plymouth et la pierre de Blarney. Nous pourrions alors dire : "Le navire du capitaine Smith est à 1400 miles de Plymouth Rock et se dirige vers la pierre Blarney." Ou, dans un autre cas, nous pourrions dire : "Le navire du capitaine Jones peut être trouvé en traçant une ligne de Plymouth Rock à la Blarney Stone, en trouvant un point à 700 miles de Plymouth Rock le long de cette ligne, en prenant un virage à gauche de 90° en arrivant à ce point de Plymouth Rock, et en parcourant ensuite 90 miles supplémentaires.
Si nous avons un bon moyen de connaître la direction de la boussole, nous pouvons dire quelque chose comme : "Allez à trois miles au nord de ce gros rocher blanc là-bas et ensuite allez à deux miles à l'est de ce point. C'est là que j'ai mis l'or."
Pour trouver l'emplacement d'une chose, il faut généralement la voir quelque part, l'entendre quelque part, la sentir quelque part, etc. Parfois, nous savons où se trouve quelque chose en regardant une photographie, en le trouvant avec un radar ou en le sondant avec un sonar.
Il est beaucoup plus difficile de localiser un électron, un photon, ou quoi que ce soit d'aussi petit. Nous pouvons construire une source de lumière qui ne produit qu'un seul photon à la fois. Nous pouvons diriger la source de lumière vers un morceau de film photographique, laisser la source de lumière fabriquer un photon, puis développer le film photographique. Si nous avions une pellicule photographique très sensible qui ne pouvait être assombrie que par un seul photon, nous trouverions alors une minuscule tache d'argent à l'endroit où le photon a fini. Un atome d'argent est beaucoup plus gros qu'un photon, il y aurait donc un certain flou quant à l'endroit où le photon a fini, mais les gens conviendraient probablement que le photon doit avoir fini quelque part dans la cible formée par l'atome d'argent. Cependant, tout ce que nous pouvons dire, c'est que le photon a dû se trouver à ce moment-là, lorsqu'il a cessé d'exister. Lorsqu'un photon est absorbé par un électron, il donne son énergie à l'électron et disparaît. Ainsi, lorsqu'il se trouvait brièvement à un endroit précis, il perdait immédiatement tout son mouvement.
Une autre façon de localiser un photon est de le faire passer par un petit endroit. En sachant quand la source de lumière envoie un photon, et en connaissant la vitesse de la lumière, nous pouvons savoir quand il doit passer par un trou dans une plaque placée au centre de son chemin vers le film. Nous pouvons progressivement nous rapprocher de plus en plus pour savoir exactement où il se trouve au milieu de son vol. Cependant, le chemin qu'il va prendre à partir de là devient progressivement sauvage. En effet, lorsqu'un photon passe par un tel trou, il subit une diffraction.
Questions et réponses
Q : Quelle est l'idée de base de la science moderne ?
R : L'idée de base de la science moderne est de localiser quelque chose ou de trouver et déterminer la position de quelque chose.
Q : Comment trouver habituellement des articles dans notre gamme de tailles ?
R : Nous utilisons généralement deux points de départ que tout le monde connaît, puis nous mesurons depuis ces points jusqu'à l'objet auquel nous voulons donner un emplacement.
Q : Comment trouver l'emplacement d'un navire ?
R : On pourrait dire : "Le navire du capitaine Smith se trouve à 1400 miles de Plymouth Rock, en direction de la pierre Blarney". Ou dans un autre cas, nous pourrions dire : "On peut trouver le navire du capitaine Jones en traçant une ligne entre Plymouth Rock et la pierre Blarney, en trouvant un point à 700 miles le long de cette ligne à partir de Plymouth Rock, en tournant de 90° vers la gauche lorsqu'on atteint ce point à partir de Plymouth Rock, puis en parcourant 90 miles supplémentaires. Si nous avons un bon moyen de connaître les directions de la boussole, nous pouvons dire quelque chose comme : "Allez à trois miles au nord de ce gros rocher blanc là-bas, puis à deux miles à l'est de ce point. C'est là que je mets l'or."
Q : Comment localiser de petits objets comme les électrons ou les photons ?
R : Il est beaucoup plus difficile de localiser un électron ou un photon que de localiser des objets plus grands. Une façon de les localiser serait de construire une source lumineuse qui ne produit qu'un seul photon à la fois et de la diriger vers un film photographique. Si vous utilisiez un film photographique très sensible qui ne peut être assombri que par un seul photon, l'argent aurait une minuscule tache à l'endroit où il se trouve. Une autre façon serait de le faire passer par un petit trou ; en connaissant le moment où la source lumineuse émet un photon et sa vitesse, nous pouvons savoir quand il doit passer par ledit trou sur son chemin vers le film photographique.
Q : Que se passe-t-il lorsque des photons sont absorbés par des électrons ?
R : Lorsque les photons sont absorbés par les électrons, ils cèdent leur énergie à l'électron et disparaissent. Ainsi, une fois qu'ils sont dans un certain endroit pendant un certain temps, ils perdent immédiatement tout mouvement.
