Transcript 1) Depuis le début du 19ième siècle, quelles observations s’expliquent par : - l’aspect ondulatoire de la lumière ? - l’aspect corpusculaire (particulaire)

1) Depuis le début du 19ième siècle, quelles observations
s’expliquent par :
- l’aspect ondulatoire de la lumière ?
- l’aspect corpusculaire (particulaire) de la lumière ?
 L’aspect ondulatoire s’explique par les expériences
de diffraction et d’interférences.
 L’aspect corpusculaire est expliqué par l’expérience
de l’effet photoélectrique.
2) Que répondriez-vous maintenant au titre de cette activité ?
Onde
et
particule
3) Rappeler l’expression de l’énergie transportée par un
photon. Rechercher en quoi cette relation fait apparaître
les deux aspects de la lumière.
E = h.ν =
h×c
λ
 E fait référence à un aspect particulaire (Energie d’un
quantum d’énergie)
 la fréquence ν (ou la longueur d’onde λ) fait référence
à un aspect ondulatoire.
4) Dans l’expression de de Broglie, associer les grandeurs
aux deux aspects de la matière.
h
p=
λ
 La longueur d’onde λ fait référence à un
comportement ondulatoire.
 La quantité de mouvement p au comportement
particulaire.
5) Quelle que soit la masse d’une particule, cette dualité estelle envisageable ? Justifier.
h
p=
λ
Si m augmente, p augmente et λ diminue.
Pour observer la diffraction de l’onde associée à la
particule, il faudrait un obstacle (ou trou) de dimension
extrêmement faible, ce qu’on ne peut avoir.
La dualité n’est donc constatée que pour des particules de
masse infime (ex : électron, proton, neutron, atome ou
molécule).
6) Citer les deux caractéristiques du photon. On parle de
particule de matière pour l’électron mais pas pour le photon.
Quelle autre caractéristique peut-on déduire du photon ?
Le photon est une particule non chargée, se déplaçant à la
célérité de la lumière.
Le photon n’a pas de masse au repos.
7) Les phénomènes quantiques sont des phénomènes où
interviennent des « objets » photons ou matière
microscopique (électrons…) et qui ne s’expliquent pas par
les lois de la mécanique classique : Peut-on prévoir la
trajectoire d’un photon ou d’un électron ?
On ne peut pas déterminer la trajectoire d’une particule qui
manifeste un comportement ondulatoire.
8) Peut-on prévoir le lieu d’impact d’un photon sur l’écran ?
Quelle est donc la caractéristique de cela ? Expliquer.
Il est impossible de prévoir le lieu d’impact du photon sur
l’écran.
En physique quantique, on ne pas prévoir la position
précise d’un photon ou d’une particule de matière mais
seulement sa probabilité de présence en un lieu donné.
Cet aspect probabiliste est caractéristique des phénomènes
quantiques.
Si l’on place un dispositif de mesurage pour « voir » par
quelle fente passe chaque électron émis par le canon, on
voit bien la fente choisie par l’électron mais on n’observe
alors plus de figure d’interférence.
Le fait de regarder modifie le
comportement de l’électron et ce dernier
se comporte alors comme une petite
bille.
Soyez le bienvenu dans le monde
quantique !
9) Quelle conclusion donneriez-vous à ces expériences ?
Les observations faites ne s’expliquent que par une dualité
onde-particule des photons ou particules de matière qui
présentent donc simultanément les deux aspects.
10) Petit retour sur la relation de de Broglie : Comment peut-on
retrouver cette loi en vous rappelant qu’Einstein a montré
que l’énergie et la masse sont toujours reliées l’une à
l’autre par une célèbre relation ?
h. c
E=
= m. c²
λ
or
p = m. c
h.c
donc
λ
= p. c
d′ où
𝐡
𝐩=
𝛌