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1 3.1. Onde de matière
Onde
plane de
lumière
Figure 1 3.5 - Diffraction d'un faisceau lumineux par un réseau périodique de fentes.
Le champ transmis, somme des champs diffractés par chacune des fentes du réseau
périodique de période d, se renforce par interférence constructive uniquement dans des
directions (J =On, obéissant à la condition de Bragg sin On= n,{/d (n entier) où la
différence de phase entre les faisceaux diffractés est un multiple de 2rr. Si l'on place un
écran à une grande distance du réseau, on observera une figure de diffraction similaire
à celle de la figure 1 3.6.
bien définies. Plus précisément, une onde monochromatique incidente de longueur
d'onde À donne naissance à une onde diffusée dont l'intensité est maximale selon un
ensemble discret de directions e = Bn telles que sinBn = nA/d, où n est un nombre
entier et d la période spatiale de la structure diffractante (figure 13.6). Les irisations
que 1 'on observe par exemple à la surface d'un di sque, vinyle ou DVD, sont dues à
la diffraction de la lumière sur les sillons gravés sur la surface de celui-ci dans des
directions dépendant de la longueur d'onde.
La première expérience à avoir confirmé l'hypothèse de de Broglie a été réalisée
par Davisson et Germer en 1924. Ils utilisèrent un faisceau d'électrons interagissant
avec le réseau des atomes régulièrement disposés dans un monocristal de Nickel et
observèrent que les électrons étaient diffusés par le cristal dans les directions prédites par la formule ci-dessus avec À = ÀdB· Depuis, de nombreuses expériences
ont confirmé la réalité des ondes de matière. De telles expériences de diffraction
et d'interférence de matière sont maintenant régulièrement utilisées pour sonder les
propriétés de solides ou de surfaces variées .
Les interférences de matière sont observées non seulement avec des particules élémentaires comme les électrons ou les neutrons, mais aussi avec des objets composites
et complexes, comme les atomes ou les molécules. Jusqu' à quel niveau de complexité
un objet microscopique donne-t-il lieu à interférence ? En 2006, une équipe à Vienne
a observé des interférences avec la molécule de C6oF 48 , de masse 1 600 fois celle
d' un nucléon, et de dimension de l' ordre de la dizaine de nm (figure 13.7). Il faut
donc se rendre à l'évidence expérimentale : des molécules complexes, avec de très
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Le champ transmis, somme des champs diffractés par chacune des fentes du réseau
périodique de période d, se renforce par interférence constructive uniquement dans des
directions (J =On, obéissant à la condition de Bragg sin On= n,{/d (n entier) où la
différence de phase entre les faisceaux diffractés est un multiple de 2rr. Si l'on place un
écran à une grande distance du réseau, on observera une figure de diffraction similaire
à celle de la figure 1 3.6.
bien définies. Plus précisément, une onde monochromatique incidente de longueur
d'onde À donne naissance à une onde diffusée dont l'intensité est maximale selon un
ensemble discret de directions e = Bn telles que sinBn = nA/d, où n est un nombre
entier et d la période spatiale de la structure diffractante (figure 13.6). Les irisations
que 1 'on observe par exemple à la surface d'un di sque, vinyle ou DVD, sont dues à
la diffraction de la lumière sur les sillons gravés sur la surface de celui-ci dans des
directions dépendant de la longueur d'onde.
La première expérience à avoir confirmé l'hypothèse de de Broglie a été réalisée
par Davisson et Germer en 1924. Ils utilisèrent un faisceau d'électrons interagissant
avec le réseau des atomes régulièrement disposés dans un monocristal de Nickel et
observèrent que les électrons étaient diffusés par le cristal dans les directions prédites par la formule ci-dessus avec À = ÀdB· Depuis, de nombreuses expériences
ont confirmé la réalité des ondes de matière. De telles expériences de diffraction
et d'interférence de matière sont maintenant régulièrement utilisées pour sonder les
propriétés de solides ou de surfaces variées .
Les interférences de matière sont observées non seulement avec des particules élémentaires comme les électrons ou les neutrons, mais aussi avec des objets composites
et complexes, comme les atomes ou les molécules. Jusqu' à quel niveau de complexité
un objet microscopique donne-t-il lieu à interférence ? En 2006, une équipe à Vienne
a observé des interférences avec la molécule de C6oF 48 , de masse 1 600 fois celle
d' un nucléon, et de dimension de l' ordre de la dizaine de nm (figure 13.7). Il faut
donc se rendre à l'évidence expérimentale : des molécules complexes, avec de très
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