"'O
0
c
::i
0
L()
;c:;
T"-4
-0
0
"
N
"
@
"'
"
"
.µ
"'
..c
·C
Ol
0
:;
ï:::
"'
>"
Cl.
0
0
" "
u
.g
u
"
-0
2 a.
2
.!:!
"
~
-0
0
"
"
Ci
@
1 3.1. Onde de matière
thermal source
detect1on:
ionization: electron beam
quadrupole mass
spectrometer (2000 amu)
5000
...
1000
0
~
45.5 46.0 46.5 47.0 47.5 48.0 48.5
position~ 3rd grating (µii)
Figure 13.7 - Principe de l'interféromètre à ondes de matière utilisé pour réaliser des
interférences de grosses molécules à Vienne en Autriche (molécules de fullerène
C 60 F 40 ). Après traversée des deux grilles préparatrices et de la grille diffractante,
chacune des molécules est détectée en un endroit précis (par un signal de fluorescence
par exemple). Progressivement, on observe que le lieu de ces impacts forme un
interférogramme, comme celui de la figure de droite.
on accumule un très grand nombre de particules que 1' on voit se dessiner de plus en
plus nettement la figure d'interférence : comme pour la lumière, on peut considérer
que l'onde de matière « guide » en quelque sorte la particule.
L'expérience de N. Tonomura en 1989 constitue l'une des plus belles illustrations
de cet aspect statistique des interférences à ondes de matière (figure 13.8). Des électrons sont en effet envoyés, un par un, sur un biprisme électronique (un filament
chargé entre deux électrodes planes) qui dévie différemment les trajectoires des électrons selon qu'ils passent à gauche ou à droite du fil. Ce biprisme sert en fait de
«séparatrice électronique», c'est-à-dire qu'il joue le rôle des fentes dans l'expérience de Young ou celui du biprisme de Fresnel pour les interférences lumineuses
(section 10.4). Sur le détecteur, en sortie, apparaissent alors des impacts dont la position semble aléatoire. Progressivement, cependant, on observe (figure 13.8) que ces
impacts se répartissent de façon ordonnée, en bandes périodiquement espacées ... ce
sont les franges d'interférences électroniques !
Cette expérience est l'exact analogue de celle que nous avons décrite pour les
photons au chapitre 1 O .
Plus récemment, en 2012, l'équipe de M. Arndt a pu visualiser cette construction
progressive des franges d' interférences pour des molécules (voir le film, d'où sont
tirées les images de la figure 13.9, de cette construction à l'adresse Internet : www.
quantumnano.at/far-field-mode.3953.html). On peut ainsi aujourd'hui «voir » en
temps réel se construire, atome par atome ou molécule par molécule, des franges
d'interférences de matière ...
199
0
c
::i
0
L()
;c:;
T"-4
-0
0
"
N
"
@
"'
"
"
.µ
"'
..c
·C
Ol
0
:;
ï:::
"'
>"
Cl.
0
0
" "
u
.g
u
"
-0
2 a.
2
.!:!
"
~
-0
0
"
"
Ci
@
1 3.1. Onde de matière
thermal source
detect1on:
ionization: electron beam
quadrupole mass
spectrometer (2000 amu)
5000
...
1000
0
~
45.5 46.0 46.5 47.0 47.5 48.0 48.5
position~ 3rd grating (µii)
Figure 13.7 - Principe de l'interféromètre à ondes de matière utilisé pour réaliser des
interférences de grosses molécules à Vienne en Autriche (molécules de fullerène
C 60 F 40 ). Après traversée des deux grilles préparatrices et de la grille diffractante,
chacune des molécules est détectée en un endroit précis (par un signal de fluorescence
par exemple). Progressivement, on observe que le lieu de ces impacts forme un
interférogramme, comme celui de la figure de droite.
on accumule un très grand nombre de particules que 1' on voit se dessiner de plus en
plus nettement la figure d'interférence : comme pour la lumière, on peut considérer
que l'onde de matière « guide » en quelque sorte la particule.
L'expérience de N. Tonomura en 1989 constitue l'une des plus belles illustrations
de cet aspect statistique des interférences à ondes de matière (figure 13.8). Des électrons sont en effet envoyés, un par un, sur un biprisme électronique (un filament
chargé entre deux électrodes planes) qui dévie différemment les trajectoires des électrons selon qu'ils passent à gauche ou à droite du fil. Ce biprisme sert en fait de
«séparatrice électronique», c'est-à-dire qu'il joue le rôle des fentes dans l'expérience de Young ou celui du biprisme de Fresnel pour les interférences lumineuses
(section 10.4). Sur le détecteur, en sortie, apparaissent alors des impacts dont la position semble aléatoire. Progressivement, cependant, on observe (figure 13.8) que ces
impacts se répartissent de façon ordonnée, en bandes périodiquement espacées ... ce
sont les franges d'interférences électroniques !
Cette expérience est l'exact analogue de celle que nous avons décrite pour les
photons au chapitre 1 O .
Plus récemment, en 2012, l'équipe de M. Arndt a pu visualiser cette construction
progressive des franges d' interférences pour des molécules (voir le film, d'où sont
tirées les images de la figure 13.9, de cette construction à l'adresse Internet : www.
quantumnano.at/far-field-mode.3953.html). On peut ainsi aujourd'hui «voir » en
temps réel se construire, atome par atome ou molécule par molécule, des franges
d'interférences de matière ...
199