La Physique pour comprendre la nature
proportionnalité notée h (qui porte maintenant son nom). Planck donne à ce « grain
d’énergie e » le nom de « quantum » : ainsi l’énergie d’un oscillateur ne peut avoir
comme valeurs que celles correspondant à un nombre entier de quanta, chacun de ceuxci valant hn. Ainsi Planck fait entrer la physique dans une nouvelle ère : l’ère quantique.
À noter qu’Einstein donna le nom de photons aux quanta de lumière ou « paquets
d’énergie » échangés lors de l’émission ou de l’absorption de lumière par la matière.
Dans les années 1920, la mécanique quantique naît grâce aux travaux de Niels Bohr
(1885-1962), Werner Heisenberg (1901-1976) et Erwin Schrödinger (1887-1961). La
mécanique ondulatoire prend véritablement naissance sous l’impulsion de Louis de Broglie (1892-1987) : il sera notamment à l’origine du principe de dualité onde-corpuscule.
Ce principe stipule que tous les objets de l’univers microscopique présentent simultanément des propriétés d’ondes et de particules : Louis de Broglie associa ainsi la quantité
de mouvement d’une particule à une longueur d’onde.
Remarques
• Toutes les découvertes réalisées dans les premières années du XX
e siècle ont permis
de développer de nombreuses techniques qui sont actuellement utilisées dans des
domaines aussi variés que la science des matériaux, la médecine, la recherche, la
haute technologie... On peut citer les scanners, les microscopes électroniques, les
synchrotrons...
• La mécanique newtonienne reste valable dans de nombreux cas que nous connaissons, notamment pour les corps se déplaçant à des vitesses relativement faibles, ou
pour des champs gravitationnels peu importants. Ainsi, avec la mécanique de Newton,
on peut expliquer la plupart des mouvements sur notre planète mais aussi autour de
la Terre. En revanche, la mécanique newtonienne n’est plus valable pour les corps ou
particules se déplaçant à très grande vitesse (se rapprochant de celle de la lumière),
et pour des zones de l’Univers où le champ gravitationnel est très intense (les trous
noirs, les astres ou planètes très importants en masse).
5 VERS UNE PHYSIQUE UNIFIÉE
L’ensemble des phénomènes naturels connus peut être interprété en faisant intervenir
au plus quatre interactions fondamentales :
• L’interaction électromagnétique, c’est-à-dire les interactions entre particules
porteuses de charge électrique (voir chapitres 16 à 18). Maxwell a réalisé la première
unification de l’histoire de la physique en montrant que les phénomènes électriques
et magnétiques étaient la manifestation de la même interaction. L’interaction électromagnétique est responsable de la majorité des phénomènes courants à notre
échelle, à l’exception de la pesanteur : les liaisons chimiques entre les atomes,
les interactions entre les constituants de la matière, ondes électromagnétiques et
phénomènes optiques...
• L’interaction gravitationnelle, la plus universelle car touchant toutes les particules
(voir chapitres 2 et 3). Mais il est clair que les interactions électrostatiques sont
prépondérantes pour des particules chargées telles que les protons ou les électrons.
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 16 — #26
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proportionnalité notée h (qui porte maintenant son nom). Planck donne à ce « grain
d’énergie e » le nom de « quantum » : ainsi l’énergie d’un oscillateur ne peut avoir
comme valeurs que celles correspondant à un nombre entier de quanta, chacun de ceuxci valant hn. Ainsi Planck fait entrer la physique dans une nouvelle ère : l’ère quantique.
À noter qu’Einstein donna le nom de photons aux quanta de lumière ou « paquets
d’énergie » échangés lors de l’émission ou de l’absorption de lumière par la matière.
Dans les années 1920, la mécanique quantique naît grâce aux travaux de Niels Bohr
(1885-1962), Werner Heisenberg (1901-1976) et Erwin Schrödinger (1887-1961). La
mécanique ondulatoire prend véritablement naissance sous l’impulsion de Louis de Broglie (1892-1987) : il sera notamment à l’origine du principe de dualité onde-corpuscule.
Ce principe stipule que tous les objets de l’univers microscopique présentent simultanément des propriétés d’ondes et de particules : Louis de Broglie associa ainsi la quantité
de mouvement d’une particule à une longueur d’onde.
Remarques
• Toutes les découvertes réalisées dans les premières années du XX
e siècle ont permis
de développer de nombreuses techniques qui sont actuellement utilisées dans des
domaines aussi variés que la science des matériaux, la médecine, la recherche, la
haute technologie... On peut citer les scanners, les microscopes électroniques, les
synchrotrons...
• La mécanique newtonienne reste valable dans de nombreux cas que nous connaissons, notamment pour les corps se déplaçant à des vitesses relativement faibles, ou
pour des champs gravitationnels peu importants. Ainsi, avec la mécanique de Newton,
on peut expliquer la plupart des mouvements sur notre planète mais aussi autour de
la Terre. En revanche, la mécanique newtonienne n’est plus valable pour les corps ou
particules se déplaçant à très grande vitesse (se rapprochant de celle de la lumière),
et pour des zones de l’Univers où le champ gravitationnel est très intense (les trous
noirs, les astres ou planètes très importants en masse).
5 VERS UNE PHYSIQUE UNIFIÉE
L’ensemble des phénomènes naturels connus peut être interprété en faisant intervenir
au plus quatre interactions fondamentales :
• L’interaction électromagnétique, c’est-à-dire les interactions entre particules
porteuses de charge électrique (voir chapitres 16 à 18). Maxwell a réalisé la première
unification de l’histoire de la physique en montrant que les phénomènes électriques
et magnétiques étaient la manifestation de la même interaction. L’interaction électromagnétique est responsable de la majorité des phénomènes courants à notre
échelle, à l’exception de la pesanteur : les liaisons chimiques entre les atomes,
les interactions entre les constituants de la matière, ondes électromagnétiques et
phénomènes optiques...
• L’interaction gravitationnelle, la plus universelle car touchant toutes les particules
(voir chapitres 2 et 3). Mais il est clair que les interactions électrostatiques sont
prépondérantes pour des particules chargées telles que les protons ou les électrons.
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