LA DUALITÉ ONDE-PARTICULE DE LA LUMIÈRE
nière satisfaisante en traitant le rayonnement comme un champ électromagnétique classique
et l’électron comme un système quantique.
Une expérience considérée à l’heure actuelle comme une preuve du comportement corpusculaire consiste à envoyer un faisceau de photons uniques sur une lame semi-réfléchissante.
Des détecteurs très sensibles recueillent les faisceaux transmis et réfléchis (voir figure 6.5).
lame semiréfléchissante
source
de photons
uniques
détecteur
détecteur
détecteur
de
coïncidences
Figure 6.5 – Expérience démontrant le caractère corpusculaire de la lumière.
On constate que :
• les détecteurs fournissent des signaux constitués de pics de durée très brève à des instants
aléatoires,
• les pics des deux détecteurs n’arrivent jamais simultanément (pas de coïncidence détectée).
Le premier point évoque l’arrivée de photons successifs mais n’est pas incompatible avec
une image ondulatoire : en effet, l’onde pourrait être une suite d’impulsions très courtes
arrivant aléatoirement. Mais dans ce cas, les pics devraient être détectés simultanément sur
les deux détecteurs ce qui n’est pas le cas d’après la deuxième observation. En conclusion,
l’expérience montre sans équivoque une manifestation corpusculaire de la lumière.
De plus, d’après la première observation, les photons sont aléatoirement réfléchis ou transmis.
Quelles sont les probabilités de ces deux évènements ? La lame semi-réfléchissante partageant
le faisceau incident en deux faisceaux transportant la même puissance, on a :
Prob(réflexion) =
1
2
et Prob(transmission) =
1
2
.
1.5 Franges d’interférences et photons
a) Expérience des fentes de Young
L’expérience des fentes de Young est une expérience classique d’interférences lumineuses
qui sera étudiée de manière approfondie dans le cours de deuxième année. On se contentera
ici d’en donner le principe.
213
nière satisfaisante en traitant le rayonnement comme un champ électromagnétique classique
et l’électron comme un système quantique.
Une expérience considérée à l’heure actuelle comme une preuve du comportement corpusculaire consiste à envoyer un faisceau de photons uniques sur une lame semi-réfléchissante.
Des détecteurs très sensibles recueillent les faisceaux transmis et réfléchis (voir figure 6.5).
lame semiréfléchissante
source
de photons
uniques
détecteur
détecteur
détecteur
de
coïncidences
Figure 6.5 – Expérience démontrant le caractère corpusculaire de la lumière.
On constate que :
• les détecteurs fournissent des signaux constitués de pics de durée très brève à des instants
aléatoires,
• les pics des deux détecteurs n’arrivent jamais simultanément (pas de coïncidence détectée).
Le premier point évoque l’arrivée de photons successifs mais n’est pas incompatible avec
une image ondulatoire : en effet, l’onde pourrait être une suite d’impulsions très courtes
arrivant aléatoirement. Mais dans ce cas, les pics devraient être détectés simultanément sur
les deux détecteurs ce qui n’est pas le cas d’après la deuxième observation. En conclusion,
l’expérience montre sans équivoque une manifestation corpusculaire de la lumière.
De plus, d’après la première observation, les photons sont aléatoirement réfléchis ou transmis.
Quelles sont les probabilités de ces deux évènements ? La lame semi-réfléchissante partageant
le faisceau incident en deux faisceaux transportant la même puissance, on a :
Prob(réflexion) =
1
2
et Prob(transmission) =
1
2
.
1.5 Franges d’interférences et photons
a) Expérience des fentes de Young
L’expérience des fentes de Young est une expérience classique d’interférences lumineuses
qui sera étudiée de manière approfondie dans le cours de deuxième année. On se contentera
ici d’en donner le principe.
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