1. Introduction
33
Les formules se simplifient lorsque les lames séparatrices sont équilibrées,
c’est-à-dire lorsque les intensités transmises et réfléchies sont identiques : |t| =
|r| =1/
√
2. Dans ce cas, (1.36) devient
p 1 =
1
2
|a|
2 (1 + cos δ)
p 2 =
1
2
|a|
2 (1 − cos δ)
(1.37)
Une expérience dite “à choix retardé” a permis de montrer que la seconde
lame séparatrice LS 2 peut être mise en place pendant que le photon est en
vol entre LS 1 et LS 2 sans affecter la figure d’interférence : Jacques et al. [2007],
et exercice 3.3.5. Le photon ne “choisit” pas un trajet dans l’interféromètre en
franchissant LS 1 .
1.5 Niveaux d’énergie
Cette section a pour objectif de définir la notion de niveau d’énergie, en
rappelant d’abord la notion classique. En nous appuyant sur l’atome de Bohr,
nous pourrons passer simplement à la notion quantique, puis nous examinerons les transitions radiatives entre niveaux.
1.5.1 Niveaux d’énergie en mécanique classique
et modèles classiques de l’atome
Considérons une particule classique se déplaçant pour simplifier sur une
droite choisie comme axe des x, et dont l’énergie potentielle est U (x).E n
mécanique quantique, on appelle en général U (x) le potentiel. Il est bien connu
que l’énergie mécanique E, somme de l’énergie cinétique K et de l’énergie
potentielle U est une constante : E = K + U =cste. Supposons que l’énergie
potentielle a la forme de la figure 1.15, celle d’un “puits de potentiel” : elle
tend vers une même constante pour x →± ∞ . Il sera commode de fixer le
zéro d’énergie de telle sorte que E =0pour une particule d’énergie cinétique
nulle à l’infini.
Deux situations sont possibles :
(i) La particule possède une énergie E>0 ; alors, si elle part par exemple
de x = −∞, elle est d’abord accélérée puis freinée au passage du puits
de potentiel et elle rejoint x =+ ∞ avec une vitesse finale égale à sa
vitesse initiale. On dit que la particule est dans un état de diffusion.
(ii) L’énergie est négative : U 0
deux points x 1 et x 2 qui vérifient E = U (x 1 )=U (x 2 ). Elle est confinée
dans une région finie de l’axe des x, x 1 ≤ x ≤ x 2 ,e ts et r o u v ed a n su n
33
Les formules se simplifient lorsque les lames séparatrices sont équilibrées,
c’est-à-dire lorsque les intensités transmises et réfléchies sont identiques : |t| =
|r| =1/
√
2. Dans ce cas, (1.36) devient
p 1 =
1
2
|a|
2 (1 + cos δ)
p 2 =
1
2
|a|
2 (1 − cos δ)
(1.37)
Une expérience dite “à choix retardé” a permis de montrer que la seconde
lame séparatrice LS 2 peut être mise en place pendant que le photon est en
vol entre LS 1 et LS 2 sans affecter la figure d’interférence : Jacques et al. [2007],
et exercice 3.3.5. Le photon ne “choisit” pas un trajet dans l’interféromètre en
franchissant LS 1 .
1.5 Niveaux d’énergie
Cette section a pour objectif de définir la notion de niveau d’énergie, en
rappelant d’abord la notion classique. En nous appuyant sur l’atome de Bohr,
nous pourrons passer simplement à la notion quantique, puis nous examinerons les transitions radiatives entre niveaux.
1.5.1 Niveaux d’énergie en mécanique classique
et modèles classiques de l’atome
Considérons une particule classique se déplaçant pour simplifier sur une
droite choisie comme axe des x, et dont l’énergie potentielle est U (x).E n
mécanique quantique, on appelle en général U (x) le potentiel. Il est bien connu
que l’énergie mécanique E, somme de l’énergie cinétique K et de l’énergie
potentielle U est une constante : E = K + U =cste. Supposons que l’énergie
potentielle a la forme de la figure 1.15, celle d’un “puits de potentiel” : elle
tend vers une même constante pour x →± ∞ . Il sera commode de fixer le
zéro d’énergie de telle sorte que E =0pour une particule d’énergie cinétique
nulle à l’infini.
Deux situations sont possibles :
(i) La particule possède une énergie E>0 ; alors, si elle part par exemple
de x = −∞, elle est d’abord accélérée puis freinée au passage du puits
de potentiel et elle rejoint x =+ ∞ avec une vitesse finale égale à sa
vitesse initiale. On dit que la particule est dans un état de diffusion.
(ii) L’énergie est négative : U 0
deux points x 1 et x 2 qui vérifient E = U (x 1 )=U (x 2 ). Elle est confinée
dans une région finie de l’axe des x, x 1 ≤ x ≤ x 2 ,e ts et r o u v ed a n su n