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07/02/2014 09:05
Théorie en 30 secondes
32 g Origines de la théorie
En général, les ondes
devaient produire
des interférences lors
de l’expérience des
doubles fentes.
TEXTE EN 30 SECONDES
Andrew May
BIOGRAPHIES EN 3 SECONDES
THOMAS YOUNG
1773–1829
Polymathe anglais et brillant
pionnier dans une foule de
domaines.
RICHARD FEYNMAN
1918–1988
Physicien théoricien américain
lauréat d’un prix Nobel et grand
vulgarisateur scientifique.
THÉORIES LIÉES
Voir aussi
LA DUALITÉ ONDE/PARTICULE
page 28
LA RÉDUCTION DE
LA FONCTION D’ONDE
page 50
LES DIVISEURS DE FAISCEAU
page 78
L’OPTIQUE QUANTIQUE
page 132
RÉFLEXION EN 3 MINUTES
Si des détecteurs de
photons sont insérés dans
le faisceau lumineux pour
permettre au chercheur
de déterminer par laquelle
des deux fentes un photon
est passé, la figure
d’interférence disparaît
et la lumière se comporte
comme des particules,
et non comme une onde.
Dans l’expérience « à choix
retardé » de Wheeler,
la décision de chercher
un comportement
corpusculaire ou un
comportement ondulatoire
se prend après le passage
du photon à travers la
fente… mais on observe
tout de même le
comportement que
l’on cherchait.
CONDENSÉ EN 3 SECONDES
L’expérience de la double
fente démontre la nature
fondamentalement double
de la lumière qui est à la fois
une onde et un faisceau de
particules.
Un siècle avant que Planck et
Einstein démontrent que la lumière est émise et
absorbée sous la forme de photons semblables
à des particules, Thomas Young avait conçu une
célèbre expérience qui semblait prouver tout
autre chose. Si un faisceau lumineux traverse
deux fentes étroites et se projette sur un écran,
on pourrait s’attendre à voir simplement deux
lignes claires vis-à-vis des fentes. Or, on
découvre plutôt un motif composé de plusieurs
lignes rapprochées. Ces lignes, appelées franges
d’interférence, sont caractéristiques des ondes
et non des particules. Pourtant, la lumière
frappant l’écran est perçue, comme l’est
toujours la lumière, sous forme de photons
distincts. L’expérience des fentes de Young
démontre de façon percutante la double nature
de la lumière : elle se propage comme une onde,
mais interagit comme un faisceau de particules.
Il en va de même pour la matière : cette
expérience produit des résultats identiques
avec des électrons. On observe la même figure
d’interférence lorsque des électrons sont
projetés un à la fois à travers les fentes. Un
électron seul se comporte comme une onde qui
peut interférer avec elle-même ! Ce résultat
étrange, obtenu à la suite d’une « expérience de
pensée » décrite de manière célèbre par Richard
Feynman comme « le cœur de la mécanique
quantique », a depuis été vérifié en laboratoire.
LA DOUBLE
FENTE QUANTIQUE
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Théorie en 30 secondes
32 g Origines de la théorie
En général, les ondes
devaient produire
des interférences lors
de l’expérience des
doubles fentes.
TEXTE EN 30 SECONDES
Andrew May
BIOGRAPHIES EN 3 SECONDES
THOMAS YOUNG
1773–1829
Polymathe anglais et brillant
pionnier dans une foule de
domaines.
RICHARD FEYNMAN
1918–1988
Physicien théoricien américain
lauréat d’un prix Nobel et grand
vulgarisateur scientifique.
THÉORIES LIÉES
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LA DUALITÉ ONDE/PARTICULE
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LA RÉDUCTION DE
LA FONCTION D’ONDE
page 50
LES DIVISEURS DE FAISCEAU
page 78
L’OPTIQUE QUANTIQUE
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RÉFLEXION EN 3 MINUTES
Si des détecteurs de
photons sont insérés dans
le faisceau lumineux pour
permettre au chercheur
de déterminer par laquelle
des deux fentes un photon
est passé, la figure
d’interférence disparaît
et la lumière se comporte
comme des particules,
et non comme une onde.
Dans l’expérience « à choix
retardé » de Wheeler,
la décision de chercher
un comportement
corpusculaire ou un
comportement ondulatoire
se prend après le passage
du photon à travers la
fente… mais on observe
tout de même le
comportement que
l’on cherchait.
CONDENSÉ EN 3 SECONDES
L’expérience de la double
fente démontre la nature
fondamentalement double
de la lumière qui est à la fois
une onde et un faisceau de
particules.
Un siècle avant que Planck et
Einstein démontrent que la lumière est émise et
absorbée sous la forme de photons semblables
à des particules, Thomas Young avait conçu une
célèbre expérience qui semblait prouver tout
autre chose. Si un faisceau lumineux traverse
deux fentes étroites et se projette sur un écran,
on pourrait s’attendre à voir simplement deux
lignes claires vis-à-vis des fentes. Or, on
découvre plutôt un motif composé de plusieurs
lignes rapprochées. Ces lignes, appelées franges
d’interférence, sont caractéristiques des ondes
et non des particules. Pourtant, la lumière
frappant l’écran est perçue, comme l’est
toujours la lumière, sous forme de photons
distincts. L’expérience des fentes de Young
démontre de façon percutante la double nature
de la lumière : elle se propage comme une onde,
mais interagit comme un faisceau de particules.
Il en va de même pour la matière : cette
expérience produit des résultats identiques
avec des électrons. On observe la même figure
d’interférence lorsque des électrons sont
projetés un à la fois à travers les fentes. Un
électron seul se comporte comme une onde qui
peut interférer avec elle-même ! Ce résultat
étrange, obtenu à la suite d’une « expérience de
pensée » décrite de manière célèbre par Richard
Feynman comme « le cœur de la mécanique
quantique », a depuis été vérifié en laboratoire.
LA DOUBLE
FENTE QUANTIQUE
ThéorieQuantique-012-033.indd 32
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