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Dualité onde-corpuscule

Posté par
Melo13
18-09-15 à 00:10

Bonjour à tous,

En fait, j'ai du mal à comprendre la théorie de la dualité de la lumière onde-corpuscule. Si je prends par exemple l'effet photoélectrique, en résumé on dit que cela prouve le caractère corpusculaire de la lumière car il percute (tel une particule) l'électron pour le "chasser". Mais je ne comprends pas pourquoi cela prouve un caractère corpusculaire, car pour moi une onde pourrait reproduire également ce phénomène. En effet, je me représente une onde comme une perturbation transportant une certaine quantité d'énergie et pourrait très bien avec une certaine quantité d'énergie suffisamment exciter l'électron pour le "chasser". Par analogie, Je vois ça comme une vague d'eau qui viendrait transmettre son énergie à un ballon de foot sur la plage et le ballon de foot serait aussi percuter par l'énergie de l'onde.

Autre incompréhension pour moi, dans l'expérience des fentes d'Young, je ne comprends pas comment un électron peut passer dans les deux fentes à la fois puis créer des franges d'interférences Et cela prouve également une dualité onde-corpusculaire, mais je ne comprends pas très bien cette expérience.

Pouvez-vous m'aider à comprendre cela svp avec des mots relativement simples ?

Merci d'avoir pris le temps de lire mon message ! J'espère ne pas avoir dit trop de bêtises.

Posté par
vanoise
re : Dualité onde-corpuscule 18-09-15 à 12:26

Bonjour,
Il existe des expériences type fente de Young utilisant une source monochromatique tellement peu puissante que l'espace entre la source et la plaque photosensible remplaçant l'écran ne contient jamais plus d'un seul électron à la fois. Des développements de la plaque peuvent être faits après réception de 10 électrons, 100 électrons, 1000 électrons...Avec 10 électrons, on a l'impression que les impacts sur la plaque sont distribués au hasard. Plus le nombre d'électrons augmente, plus les franges se dessinent nettement.
On peu interpréter cela en considérant que la probabilité qu'un électron arrive sur une surface élémentaire dS entourant un point M donné de la plaque est proportionnelle au carré de l'amplitude de l'onde associée, c'est à dire à l'éclairement énergétique. Les franges "noires" d'interférence correspondent à une probabilité nulle .
Donc : l'électron ne traverse pas les deux fentes à la fois, il traverse aléatoirement l'une ou l'autre, sa trajectoire n'est pas rigoureusement définie, on peut seulement calculer sa probabilité de présence en s'intéressant au carré de l'amplitude de l'onde associée.

Posté par
krinn Correcteur
re : Dualité onde-corpuscule 18-09-15 à 14:46

bonjour,

pour ce qui est de l'effet photoélectrique c'est expliqué ici: ->

Posté par
Melo13
re : Dualité onde-corpuscule 24-09-15 à 09:48

Merci bcp pour vos réponses   ! Je pense bien avoir compris merci bcp !

Posté par
eidos
re : Dualité onde-corpuscule 25-09-15 à 21:24

C'est quand même curieux que la découverte du photon soit systématiquement associée à l'effet photoélectrique. Pourtant dans son article, Einstein ne parle de l'effet photoelectrique qu'à la toute fin avec deux autres expériences (dont plus personne ne parle) simplement pour justifier son hypothèse du photon.
De plus Einstein ne sait nullement servi des travaux de Planck pour découvrir le photon.
Mais il y a une vulgate et tout le monde la répète.

Posté par
vanoise
re : Dualité onde-corpuscule 25-09-15 à 21:41

Je ne suis pas un spécialiste de la pensée d'Einstein. Je pense simplement que si l'effet photoélectrique a été ainsi mis en avant, c'est tout simplement parce que la mise en évidence d'un seuil "photoélectrique" est l'expérience la plus simple permettant d'introduire logiquement la notion de photon au niveau d'une classe de terminale scientifique. Dans le même ordre d'idée, on commence souvent par présenter l'expérience de Michelson pour introduire la relativité restreinte alors que, si j'ai bien compris, les cheminements intellectuels d'Einstein et Poincaré ont été tout autres.

Posté par
magisterien
re : Dualité onde-corpuscule 26-09-15 à 00:16

Einstein s'est bien servi du travail de Planck et l'a meme généralisé en une loi plus fondamentale qui ne s'applique pas uniquement qu'au problème du corps noir.

Ensuite, l'effet photo-électrique, comme les effets à seuil, peuvent très bien s'expliquer par une théorie où la matière est quantifiée et le rayonnement est décrit classiquement (théorie semi-classique).

C'est l'article de 1909 d'Einstein, sur les fluctuations du rayonnement ( lien ) combiné à l'explication de l'effet Compton et ensuite la synthèse de Henri Poincaré lors du Congrès Solvay de 1911 qui valide l'hypothèse d'Einstein.

Posté par
eidos
re : Dualité onde-corpuscule 26-09-15 à 07:21

Magisterien, vous dites des choses fausses avec un tel dogmatisme, que je sens que la conversation risque d'être difficile...

En 1905, Einstein n'a absolument pas besoin des travaux de Planck pour découvrir le photon.
Il se sert des travaux de Wien. Et ce qui est d'ailleurs tout à fait compréhensible quand on y réfléchit 2 minutes puisque la formule de Planck contient intrinsèquement à la fois les aspects ondulatoire et corpusculaire. Tandis que la formule de Wien, approximation haute-fréquence de la formule de Planck, ne contient que les aspects corpusculaires.
Techniquement, c'est grâce au concept d'entropie qu'il déduit l'hypothèse du photon, puis il valide cette hypothèse sur 3 expériences dont l'effet photo-électrique.
Le principe de causalité n'est pas : Effet photo-électrique => découverte du photon, mais plutôt : Découverte du photon => Explication de l'effet photo-électrique.

L'article de 1909 a pour objectif de montrer qu'il y a deux sortes de fluctuations bien distinctes(ondulatoire et corpusculaire) (voir formule page 190 de l'article). C'est cet article qui va mettre au jour pour la première fois la dualité onde/corpuscule.

Posté par
magisterien
re : Dualité onde-corpuscule 26-09-15 à 13:22

C'est vous le dogmatique par essence même de votre position révisionniste (et en passant votre commentaire ovni).
Vous pensez être le seul à voir lu les travaux d'Einstein et y découvrir une vérité cachée dont vous seul avez le secret et qui vous fait réviser des faits que vous pensez communément admis. Faits qui nous ferait vivre nous autre dans une illusion datant de plus de 100 ans.

Citation :
"(dont plus personne ne parle)"

Citation :
"il y a une vulgate et tout le monde la répète."


C'est louable de mettre des sentiments dans la science, mais à bonne dose. On peut questionner des faits qu'on pense communément admis mais delà à clamer par deux fois qu'Einstein
Citation :
"ne sait nullement/absolument servi des travaux de Planck pour découvrir le photon."
il ne faut pas pousser. Relisez l'article et tous les autres, même ceux de Wien.


Certes vous pouvez énumérer des vérités bien connues des physiciens contenues dans l'article d'Einstein comme-ci nous l'ignorions

Citation :
"Il se sert des travaux de Wien. Et ce qui est d'ailleurs tout à fait compréhensible quand on y réfléchit 2 minutes puisque la formule de Planck contient intrinsèquement à la fois les aspects ondulatoire et corpusculaire. Tandis que la formule de Wien, approximation haute-fréquence de la formule de Planck, ne contient que les aspects corpusculaires.
Techniquement, c'est grâce au concept d'entropie qu'il déduit l'hypothèse du photon, puis il valide cette hypothèse sur 3 expériences dont l'effet photo-électrique. »


Tout cela est bien connu. Et c'est là qu'on se demande où est votre difficulté et qu'elle est votre démarche si ce n'est partager un ressentiment ?
Il est préférable de discuter avant-tout des idées physiques, celles de Planck et d'Einstein, et pour cela vous êtes le bienvenu.

Posté par
eidos
re : Dualité onde-corpuscule 26-09-15 à 21:31

J'aurais du me douter que vous alliez faire une réponse de la plus mauvaise foi qui soit.

Pourquoi persistez-vous en disant qu'Einstein s'est servi des travaux de Planck pour établir l'existence du photon ? C'est faux et ce n'est pas une question de ressentiment. Merci donc de ne pas me prêter ce type d'affect pour dénigrer ce que je dis.

Dans l'article de 1905, il cite le résultat de Planck mais il ne s'en sert pas. S'il le cite, c'est parce qu'il sait que Planck fait parti du comité qui décide des articles à publier. Rappelez-vous qu'en 1905, Einstein est un illustre inconnu.

En 1905, Einstein n'a pas encore vu toute la portée de la formule de Planck. Et dieu sait si dans les 20 années qui suivent, il va l'étudier comme personne d'autres. En 1909, il y voit la dualité, en 1915 toujours grâce à la formule de Planck, il découvre l'effet laser, en 1924 avec Bose, il comprend l'importance de l'indiscernabilité des photons et en 1925 avec les résultats De Broglie, il fait une analogie complète entre lumière (formule de Planck) et matière et découvre par la même les condensats.

Il est certain que si le fait de dire qu'Einstein ne sait pas servi des travaux de Planck pour découvrir le photon, n'est pas recevable (parce qu'un mensonge bien établit est préférable à une vérité dérangeante) alors oui mon intervention n'a pas lieu d'être.



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