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Electron onde ou particule

Posté par
Nathanem
19-10-19 à 13:43

Bonjour,

J'aimerai savoir si l'electron était considéré comme une onde ou une particule ? Je crois connaître la réponse, elle est les deux.

Mais deux points restent sombres, si il est considéré comme une onde, elle appartient à quel genre ? Electromagnétique ou mécanique ? J'ai l'impression aucun des deux.

Et je ne comprends aussi pas très bien le différence entre un rayonnement et une onde, si quelqu'un pouvait m'éclaircir.

Merci

Posté par
vanoise
re : Electron onde ou particule 19-10-19 à 15:08

Bonjour
Il n'y a pas de différence physique entre onde et rayonnement. Cependant, certains privilégie le mot "rayonnement" pour mettre en avant  le caractère corpusculaire avec transfert d'énergie .
On parles facilement de rayons X, rayons , on parle d'ondes électromagnétiques hertziennes...
Le caractère ondulatoire des particules apparaît essentiellement dans le cadre de la mécanique quantique. Dans ce cadre théorique, il n'est pas possible de définir la trajectoire précise d'une particule. On peut seulement définir sa densité de probabilité qui est égale au carré de l'amplitude de l'onde associée. Soit =f(x,y,z,t) la fonction d'onde associé à un électron. La probabilité de trouver l'électron à la date t dans un volume élémentaire d=dx.dy.dz vaut :
dP=2.d
Cela est vérifié par l'expérience : dans certaines conditions expérimentales assez délicates à réaliser, la superposition de deux faisceaux de particules de même nature produit des franges d'interférence : en certains points où les deux faisceaux se superposent, aucune particule n'est observée, en d'autres points, le nombre de particules par unité de volume est maximum.

Posté par
Nathanem
re : Electron onde ou particule 19-10-19 à 18:29

D'accord, dans ce cas, est-ce que lorsqu'on parle d'onde, on entend généralement en premier lieu des ondes sans matière, tels que les OEM et les ondes mecaniques ?

Posté par
vanoise
re : Electron onde ou particule 19-10-19 à 19:32

Ce n'est pas si simple : les rayons X et sont "sans matière" comme tu dis. Sans doute pour des raisons historiques qui datent de l'époque ou la dualité onde - particule (ou onde corpuscule) n'était pas établie, on parle le plus souvent de rayonnement lorsqu'on cherche à privilégier l'aspect corpusculaire et on parle d'onde quand on cherche à privilégier l'aspect ondulatoire.

Posté par
Nathanem
re : Electron onde ou particule 19-10-19 à 20:11

Je comprends bien cette différence, mais les électrons alors, ils sont dans quel catégorie ? pas dans les ondes mecaniques c'est sûr, dans les OEM ?

A moins qu'ils existent d'autres catégories d'ondes, mais ce point de définition me trouble

Merci de m'aider

Posté par
vanoise
re : Electron onde ou particule 19-10-19 à 23:01

Le cas des électrons et des autres particules élémentaires encore plus lourdes (protons, neutrons...) est un peu particulier. Tu connais la formule de Louis de Broglie définissant la longeur d'onde associée :

\lambda=\frac{h}{p}
En mécanique classique : p=m.v ; compte tenu de la valeur assez grande de m et de la valeur très faible de la constante de Planck h, même aux vitesses très élevées mais cependant inférieures à celle de la lumière, la longueur d'onde est très faible : de l'ordre de 10-10m, voire souvent moins. Le comportement ondulatoire se fait sentir uniquement pour des situations où les dimensions de l'espace étudié sont de l'ordre de quelques longueurs d'onde : typiquement à l'échelle atomique donc en mécanique quantique. Compte tenu des forces électriques attractives entre électrons et noyaux, il n'y a pas d'onde progressive au sens que tu connais mais uniquement un phénomène d'ondes stationnaires qui permet de connaître les "régions" de l'atome où la densité de probabilité de présence d'un électrons est importante ou non, comme expliqué dans mon premier message. L'onde de de Broglie n'appartient à aucune des catégories que tu connais ; sons sens physique est seulement lié à la probabilité de présence de la particule comme déjà expliqué.
Je comprends que cela puisse paraître a priori surprenant ; la situation deviendra plus claire pour toi quand tu aborderas l'étude de la mécanique quantique.

Posté par
Nathanem
re : Electron onde ou particule 20-10-19 à 14:10

D'accord merci beaucoup !



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