Approche quantique de la matière

Les scientifiques se sont énormément intéressé à la quantification de la matière et certains plus précisément sur la dualité onde-corpuscule de la lumière.

Pour Einstein, la lumière est une onde avec une certaine énergie et donc une certaine masse.

L’onde a une masse lorsqu’elle se déplace. Si le photon est au repos, sa masse est nulle.

Le physicien Louis de Broglie fut le premier à associer un caractère ondulatoire à toute particule matérielle en mouvement.

La lumière se comporte donc à la fois comme un rayonnement ondulatoire et comme un rayonnement corpusculaire. Le caractère ondulatoire parait évident. Le caractère corpusculaire l’est moins. On retrouve un caractère corpusculaire du rayonnement électromagnétique dans la matérialisation du photon.

Louis de Broglie justifiera son hypothèse comme ceci :

Si on considère un électron gravitant autour du noyau. Si celui-ci était une onde, alors sa longueur d’onde devrait être un multiple de 2ΠR (car trajectoire circulaire).

Conclusion : L’électron est bien une onde !

La preuve ultime de l’existence de la dualité onde-corpuscule à été mise en évidence en reproduisant l’expérience des fentes de Young. Celle-ci consiste à faire interférer deux faisceaux de lumière issus d'une même source, en les faisant passer par deux petits trous percés dans un plan opaque. Cette expérience fut réalisée pour la première fois par Thomas Young en 1801 et a permis de comprendre le comportement et la nature de la lumière. Sur un écran disposé en face des fentes de Young, on observe un motif de diffraction, à savoir une zone où s'alternent des franges sombres et illuminées. Celle-ci est caractéristique d’un phénomène ondulatoire. Au XXe siècle, des scientifiques vont refaire cette expérience en faisant interférer des faisceaux d’électrons. Les électrons sont détectés un par un sur l'écran placé après les fentes de Young : on observe alors que ces impacts forment petit à petit la figure d'interférences en bande caractéristique des phénomènes ondulatoires (figure XII). Selon des lois classiques concernant les trajectoires de ces corpuscules, il est impossible d'interpréter ce phénomène. L’électron est donc une particule et une onde !