La dualité onde-corpuscule
Philippe Ribiere, professeur en CPGE, nous présente quelques expériences historiques de la mécanique quantique.
Après avoir développé les fondements théoriques et les 6 postulats fondamentaux de la mécanique quantique, il nous montre comment utiliser le comportement quantique des grains de lumière pour éclairer les zones d'ombre laissée par la théorie ondulatoire de la lumière. Voici, avec des mots simples et de belles illustrations, de quoi introduire les subtilités de la physique moderne à nos élèves de terminale.
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Ces enregistrements ont été réalisés avec le soutien technique du CRDP d'Orléans.
Comment définir l’« objet quantique » à nos élèves de terminale S ?
1. Introduction historique | ||
2. L'expérience de Malus | ||
2.1. Expérience "classique" de Malus lien vers la vidéo : "Effet d'un polariseur" | ||
2.2. Expérience "quantique" de Malus | ||
2.3. Conclusions quantiques « L’onde permet de calculer la probabilité qu’un corpuscule se manifeste » | ||
2.4. Retour sur l'interprétation classique | ||
3. Les fentes d'Young | ||
3.1. Description du dispositif expérimental | ||
3.2. Interprétation corpusculaire | ||
3.3. Interprétation ondulatoire | ||
3.4. Que se passe-t-il si les photons sont émis un par un ? Animation illustrant la notion de paquet d’onde et de réduction de paquet d’onde. | ||
3.5. Cas des particules massiques | ||
4. Le radiomètre de Crooke | ||
4.1. L'appareil dans le vide lien vers la vidéo "Le radiomètre de Crook dans le vide" 4.2. Interprétations ondulatoire et corpusculaireOù comment chaque modèle rend compte de l'observation. 4.3. Le piège à éviter... lien vers la vidéo "Le piège" | ||
5. Le "paradoxe" E.P.R. (Einstein-Podolsky-Rosen) | ||
Deux photons intriqués ont des propriétés physiques corrélées : si l’on modifie l’état physique de l’un des deux photons, alors, l’état du second photon est lui aussi modifié. Cette observation est-elle paradoxale ? Comment l’expliquer ? | ||
6. Le "paradoxe" du chat de Schrördinger | ||
Le chat est-il mort ou est-il vivant ? | ||
Questions réponses | ||
Comment définir l’« objet quantique » à nos élèves de terminale S ? | ||
Comment parler de l'effet de l’observateur sur le résultat de l’expérience quantique ? | ||
Comment faire comprendre aux élèves que la présence de l’observateur quantique perturbe l’observation ? | ||
Les élèves ont vu le phénomène de diffraction. Comment leur expliquer ce phénomène avec la théorie quantique ? | ||
La fonction d’onde est-elle modifiée lorsqu’elle traverse un obstacle ? | ||
Qu’observerait-on au niveau de la fonction d’onde s’il n’y avait pas d’obstacle ? | ||
Jusqu’à quelle taille d’objet peut-on observer des phénomènes quantiques ? Quels sont les objets sur lesquels les effets quantiques peuvent se manifester ? | ||
Quel est l’effet de l’observateur sur la particule quantique ? | ||
Quelle est la principale difficulté expérimentale à maîtriser pour observer des interférences avec des corpuscules massiques ? | ||
Quelles sont les applications pratiques de la mécanique quantique ? |