Physique quantique. Radiation de corps noir Radiation de corps noir (suite) n Problème non résolu à la fin du XIX e siècle: n Théories formulées: –Wien:Oscillation

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  • Physique quantique
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  • Radiation de corps noir
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  • Radiation de corps noir (suite) n Problme non rsolu la fin du XIX e sicle: n Thories formules: Wien:Oscillation des atomes explique la radiation (nergie de vibration vient du chauffage) Rayleigh-Jeans: hypothse base sur les modes de vibration rsonnants Spectre de la lumire mis par les corps chauds Valide courtes mais diffre grandes Valide grandes mais diverge courtes Catastrophe de lultra-violet
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  • Radiation de corps noir (suite) n Planck (1900): n Planck formule une hypothse deux mois plus tard Prsente une formule empirique qui concorde avec les donnes Transfert dnergie entre les oscillateurs (atomes, molcules du gaz) ne se fait pas de faon continue, mais par de trs petites quantits discrtes:
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  • Radiation de corps noir (suite) On peut alors penser que l nergie de toute vibration molculaire ne peut se faire quen multiples entiers de hf : n Planck considre lui-mme son hypothse comme un artifice mathmatique permettant dobtenir la bonne rponse Hypothse quantique de Planck
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  • Effet photo-lectrique n Einstein (1905): Confre une ralit physique l`hypothse de Planck avec son interprtation de leffet photo-lectrique Quantum dnergie: photon
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  • Effet photo-lectrique (suite)
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  • Les lectrons mis (les photolectrons ) ont une nergie cintique maximale o est le potentiel darrt K max est indpendant de lintensit du faisceau?
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  • Hypothse dEinstein n Lmission de llectron rsulte dune collision o un photon cde toute son nergie llectron: o le travail dextraction est lnergie minimale pour extraire un lectron
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  • Hypothse dEinstein (suite) n Selon cette hypothse, augmenter lintensit du faisceau ne fait quaugmenter le nombre de photons, et donc le nombre dlectrons mis. n Lnergie de llectron dpend de lnergie individuelle des photons.
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  • Effet photo-lectrique (suite)
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  • Selon lhypothse dEinstein n Pour quil y ait mission dun lectron, il faut que lnergie du photon soit au moins gale au travail dextraction: o f 0 est appele la frquence seuil
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  • Atome dhydrogne n Mystre du spectre de l hydrogne: n Modle de Bohr: 1-Les e - se dplacent uniquement que sur certaines orbites circulaires orbites stationnaires 2- Il y a mission dun rayonnement seulement si un e - passe d une orbite permise une autre dnergie infrieure 3- Le moment cintique de le - ne peut prendre que des valeurs entires multiples de mission de lumire certaines prcises
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  • Atome dhydrogne (suite) n quilibre de forces:
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  • Atome dhydrogne (suite) n Transition dun tat dnergie un autre:
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  • Dualit onde-corpuscule n Photon se comporte la fois comme une onde et un corpuscule De Broglie suggre de gnraliser cette dualit la matire
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  • Dualit onde-corpuscule n Observation des proprits ondulatoires de la matire par diffraction ou par interfrence: Microscopes lectroniques
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  • Dualit onde-corpuscule (suite) n Observations Et si on diminue lintensit du faisceau jusqu ce que les lectrons passent un par un?
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  • Dualit onde-corpuscule (suite) On observe le patron dinterfrence quand mme! Forcs dadmettre que les lectrons passent par les deux fentes en mme temps!!
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  • Atome dhydrogne
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  • Principe dincertitude n Heisenberg (1927): Il est impossible de dterminer la fois la position et la quantit de mouvement d une particule avec un degr de prcision arbitraire: Reli la nature ondulatoire de la particule
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  • Principe dincertitude (suite) n Tentative de dtermination de la position avec un microscope: Llectron clair subit un recul qui modifie son impulsion p par une quantit p impossible dterminer
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  • Principe dincertitude (suite) n Conclusion: lacte simple dobserver un lectron (ou toute autre particule ou objet) perturbe l tat original de celui-ci dune manire indtermine n Au lieu de faire des prdictions dterministes prcises sur l tat ultrieur d un systme, nous sommes contraints dterminer les rsultats possibles dune observation, en donnant les probabilits relatives de chacun de ces rsultats