B-XVII/D-IX Aspects corpusculaires de la lumière.



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Mots-clefs : rayonnement du corps noir, loi de Rayleigh-Jeans, catastrophe de l'ultraviolet, loi de Wien, constante de Planck, effet photoélectrique, fréquence seuil, énergie d'extraction, quantum d'énergie, spectre de l'hydrogène, séries de Balmer, de Lyman, de Paschen, constante de Rydberg, modèle de Bohr, orbites stables, quantification du moment cinétique, effet Compton, dualité onde-corpuscule, train d'onde, paquet d'onde, relations d'incertitude d'Heisenberg.

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Ci-dessous l'introduction du chapitre :

Ce chapitre est à la fois le chapitre D-IX d'optique et le chapitre B-XVII de mécanique (quantique en l'occurence).

L'accent est mis sur l'aspect historique et sur les différentes étapes qui ont conduit à la notion de photon.

La première est l'explication de la distribution spectrale du rayonnement du corps noir par la quantification de l'énergie échangée entre la matière et le champ électromagnétique (Max Planck en 1900).

La seconde est l'explication du seuil de fréquence dans l'effet photoélectrique par la quantification de l'énergie électromagnétique (Albert Einstein en 1905).

La troisième est l'explication du spectre de l'hydrogène atomique par la quantification des niveaux d'énergie de l'atome (Niels Bohr en 1913).

La dernière est la vérification que le quantum électromagnétique est bien une particule par la mise en évidence d'une quantité de mouvement liée à la longueur d'onde conformément aux lois relativistes (Arthur Compton en 1923).

Pour terminer on explique la dualité onde-corpuscule en assimilant le photon à un train d'onde ou paquet d'onde et en en déduisant les relations d'incertitude d'Heisenberg, sans avoir besoin d'un formalisme quantique.

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