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INTRODUCTION A LA MECANIQUE QUANTIQUE

De
20 pages
Niveau: Secondaire, Lycée, Première

  • mémoire


1 CHAPITRE I INTRODUCTION A LA MECANIQUE QUANTIQUE Christian Ducauze et Hervé This 1 - DE L'OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE AUX MODÈLES ACTUELS DE LA LUMIÈRE S'appuyant sur la conception d'une propagation rectiligne de la lumière, l'optique géométrique apparaît dès l'Antiquité : les lois de la réflexion sont déjà connues de l'école platoniciennei ; plus tard, au 2e siècle de notre ère, Ptolémée (90-168) – qui semble bien avoir fait partie de l'école d'Alexandrieii – s'intéresse à la réfraction et mesure la déviation d'un rayon lumineux qui passe de l'air à l'eau ou au verre ; notons toutefois que la loi de la réfraction ne sera établie que bien après. Toutefois, dans l'Antiquité, on considère que le rayon lumineux émane de l'œil et il faudra attendre la fin du 1er millénaire pour voir apparaître l'idée, avec Ibn al-Haytham, que le rayon lumineux émane de l'objet : avec son Traité d'optique, qui a eu un très grand retentissement au Moyen-Âge, il peut être considéré comme fondateur de l'optique géométrique, fournissant notamment une explication de l'arc-en-ciel. Le début du XVIIe siècle est marqué par la publication des travaux fondamentaux de Johannes Kepler concernant l'optique géométrique de la vision (1604) et des lentilles (1611).

  • nom de relation de planck-einstein pour l'équation

  • mouvement

  • rayon lumineux pénétrant dans le cristal

  • doctrine solide concernant le mouvement des corps

  • lumière

  • rayon lumineux

  • newton


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CHAPITRE I
INTRODUCTION A LA MECANIQUE QUANTIQUE
Christian Ducauze et Hervé This
1-DE LOPTIQUE GÉOMÉTRIQUE AUX MODÈLES ACTUELS DE LA LUMIÈRE
Sappuyant sur la conception dune propagation rectiligne de la lumière,loptique
géométrique apparaît dès lAntiquité : les lois de la réflexion sont déjà connues de lécole platoniciennei; plus tard, au 2esiècle de notre ère, Ptolémée (90-168)  qui semble bien avoir fait partie de lécole dAlexandrieii à la réfraction et mesure la déviation dun sintéresse
rayon lumineux qui passe de lair à leau ou au verre ; notons toutefois que la loi de la
réfraction ne sera établie que bien après.
Toutefois, dans lAntiquité, on considère que le rayon lumineux émane de lil et il faudra attendre la fin du 1ermillénaire pour voir apparaître lidée, avec Ibn al-Haytham, que le rayon lumineux émane de lobjet : avec sonTraité doptiquea eu un très grand retentissement, qui
au Moyen-Âge, il peut être considéré comme fondateur de loptique géométrique,
fournissant notamment une explication de larc-en-ciel. Le début du XVIIesiècle est marqué par la publication des travaux fondamentaux de Johannes
Kepler concernant loptique géométrique de la vision (1604) et des lentilles (1611).
Parallèlement, René Descartes (1596-1650) sintéresse à la réfraction, sans grand succès dailleurs ; en fait, la loi de la réfraction sera établie par Snellius en 1620iii. Le mérite de Descartes sera davoir plutôt essayé de concevoir une théorie scientifique de la propagation de
la lumière, quil perçoit comme un ébranlement de la matière se transmettant instantanément,
avec une vitesse infinie et sans transport de matière : cest bien lamorce dun modèle
corpusculaire du phénomène de la lumière.
1
Dans la seconde moitié du XVIIe sont observés des phénomènes lumineux quon ne siècle,
peut expliquer par loptique géométrique : par exemple la diffraction, les couleurs des lames minces ou la double réfraction1On doit alors se tourner vers une autre théorie de la.
propagation de la lumière : une théorie dite ondulatoire, parce quelle considère la lumière
comme due à des ondes, des vibrations.
Cesdeux théoriesla théorie corpusculaire et la théorie ondulatoire coexistent alors, et,
dans un mémoire présenté à laRoyal Societyen 1672, Isaac Newton (1643-1727) élabore une
théorie mixte où domine lexplication corpusculaire. Il soppose alors vivement à Robert
Hooke (1635-1703) qui défend la seule théorie ondulatoire. Quelques dizaines dannées après,
dans sonOptique(1704, 1706), Newton sera conduit à admettre que la lumière est constituée
de corpuscules, de grosseur variable selon la couleur, se déplaçant dans un milieu nommé
léther, à une vitesse finie, et produisant des vibrations dont la fréquence varie aussi avec la
couleur. A la même époque, Nicolas Malebranche (1638-1715), partisan de la théorie
ondulatoire, fait la distinction entre fréquence et amplitude des vibrations, quil présente
comme étant longitudinales ; Christiaan Huygens (1629-1695) fait dailleurs la même
hypothèse. Il faudra attendre le début du XIXesiècle pour que Thomas Young (1773-1820) introduise le
principe de linterférence des ondes lumineuses, renforçant ainsi lhypothèse ondulatoire qui
cependant reste encore imprécise. Celle-ci ne sera réellement développée quensuite par
Augustin Fresnel (1788-1827), qui, le premier, substitue une vibration transversale à la
vibration longitudinale imaginée jusqualors. La théorie ondulatoire semble alors devoir
lemporter : en 1865, James Clerk Maxwell (1831-1879) établit la nature électromagnétique
1La biréfringence est la propriété physique dʹun matériau où la lumière se propage de façon anisotrope. Dans un milieu biréfringent, lʹindice de réfractionnʹest pas unique ; il dépend des directions de propagation et deporilatisaondurayon lumineux. Un effet spectaculaire de la biréfringence est la double réfraction par laquelle un rayon lumineux pénétrant dans le cristal est divisé en deux. Cʹest pourquoi, sur la photographie ci-contre, lʹscinptrinio apparaît en double après avoir traversé le cristal de calcite. Ce phénomène est caractéristique des milieux biréfringents, à tel point que les termes « double réfraction » et « biréfringence » sont parfois confondus. Le second tire dʹailleurs son étymologie du premier. Lorsquʹon parle de biréfringence, on sous-entend en général biréfringence linéaire, cʹest-à-dire quʹon considère les indices de réfraction pour des ondes polarisées rectilignement. Par analogie, on utilise parfois lʹexpression biréfringence circulaire pour désigner lʹactivité optique. En effet, ces deux phénomènes peuvent se décrire de manière très similaire, mais ils ont des origines microscopiques différentes.Dans le cas particulier des matériaux biréfringents uniaxes, on appelle également biréfringence la valeur de la différence entre les indices de réfractionordinaireetaireinrdaotrexdu matériau.
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