1) Depuis le début du 19ième siècle, quelles observations s’expliquent par : - l’aspect ondulatoire de la lumière ? - l’aspect corpusculaire (particulaire) de la lumière ?  L’aspect ondulatoire s’explique par les expériences de diffraction et d’interférences.  L’aspect corpusculaire est expliqué par l’expérience de l’effet photoélectrique.

et Onde 2) Que répondriez-vous maintenant au titre de cette activité ? particule

3) Rappeler l’expression de l’énergie transportée par un photon 3) Rappeler l’expression de l’énergie transportée par un photon. Rechercher en quoi cette relation fait apparaître les deux aspects de la lumière. E = h.ν = h×c λ  E fait référence à un aspect particulaire (Energie d’un quantum d’énergie)  la fréquence ν (ou la longueur d’onde λ) fait référence à un aspect ondulatoire.

4) Dans l’expression de de Broglie, associer les grandeurs aux deux aspects de la matière. p= h λ  La longueur d’onde λ fait référence à un comportement ondulatoire.  La quantité de mouvement p au comportement particulaire.

5) Quelle que soit la masse d’une particule, cette dualité est-elle envisageable ? Justifier. p = h λ Si m augmente, p augmente et λ diminue. Pour observer la diffraction de l’onde associée à la particule, il faudrait un obstacle (ou trou) de dimension extrêmement faible, ce qu’on ne peut avoir. La dualité n’est donc constatée que pour des particules de masse infime (ex : électron, proton, neutron, atome ou molécule).

6) Citer les deux caractéristiques du photon 6) Citer les deux caractéristiques du photon. On parle de particule de matière pour l’électron mais pas pour le photon. Quelle autre caractéristique peut-on déduire du photon ? Le photon est une particule non chargée, se déplaçant à la célérité de la lumière. Le photon n’a pas de masse au repos.

7) Les phénomènes quantiques sont des phénomènes où interviennent des « objets » photons ou matière microscopique (électrons…) et qui ne s’expliquent pas par les lois de la mécanique classique : Peut-on prévoir la trajectoire d’un photon ou d’un électron ? On ne peut pas déterminer la trajectoire d’une particule qui manifeste un comportement ondulatoire.

8) Peut-on prévoir le lieu d’impact d’un photon sur l’écran 8) Peut-on prévoir le lieu d’impact d’un photon sur l’écran ? Quelle est donc la caractéristique de cela ? Expliquer. Il est impossible de prévoir le lieu d’impact du photon sur l’écran. En physique quantique, on ne pas prévoir la position précise d’un photon ou d’une particule de matière mais seulement sa probabilité de présence en un lieu donné. Cet aspect probabiliste est caractéristique des phénomènes quantiques.

Si l’on place un dispositif de mesurage pour « voir » par quelle fente passe chaque électron émis par le canon, on voit bien la fente choisie par l’électron mais on n’observe alors plus de figure d’interférence. Le fait de regarder modifie le comportement de l’électron et ce dernier se comporte alors comme une petite bille. Soyez le bienvenu dans le monde quantique !

9) Quelle conclusion donneriez-vous à ces expériences ? Les observations faites ne s’expliquent que par une dualité onde-particule des photons ou particules de matière qui présentent donc simultanément les deux aspects.

E= h.c λ =m.c² or p=m.c donc h.c λ =p.c d ′ où 𝐩= 𝐡 𝛌 10) Petit retour sur la relation de de Broglie : Comment peut-on retrouver cette loi en vous rappelant qu’Einstein a montré que l’énergie et la masse sont toujours reliées l’une à l’autre par une célèbre relation ? E= h.c λ =m.c² or p=m.c donc h.c λ =p.c d ′ où 𝐩= 𝐡 𝛌