La mécanique quantique (1920) établie que la matière est de nature ondulatoire.
Exemple: un électron dans un atome est modélisé par une onde:
L'évolution de l'onde
est régie par l'équation de Schrödinger:
Manifestation de l'aspect ondulatoire: les raies atomiques
Comme une corde de guitare, l'onde de l'électron possède des modes stationnaires (spectre):
Fluorescence:
Une onde lumineuse de fréquence
(
eV) peut
exciter l'électron dans le mode
(il se met en résonance).
Celui ci réémet ensuite la lumière dans une autre direction:
Cela explique les raies d'emmission observée, caractéristiques de l'atome.
Raies de Balmer de l'atome H (1885, transition vers etat
) :
Autre Exemple: l'electron issu d'une électrode dans le vide.
Question: Pourquoi à notre échelle la matière semble être constituée de particules et non pas d'ondes?
Car le ``modèle quantique'' de la matière ne s'arrête pas là....Le comportement est aussi probabiliste:
Si l'électron intéragit avec l'extérieur (i.e. modifie l'état de l'environnement), alors l'onde quantique est perturbée de façon aléatoire (pur hasard):
Règle de la ``mesure'': La probabilité
de présence en
après la mesure est proportionnelle à l'intensité
de l'onde en
avant:
Conséquence: à notre échelle l'électron semble être une particule localisée, se déplaçant selon les lois de la mécanique classique:
Figures d'interférences
Des expériences soigneuses montrent directement cette ``dualité'' entre onde et corpuscule:
Chaque électron éjecté est une onde, mais il apparait un impact localisé
sur le détecteur. Après l'envoi de plusieurs électrons identiques,
l'histogramme des impacts reproduit la figure de
et ses ondulations.
Dans la suite de l'exposé, on oublie le hasard quantique dû à l'interaction et l'influence de l'onde de matière sur son environnement.
On considère seulement l'évolution de l'onde quantique isolée (son aspect ondulatoire).
Cette étude s'appliquera aussi aux ondes acoustiques,
sismiques, électromagnétiques,...