Petite histoire de la mécanique quantique

Histoire de mécanique quantique
La catastrophe ultraviolette du corps noir

Histoire de mécanique quantique
Formulée par le physicien autrichien Paul Ehrenfest.
Résultats de plusieurs expériences faites en 1900, non
concordants avec la théorie élaborée entre 1880 et 1900 pour
expliquer le rayonnement émis par un corps chauffé.
Ces expériences montrent que cette théorie du rayonnement
fonctionne bien pour des émissions allant de l’IR au vert.
Pour le bleu, le violet, et plus encore, l‘UV, => ne concordent
pas du tout avec cette théorie. Par exemple, selon la théorie,
un feu de cheminée serait une source mortelles de rayons .
Le physicien allemand Max Planck propose (fin 1900) une
idée révolutionnaire.
Max Planck
Un phénomène physique peut être discontinu.
=> Naissance de la physique quantique.

Histoire de mécanique quantique
L’effet photoélectrique (PE)
Émission d'électrons par un matériau, généralement métallique, lorsque celui-ci
est exposé à la lumière ou un rayonnement électromagnétique de fréquence
suffisamment élevée, qui dépend du matériau.
Effet photoélectrique : on éclaire une plaque de métal et celle-ci émet des e_.

Histoire de mécanique quantique
Constatations expérimentales de l'émission PE
- Les e_ne sont émis que si la fréquence de la lumière est suffisamment élevée et
dépasse une fréquence limite appelée fréquence seuil.
- Cette fréquence seuil dépend du matériau et est directement liée à l'énergie de
liaison des e_qui peuvent être émis.
- Le nombre d' e_émis lors de l'exposition à la lumière est proportionnel à
l'intensité de la source lumineuse.
- L'énergie cinétique des e_émis dépend linéairement de la fréquence de la
lumière incidente.
- Le phénomène d'émission photoélectrique se produit dans un délai < 10-9 s après
l'éclairage, phénomène quasi instantané.

Histoire de mécanique quantique
Einstein (encore !) et l’effet PE
Mars 1905. Albert Einstein explique l'effet photoélectrique en postulant :
«Lorsqu'un rayon de lumière est diffusé à partir d'un point,
l'énergie n'est pas distribuée continûment sur des espaces toujours
croissants, mais consiste en un nombre fini de quanta d'énergie qui
sont localisés en des points de l'espace, se déplaçant sans être
divisés, et qui peuvent être absorbés ou générés seulement comme
un tout. »
Considéré comme la phrase la plus révolutionnaire
écrite par un physicien au cours du XXème siècle. Prix
Nobel 1921.
Quanta d'énergie appelés « photons » en 1926.
Cette idée supprimait la possibilité pour le
rayonnement du corps noir d'atteindre une énergie
infinie (phénomène de catastrophe ultraviolette) Albert Einstein et ?