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Dualité Onde/Particule

Un des principes de base de la mécanique quantique est que tout objet microscopique présente à la fois des propriétés d’ondes et de particules. Ainsi la lumière, selon la façon dont nous l’étudions peut présenter un aspect ondulatoire, par exemple lorsque nous observons des phénomènes d’interférences ou de diffraction mais également un aspect corpusculaire comme en témoigne l’existence des photons.

Une des manières les plus claires de mettre en évidence la dualité onde-particule est l’expérience des fentes de Young.

L’expérience consiste à éclairer par une source lumineuse un écran percé de deux fentes très fines et très rapprochées. Ces deux fentes se comportent comme deux sources secondaires d’émission lumineuse. Une plaque photographique placée derrière l’écran enregistre la lumière issue des deux fentes. Ces deux sources interfèrent et forment sur la plaque photographique ce que l’on appelle une figure d’interférence. Cette figure est caractéristique d’un comportement ondulatoire de la lumière.

Expérience des fentes de Young Représentation de franges d'interférence

Par un dispositif expérimental spécifique, on s’arrange pour n’émettre les photons que par paquets. On met alors à la place de l’écran, une plaque photographique qui réagit au contact des photons. On laisse l’expérience se dérouler pendant un certain temps. Voici ce qu’on peut alors observer lorsque l’on développe la plaque photographique:

Interférences des photons

Si le photon se comportait uniquement comme un corpuscule, il ne devrait pas interférer avec lui même. Cependant au bout d’un certain temps, on observe (figure d) des franges. Les franges qui apparaissent alors, ont les mêmes caractéristiques que celles de l’expérience précédente. On montre ici la nature ondulatoire du photon.

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