Mécanique ondulatoire - Définition et Explications

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Présentation

La mécanique ondulatoire est, comme son nom l'indique, une mécanique régie par la propagation d'une onde de probabilité.

La mécanique classique d'une particule ponctuelle n'est pas capable de décrire ce qui est expérimentalement observé : les phénomènes d'interférences électronique, photonique, neutronique, etc. La mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de décrire les phénomènes fondamentaux à l'œuvre dans les systèmes physiques, plus particulièrement à...) modélise le comportement ondulatoire des particules .

Origines

L'origine de la mécanique ondulatoire (La mécanique ondulatoire est, comme son nom l'indique, une mécanique régie par la propagation d'une onde de probabilité.) se situe au début du XXe siècle ; elle commence avec les travaux d'Albert Einstein (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le 18 avril 1955 à Princeton, New Jersey) est un physicien qui fut successivement allemand, puis apatride (1896),...) qui associe une particule, le photon (En physique des particules, le photon (souvent symbolisé par la lettre γ — gamma) est la particule élémentaire médiatrice de l’interaction...), à une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter...), la "lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet)...)", qui s'étend des rayons gamma aux ondes radios (A supprimer), et se complète avec Louis de Broglie (Louis Victor de Broglie, prince, puis duc de Broglie (15 août 1892 à Dieppe, France - 19 mars 1987 à Louveciennes, France) est un mathématicien et physicien français....) qui définit le comportement des électrons sous forme d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans...).

De ces antagonismes est né ce que l'on appelle la "dualité onde-corpuscule".

Définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) mathématique

À toute particule de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de...) m et de vitesse (On distingue :) v était associée une onde de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet...) d'onde l et de fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot fréquence sans...) n.

\lambda =   {h\over\ p }

Si nous représentons la trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) d'un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un...) par une corde de violon en vibration, l'analyse de Fourier démontre que les sons se forment à partir d'un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) entier d'ondes fondamentales.

La fonction d'onde décrit les états propres de quantité de mouvement (En physique, la quantité de mouvement est la grandeur physique associée à la vitesse et la masse d'un objet. La quantité de mouvement d'un système fait partie, avec l'énergie, des valeurs qui se conservent lors des interactions...). Plus la fonction d'onde est resserrée, plus la fréquence est élevée.

Une particule est une onde qui se propage dans tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) l'espace dont l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) de probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques, l'étude des probabilités est un...) nous permet de connnaître la position à un moment t.

Histoire de la mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui...) ondulatoire

Louis de Broglie eut l'idée d'associer une fonction d'onde à chaque particule : cela implique que l'espace n'est pas uniquement constitué de particules, mais de champs quantiques qui engendrent des forces entre les corps.Par la suite, Albert Einstein et Erwin Schrödinger (Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (12 août 1887 à Vienne - 4 janvier 1961) est un physicien autrichien.) s'intéressèrent aux travaux de De Broglie : Erwin Schrödinger remplaça tous les niveaux d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) par des configurations ondulatoires et publia sa fameuse équation (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement pour poser le problème de leur identité. Résoudre l'équation consiste à déterminer toutes les façons de donner à certaines des...) en 1926.

Mais la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou...) se heurtait à certaines observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très...) concernant les paquets d'ondes. Ce fut Max Born qui trouva la solution du problème par les probabilités. Une nouvelle idée est instaurée : les atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement constitué d'un noyau...) ne sont plus traités individuellement, mais de manière statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le résultat de l'application d'une...).

Ainsi l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise...) de ces travaux renseigne sur la probabilité statistique de l'énergie d'un système.

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