Quantum

Introduction


Mécanique quantique
 \hat H | \psi\rangle = i\hbar\frac{{\rm d}}{{\rm d}t}|\psi\rangle
Postulats de la mécanique quantique

Histoire de la mécanique quantique

Cette boîte : voir • disc. • mod.

En physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...), un quantum (mot latin signifiant « combien » et qui s'écrit « quanta » au pluriel) représente la plus petite mesure indivisible, que ce soit celle de l'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.), de la 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...) ou de la 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 gravitation (la masse grave)....). Cette notion est centrale en théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou...) des quanta, laquelle donnera naissance à la mécanique quantique (Fille de l'ancienne théorie des quanta, la mécanique quantique constitue le pilier d'un ensemble de théories physiques qu'on regroupe sous l'appellation générale de physique quantique. Cette dénomination s'oppose à...).

Description

La théorie des quanta ou théorie quantique, affirme que l'énergie rayonnante est discontinue. Les quanta sont alors les « grains » composants cette énergie de valeur h.ν, où :

  • h est la constante de Planck (En physique, la constante de Planck, notée h, est une constante utilisée pour décrire la taille des quanta. Elle joue un rôle central dans la mécanique quantique...),
  • ν est la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps....) de l'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 transporter de...).

Ainsi, on peut déterminer facilement l'énergie contenue dans un photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette...) en multipliant sa fréquence (déduite de sa 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...) d'onde puisque sa vitesse (On distingue :) est constante) par h.

La valeur de h est faible : 6,626.10-34 J.s.

Et \frac{E}{\nu}=n \times h, c'est-à-dire que le quotient \frac{E}{\nu} est toujours un multiple de h.

Application en Electronique

En électronique, le quantum correspond à la tension (La tension est une force d'extension.) analogique (Le concept d'analogique est utilisé par opposition à celui de numérique.) de la valeur numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information...) la plus petite dans un convertisseur numérique/analogique, soit un 1 logique. C'est donc la différence de tension qu'il y a entre une valeur numérique et la valeur numérique suivante, à la sortie d'un convertisseur numérique/analogique.

q = \frac{V_{PE}}{2^{n}} avec VPE la Tension Pleine Echelle

Exemple

Les suites binaires suivantes sur n=4 bits :
- De l'analogique au numérique on a :

       0 0 0 0 si Ua < 3mV 
0 0 0 1 si 3mV 1 1 1 1 si 45mV < Ua < TPE
Ainsi le quantum q = 3mV ( on augmente de 3mV en analogique pour 0 0 0 1 en numérique )

- Du numérique à l'analogique on a :

       0 0 0 1 = 3mV ( = q )
0 0 1 0 = 6mV ( = 2q )
1 1 1 1 = 45mV ( = 15q )
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