3. La dualité onde-corpuscule
Pour un physicien de l'âge classique, c'est-à-dire d'avant 1900, les concepts d'onde et de particule apparaissent comme antithétiques ; ils sont en quelque sorte complémentaires. Le monde s'interprète par leur jeu combiné ; chaque particule émet des ondes auxquelles sont sensibles les autres particules (et vice versa). La distinction entre matière et rayonnement est claire et nette.
Cette partition du monde en deux catégories d'objets va être ébranlée par un article d'Einstein paru en 1905. Celui-ci porte un titre surprenant : Sur un point de vue heuristique concernant la production de lumière... Einstein y démontre que pour l'explication des propriétés thermiques de la lumière, il est nécessaire de considérer l'énergie lumineuse comme générée sous forme de grains, E = hν (où h est la constante de Planck et ν la fréquence de la lumière). En 1909 puis en 1916, Einstein achève de conférer à ces grains un caractère corpusculaire en montrant qu'ils possèdent, comme les particules, une quantité de mouvement. Il montre également que les variations de l'énergie d'un faisceau lumineux font apparaître, côte à côte, un terme qu'on identifie facilement avec les fluctuations d'une onde, et un autre terme qu'on est bien obligé d'interpréter comme une fluctuation du nombre de ces « quanta de lumière », plus tard dénommés photons. Einstein parle alors de dualisme onde-particule.
Ce dualisme devait ensuite, dans le courant des années 1920, se transformer en dualité, lorsque Louis de Broglie eut démontré qu'à chaque « atome » de matière doit être associée ce qu'il appela une longueur d'onde (mais qu'il serait plus prudent d'appeler une longueur caractéristique). Celle-ci est liée à la quantité de mouvement (p) de la particule considérée par la relation, dite de L. de Broglie, p = h/λ, qui s'écrit encore p = h k/2π, en posant k = 2π/λ et en identifiant ce k avec un « nombre d'onde ». Cette dernière écriture fait apparaître une très forte similitude de forme entre la relation de L. de Broglie et celle de Planck-Einstein, E = hν. Dans le […]
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