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lumiere

La Lumière : onde ou corpuscules ?

Publié le par Régis Vétillard

Lancelot et Geneviève trouvent cet équilibre de liberté et d'intimité qui passe par des regards et des mots ; une recherche de sens similaire; et aussi par le même désir de faire corps ensemble. Ils forment un couple.

Malheureusement, très vite, survient l'obstacle de ''l'occupant'' : Geneviève est enceinte. Le fait qu'il se pourrait que ce soit par les oeuvres de l'officier allemand, horrifie Geneviève.

 

Fin 1943, on peut voir un film de H. G. Clouzot ''Le Corbeau'' ; difficile de rester dans cette ambiance sombre, qui avec la lâcheté de ses lettres anonymes, nous maintient dans le pire du quotidien de l'occupation. Le diable n'est pas qu'étranger ; nous avons en nous nos démons. Nous ne savons qui est ange ou bête... Ce film joue sur le ''clair-obscur'' ; ainsi cette ampoule qui bascule entre les Dr Vorzet et Germain, entre l'ombre et la lumière.

 

Avec Einstein, la ''science nouvelle'' sera qualifiée de juive, et stigmatisée, en particulier par le physicien Philipp Lenard, comme une « physique juive » abstraite et coupée de la réalité.

Philipp Lenard (1862-1947) présentait en 1936, les enjeux de la physique allemande, ou aryenne : le travail scientifique s'accomplit « en communion étroite avec les conditions naturelles » et les données expérimentales doivent être décrites et exposées « sur le socle ferme de la physique classique. ». En sont exclues, les théories de la relativité et des quanta. Les concepts fondamentaux, reposent sur les concepts de Force, d'Energie, d'Ether, et sur le modèle mécanique de l'atome. Elle va perdre l'essentiel de son crédit après la découverte de la radioactivité artificielle et la fission effective du noyau.

Cependant, Philipp Lenard, conseiller auprès du Ministre de la Science et de l'Éducation et à la Formation du peuple, Bernhard Rust, surveille la conformité de l'Université allemande à l’idéologie 

Sous le troisième Reich, l'institut de mathématiques de Göttingen est démantelé. Hitler aurait dit : « le nazisme, c'est la biologie appliquée. », la science étant au service de la race aryenne. La mission des scientifiques est de découvrir les lois véritables de la nature, et d'en découler les lois de l'Histoire.

 

En sciences physiques, il n'est peut-être pas si étonnant, s'il nous faut revenir à la ''Lumière '', née de cette Origine primordiale, de laquelle les particules des éléments chimiques se sont séparés, puis se sont regroupés en millions de galaxies.

La question de savoir de quoi est faite la Lumière, est posée dès l'époque de Newton. En 1802, l'expérience de Thomas Young répond à la question : la lumière est une onde ; le spectre électromagnétique est gradué en longueurs d'onde...

 

Après que l'on ait fait le lien entre l'électricité et le magnétisme ; J.C. Maxwell élabore une série d'équations différentielles qui servent à expliquer le comportement des champs électromagnétiques.

Quelle est la différence entre une onde et un champ électromagnétique ?

Une onde est une vibration du champ.... Peut-être un exemple qui permet de comparer un champ avec les ondes qu’il transmet est celui du téléphone à boite de conserve.
Vous pouvez tendre plus ou moins la ficelle entre les boites de conserve, ce qui correspond au champ sans ondes. Mais quand vous parlez dans la boite, le fond vibre et change la tension dans la ficelle. Ceci crée une onde qui se propage dans la ficelle. Cette onde correspond à des variations dans le temps de la tension sur la ficelle.

Dans le cas des ondes électromagnétiques, la situation est un peu plus compliquée, car dans ces ondes il y a deux champs qui varient : le champ électrique et le champ magnétique. Ils sont indissociables.

Maxwell ( 1864) calcule la vitesse de la lumière et déduit qu'elle est une onde électromagnétique ( à deux composantes électrique et magnétique, perpendiculaires et en phase). Hertz en 1884, va conforter cette théorie en produisant une nouvelle forme d'onde électromagnétique : à basse fréquence et grande longueur d'onde, - à même vitesse de propagation – l'onde radio.

 

En 1905, Einstein dans une publication, expose l'idée que la lumière, c'est à dire le champ électromagnétique, ne serait pas un flux continu comme on le pensait. Elle serait composée de paquets indivisibles de quantas, de photons, et d'autre part ces paquets auraient une énergie proportionnelle à leur fréquence ; plus la fréquence est élevée, plus l'énergie véhiculée individuellement par chaque paquet est grande.

Attention.... Einstein, n'a pas eu cette ''révélation'' sans avoir été préparé... Revenons en arrière, de quelques années :

Les corps chauffés émettent des rayonnements caloriques et lumineux... L'énergie rayonnée, est variables suivant la longueur d'onde du rayonnement.

Max Planck (1858-1947) à l'idée que cet échange pourrait se faire sous forme de paquets d'énergie, de quanta.... ( un quantum = h ).

En 1900, Planck propose l’idée que les différentes longueurs d’ondes émises par un atome sont toutes des multiples entiers d’une certaine quantité d’énergie minimale indivisible. Cette quantité d’énergie, le « quantum d’énergie », fut décrite par Planck comme une constante fondamentale. Le quantum d'énergie est une interaction entre la lumière et la matière. C'est un échange entre un photon et un atome.

La relation qui en découle est E= ''h''×ν, où : E est l’énergie de la particule ; ν (« nu ») est sa fréquence ; la constante '' h '': vaut 6,626 070 15 × 10⁻³⁴ joule seconde (J.s) - elle sera nommée ''constante de Planck - .

Le photon est une particule, de charge et de masse, nulle. Le quantum est la quantité d'énergie transportée par le photon, sa valeur est donc h×ν.. Lorsque l’énergie de la lumière est divisée en quanta discrets, on dit qu’elle est quantifiée.

Qu'est-ce que la ''quantification de l'énergie lumineuse'' ?

L'expérience montre que l’énergie de la lumière ne peut pas être absorbée par les électrons en continu. Cela se produit pour une lumière de fréquence élevée, mais pas pour une lumière de fréquence faible, l’énergie de la lumière doit être apportée à la surface métallique sous forme de « paquets » discrets, et la quantité d’énergie doit être liée à la fréquence de la lumière. Ces « paquets » d’énergie sont appelés des photons. Les photons sont des particules de lumière. On a donc établi que l’effet photoélectrique doit être décrit en utilisant un modèle de particules de lumière, plutôt qu’un modèle d’onde.


 

On dit '' discrets'' pour signifier ils sont comme des points séparés et ne peuvent constituer un continuum qu’à une certaine échelle, en apparence... Ainsi, une grandeur physique est quantifiée si l’ensemble de ses valeurs caractéristiques forme un spectre discontinu de valeurs discrètes.

Ce résultat pose une grande question : la réalité serait-elle continue ou discrète ? Discrète comme les nombres entiers, des 'bits' d'ordinateurs... ou continue, là il n'y aurait pas d'éléments irréductibles, comme les nombres réels ( une infinité de chiffres après la virgule.). Ou s'agit-il plutôt de notre choix dans une vision : soit analytique, réductionniste... soit globale, holistique ?

 

Einstein comprend l'importance de cette constante... Mais, pour lui,  la quantification de l'énergie ne pouvait pas être réduite aux échanges d'énergie entre les systèmes physiques. C'est la nature même du rayonnement qui devait être modifiée pour devenir granulaire.

C'est ainsi qu'en 1905 Einstein émet l'hypothèse que la lumière est composée de corpuscules, appelées photon. Il montre que la lumière est à la fois corpusculaire et ondulatoire.

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