A) Je sais énoncer que la lumière présente une dualité
La lumière peut être décrite selon deux aspects en fonction de la situation rencontrée :
ondulatoire : la lumière est présentée comme une onde électromagnétique (interférences et diffraction possibles)
particulaire : la lumière est présentée comme un flux de particules appelées photons et d’énergie Ephoton=h×ν
remarque : l’hypothèse du photon a permis d’interpréter l’effet photoélectrique
B) Je connais et je sais utiliser la relation de De Broglie
De Broglie a étendu cette dualité en associant à toute matière une onde, appelée onde de matière, dont la longueur d’onde s’exprime par : λ=ph avec :
λ la longueur d’onde en m
p la quantité de mouvement en kg.m.s-1
h la constante de Planck en J.s
C) Je sais identifier les situations où le caractère ondulatoire de la matière a un sens
Pour que l'onde associée à une particule ait un sens, il faut qu'elle puisse être diffractée.
Cela suppose que λ soit assez grand, sinon aucun obstacle de dimension inférieure n'existera.
Pour que λ soit assez grand, il faut que p soit très faible :
cas des particules légères ou animées de faible vitesse
ex. : électron, proton, neutron, atome froid, etc.
D) Je connais les concepts d’interférences et d’aspect probabiliste
De nombreuses expériences mettant en jeu des photons, des électrons, etc. montrent que l'on ne peut pas prévoir à l'avance leur comportement.
Dans une expérience d'interférence avec fentes d'Young, par exemple, on ne peut prévoir le point d'impact sur l'écran. En revanche, on peut déterminer la probabilité pour qu'une particule arrive en tel ou tel point.
Le comportement d'une particule est probabiliste.
2Transferts quantiques d’énergie : principe du laser
A) Je connais les différents types de transitions quantiques
absorption quantique :
un atome d’énergie Einf peut absorber un photon, il passe alors à un niveau d’énergie supérieurEsup.
Il n’y a interaction que si le photon vérifie Ephoton=Esup−Einf=h×ν.
L’atome passe alors dans un état excité.
émission quantique :
un atome d’énergie Esup peut émettre un photon, il passe alors à un niveau d’énergie inférieurEinf.
Il n’y a émission que si le photon vérifie Ephoton=Esup−Einf=h×ν.
On dit alors que l’atome se désexcite.
émission stimulée :
un atome au préalable dans un état excité (Esup) peut interagir avec un photon bien adapté et émettre ainsi un photon identique au précédent.
Il se désexcite vers un niveau d’énergie inférieur Einf.
B) Je connais les différentes étapes de fonctionnement du laser
amplification d’une onde lumineuse : action de multiplier les ondes lumineuses identiques au sein d’un dispositif adapté
oscillation optique : les ondes lumineuses font un mouvement d’aller-retour entre deux parois réfléchissantes
C) Je connais les principales propriétés du laser
directivité : tous les photons se propagent dans une seule direction
monochromaticité : la lumière émise n’a qu’une seule longueur d’onde propre à chaque laser
concentration spatiale de l'énergie
concentration temporelle avec les lasers à impulsion
D) Je sais associer un domaine spectrale à la nature de la transition mise en jeu
Comme les atomes, une molécule peut également être en interaction avec une onde électromagnétique ce qui peut entraîner des modifications au sein de celle-ci.
transition d’énergie électronique :
modification des niveaux d’énergie des électrons de valence de la molécule
transition énergétique de l’ordre de 1 eV
domaine UV-visible
transition d’énergie vibratoire :
modification des angles et des longueurs de liaison au sein de la molécule