Mécanique ondulatoire

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Mécanique ondulatoire

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 modélise le comportement ondulatoire des particules .

Origines

L'origine de la mécanique ondulatoire se situe au début du XXe siècle ; elle commence avec les travaux d'Albert Einstein qui associe une particule, le photon, à une onde, la "lumière", qui s'étend des rayons gamma aux ondes radios, et se complète avec Louis de Broglie qui définit le comportement des électrons sous forme d'onde. De ces antagonismes est né ce que l'on appelle la "dualité onde-corpuscule".

Définition mathématique

À toute particule de masse m et de vitesse v était associée une onde de longueur d'onde l et de fréquence n. \lambda = h\over\ p Si nous représentons la trajectoire d'un électron par une corde de violon en vibration, l'analyse de Fourier démontre que les sons se forment à partir d'un nombre entier d'ondes fondamentales. La fonction d'onde décrit les états propres de quantité de mouvement. Plus la fonction d'onde est resserrée, plus la fréquence est élevée. Une particule est une onde qui se propage dans tout l'espace dont l'amplitude de probabilité nous permet de connnaître la position à un moment t.

Histoire de la mécanique 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 s'intéressèrent aux travaux de De Broglie : Erwin Schrödinger remplaça tous les niveaux d'énergie par des configurations ondulatoires et publia sa fameuse équation en 1926. Mais la théorie se heurtait à certaines observations 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 ne sont plus traités individuellement, mais de manière statistique. Ainsi l'ensemble de ces travaux renseigne sur la probabilité statistique de l'énergie d'un système.
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Sujets connexes
Albert Einstein   Atome   Erwin Schrödinger   Louis de Broglie   Max Born   Mécanique quantique   Particule élémentaire   Probabilité   Statistique   Série de Fourier  
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