L'énergie d'interaction et la théorie du rayonnement multipolaire

J. Humblet

Ibrahima Sakho

La conception des lasers et de nombreux dispositifs optoélectroniques tels que les cellules photovoltaïques est devenue possible grâce à la maîtrise des processus de l’interaction du rayonnement électromagnétique avec la matière.Introduction à la mécanique quantique 1 est dédié à l’étude du rayonnement thermique et des faits expérimentaux ayant révélé la quantification de la matière. L’étude du rayonnement du corps noir permet d’introduire les lois fondamentales et les principales grandeurs énergétiques caractéristiques du rayonnement.Les propriétés ondulatoires et corpusculaires de la lumière et la dualité onde-corpuscule sont étudiées à partir de l’interprétation des interférences lumineuses, de l’effet photoélectrique et de l’effet Compton. L’ouvrage analyse également le spectre de l’atome d’hydrogène. Enfin, ce premier volume examine l’étude de la théorie ondulatoire de de Broglie et des relations d’incertitudes de Heisenberg qui ont facilité l’élaboration de la mécanique quantique.

Ilarion Pavel

1913 est l’annus mirabilis de Niels Bohr. Il écrit sa « trilogie », fondatrice de son modèle d’atome, toujours en vigueur de nos jours. C’est le premier de ces trois articles qui est commenté ici. 1/ Il y applique la théorie quantique, en inférant que le rayonnement d’un électron tournant autour du noyau est émis par quanta d’énergie égaux à un multiple de hν (où h est la constante de Planck et ν est la fréquence du rayonnement). Ses résultats étaient conformes aux ‘séries de Balmer‘ du spectre d’émission de l’hydrogène. L’année suivante (1914), l’expérience de Franck et Hertz (collisions d’électrons et d’atomes de mercure) prouvera de manière irréfutable que les électrons perdent de l’énergie par quanta, et que les atomes de mercure émettent du rayonnement ultraviolet dont la fréquence est celle calculée par la théorie de Bohr. 2/ Il y donne l’expression des rayons d’orbites électroniques et de leur niveau d’énergie, indexés par un nombre n (quantification des orbites). 3/ Il y esquisse une première approche et une utilisation féconde du principe de correspondance : le comportement d’un système décrit par les lois de la physique quantique obéit aux lois de la physique classique si le système est suffisamment grand.

Gilbert Naudet, Paul Reuss

Jean Dalibard

Matière et lumière sont intimement liées dans notre modélisation du monde physique. De l’élaboration de la théorie quantique à l’invention du laser, l’interaction entre atomes et rayonnement a joué un rôle central dans le développement de la science et de la technologie d’aujourd’hui. La maîtrise de cette interaction permet désormais d’atteindre les plus basses températures jamais mesurées. Le refroidissement de gaz d’atomes par la lumière d’un laser conduit à une « matière quantique » aux propriétés radicalement différentes des fluides ordinaires. Ces atomes froids sont à la base d’une nouvelle métrologie du temps et de l’espace, qui trouve des applications dans des domaines aussi divers que la navigation, les télécommunications ou encore la géophysique.

Michel Bayet