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La théorie ondulatoire de Fresnel et la dualité onde-corpuscule

Alexandre Gondran, Michel Gondran

Published Dec 1, 2018• 0 citations
OpenAlex

Abstract

La théorie ondulatoire de Fresnel et la dualité onde-corpuscule par Michel et Alexandre Gondran article publié dans la Revue de l'Electricité et de l'Electronique (REE) de 2018, n • 5 Résumé La réponse de Fresnel à la question sur le phénomène de diffraction posée en 1818 par l'Académie des sciences et la controverse sur le point lumineux de Poisson-Arago marquent le début de la réfutation de la théorie corpusculaire de Newton et la réhabilitation de la théorie ondulatoire de Huygens. Après avoir rappelé ce moment historique, nous montrons théoriquement et par simulation comment les lignes de flux d'énergie permettent de compléter la réponse de Fresnel et d'expliquer le point lumineux de Poisson-Arago et de ne pas rejeter la théorie corpusculaire de Newton. Pour une onde monochromatique dans le vide, ces lignes de flux d'énergie correspondent aux rayons diffractés de l'Optique de Newton et peuvent être considérées comme les rayons de l'optique ondulatoire. On terminera par l'actualité des applications du point de Poisson-Arago avec aussi des particules massives. Abstract Fresnel's response to the Academy of Sciences' contest in 1818 on the subject of diffraction phenomena and the controversy over the Poisson-Arago bright spot mark the beginning of the refutation of Newton's corpuscular theory and the rehabilitation of Huygens' wave theory. After recalling this historical moment, we demonstrate theoretically and by simulation how energy flow lines make it possible to complete the Fresnel response and explain the Poisson-Arago bright spot while not invalidating Newton's corpuscular theory. For a monochromatic wave in a vacuum, these energy flow lines correspond to the diffracted rays of Newton's Optics and can be considered as the rays of wave optics. We will conclude by considering current applications of the Poisson-Arago bright spot to massive particles

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Interférences quantiques : études et applications

Damien Stucki

Au cours du 19e siècle avec Young et Fresnel, puis par la suite avec Maxwell et sa théorie électromagnétique, une théorie moderne, ondulatoire permet de bien expliquer les phénomènes d'optique. Seuls le phénomène photoélectrique et la radiation du corps noir avec la catastrophe ultraviolette posaient encore quelques problèmes. En 1900, afin d'éliminer la catastrophe ultraviolette, Planck introduit l'idée que les radiations thermiques ne puissent être émises ou absorbées que sous forme de quanta discrets [1]. En 1905, parmi les quatre papiers révolutionnaires publiés par Einstein, l'un d'entre eux [2] pose véritablement les bases de la révolution de la mécanique quantique, la théorie qui décrit ce qu'il se passe au niveau des particules. Reprenant l'idée de Planck, Einstein explique que les corpuscules ou quanta de lumière ne découlent pas seulement d'astuces théoriques, mais que ces quanta représentent la lumière même. Il donne une explication complète de l'effet photoélectrique, ce qui lui vaudra le prix Nobel en 1921. En 1924, les quanta de lumière sont détectées directement pour la première fois par effet Compton (prix Nobel en 1927). En 1926, un chimiste, du nom de Lewis, introduit le nom « photon » pour qualifier les quanta de lumière...

•Jan 1, 2006•0 citations

Sources de photons uniques et expérience à choix retardé de Wheeler : la dualité onde corpuscule à l'épreuve de l'expérience

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La théorie quantique nécessite de renoncer à certaines images classiques héritées du sens commun. Elle stipule en particulier une description duale de la lumière et de la matière, présentant simultanément les propriétés d'une onde et d'une particule et conduisant ainsi à des représentations classiques de la réalité physique incompatibles. Le travail décrit dans cet ouvrage s'inscrit dans l'étude de la dualité onde-corpuscule pour un photon unique à l'aide d'une source de photons uniques fondée sur l'excitation impulsionnelle d'un centre coloré NV individuel dans un nanocristal de diamant. Nous présentons dans un premier temps une expérience d'interférence à un photon très proche dans sa conception de celle des trous d'Young. Cette expérience nous permettra de discuter de la complémentarité entre interférence et connaissance du chemin suivi par la particule dans l'interféromètre. Pour aller un peu plus au cœur des problèmes conceptuels soulevés par la dualité onde-corpuscule, nous décrivons par la suite la réalisation expérimentale de l'expérience de pensée dite de “choix retardé” proposée par Wheeler au début des années soixante-dix. Dans cette expérience, la décision de fermer ou non l'interféromètre, et donc d'observer soit les interférences (associé à une propriété ondulatoire) soit le chemin suivi par le photon dans l'interféromètre (associé à une propriété de type corpusculaire), n'est prise qu'une fois que le photon a franchi l'élément séparateur à l'entrée de l'interféromètre. Les résultats de cette expérience nous permettront de conclure qu'aucune réalité physique classique ne saurait être attribuée au photon indépendamment de l'appareil de mesure, comme le stipule le principe de complémentarité.

Annales de Physique•Jan 1, 2007•0 citations

La dualité onde -corpuscule

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Notre compréhension d'une onde électromagnétique est limitée par le concept imposé par la physique quantique de dualité onde-corpuscule. De ce fait, nous sommes contraints d'accepter des interprétations de propriétés de ces ondes, comme le transport d'énergie par des photons sans masse, ou la coexistence de ces photons avec un champ électrique périodique. En partant de l'acceptation d'une substantialisation du vide, et des théories relativistes et quantiques, et de la réalité d'un « quasi-éther » défini par Einstein, nous levons cette dualité et retrouvons une description physique de ces ondes électromagnétiques.

•Sep 19, 2025•0 citations

Au-delà de la dualité onde–corpuscule : Admissibilité et détection par événements dans le cadre de la TUO.

Maillot François

La dualité onde-corpuscule est traditionnellement présentée comme un paradoxe ontologique aux fondements de la physique quantique. Dans le cadre de la Théorie de l'Univers-Onde (TUO), nous proposons que cette dualité émane en réalité d'une séparation de description entre la dynamique continue du vide et la nature discrète des interfaces de mesure. Dans ce cadre, le vide est traité comme un milieu physique continu doté de propriétés mécaniques intrinsèques, tandis que les événements de détection correspondent à des transitions de stabilité "admissibles" et localisées se produisant à l'interface. Le caractère discret des photons est ainsi interprété comme une contrainte de stabilité régissant les échanges d'énergie, plutôt que comme la preuve de l'existence de porteurs ponctuels. Cette perspective offre une interprétation unifiée des expériences à photon unique, incluant l'anticorrélation, sans invoquer de postulat de réduction du paquet d'onde ni de trajectoires cachées. Cette note sert de pont conceptuel entre la reconstruction numérique de l'opérateur du vide (Article A) et l'émergence quantitative des modes localisés stables via des mécanismes de saturation (Article B). ArticleA_Numerical_Extraction_Vacuum_Operator.pdf

•Jan 16, 2026•0 citations

EFFETS QUANTIQUES DANS LES IMAGES OPTIQUES

Nicolas Treps, Claude Fabre

Nous étudions les propriétés quantiques des images optiques. Sur le plan théorique, nous nous plaçons dans le plan transverse du champ électromagnétique pour définir des observables les plus proches possibles de ce que mesurent les détecteurs en optique. Nous montrons alors la nécessité d'une approche multimode transverse pour la description des images. Nous élaborons une méthode de calcul des fluctuations en tout point du plan transverse d'un nombre quelconque de champs après leur interaction avec un cristal non linéaire. Nous appliquons ces principes pour définir les limites de résolution dans les images optiques imposées par la mécanique quantique. Nous appliquons le cas particulier du champ bimode aux mesures de positions d'un faisceau effectuées par un détecteur à deux zones. Nous montrons alors, à la fois théoriquement et expérimentalement, que le choix adéquat de deux modes non classiques permet de faire des mesures de déplacement en dessous de la limite quantique standard. D'un autre côté, nous appliquons la méthode de calcul des fluctuations au cas particulier du soliton spatial, système permettant de s'affranchir de la diffraction. On montre que, même si elle ne modifie pas le champ moyen, la diffraction est responsable de la diffusion des propriétés quantiques, qui se retrouvent alors dans les fonctions de corrélations entre deux points transverses. Finalement, nous décrivons une expérience réalisée avec un oscillateur paramétrique optique dégénéré transversalement, qui permet de faire osciller pour une même longueur de cavité un grand nombre de modes transverses. La présence d'un cristal non linéaire d'ordre deux permet de coupler les modes et d'obtenir des effets quantiques non monomodes transverses.

•Jul 11, 2000•1 citation

Manipulation d'atomes froids par champs optiques confinés : théorie et simulation numérique

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Ce travail porte sur l'interaction dipolaire d'atomes neutres avec un rayonnement électromagnétique structuré sur une échelle plus petite que la longueur d'onde de la lumière. Ces champs optiques sont obtenus par interaction d'une onde évanescente de Fresnel avec des nanostructures diélectriques à haut indice de réfraction déposées à la surface d'un prisme. Deux thèmes sont abordés. Le premier concerne l'étude, d'un point de vue théorique, d'une expérience de diffraction d'atomes neutres par un miroir atomique nanostructuré. La modulation du potentiel provient de l'interaction de l'onde évanescente avec un réseau matériel périodique sub-longueur d'onde. Dans un premier temps, les spécificités de cette méthode de diffraction sont dégagées par un calcul analytique reposant sur plusieurs approximations concernant la structure du champ optique et la structure interne atomique. Elle est ensuite complétée d'une étude numérique qui permet de prendre en compte toute la complexité du problème. Le deuxième thème est une étude du comportement en champ proche de cavités résonantes constituées d'ensembles d'anneaux diélectriques couplés. Ces nanostructures, adressées par un faisceau gaussien évanescent, amplifient à la résonance l'intensité et le gradient du champ électrique d'un facteur de plusieurs centaines. L'objectif est de trouver une configuration permettant la concentration ou la focalisation transversale d'un faisceau d'atomes en vue d'applications en nanolithographie. Cette étude est effectuée en couplant une méthode ab-initio permettant un calcul précis du champ rayonné dans tout l'espace à un modèle analytique simplifié décrivant le comportement modal de ces structures en fonction de leurs caractéristiques géométriques.

•Dec 19, 2003•1 citation
La théorie ondulatoire de Fresnel et la dualité onde-corpuscule par Michel et Alexandre Gondran article publié dans la Revue de l'Electricité et de l'Electronique (REE) de 2018, n • 5 Résumé La réponse de Fresnel à la question sur le phénomène de diffraction posée en 1818 par l'Académie des sciences et la controverse sur le point lumineux de Poisson-Arago marquent le début de la réfutation de la théorie corpusculaire de Newton et la réhabilitation de la théorie ondulatoire de Huygens. Après avoir rappelé ce moment historique, nous montrons théoriquement et par simulation comment les lignes de flux d'énergie permettent de compléter la réponse de Fresnel et d'expliquer le point lumineux de Poisson-Arago et de ne pas rejeter la théorie corpusculaire de Newton. Pour une onde monochromatique dans le vide, ces lignes de flux d'énergie correspondent aux rayons diffractés de l'Optique de Newton et peuvent être considérées comme les rayons de l'optique ondulatoire. On terminera par l'actualité des applications du point de Poisson-Arago avec aussi des particules massives. Abstract Fresnel's response to the Academy of Sciences' contest in 1818 on the subject of diffraction phenomena and the controversy over the Poisson-Arago bright spot mark the beginning of the refutation of Newton's corpuscular theory and the rehabilitation of Huygens' wave theory. After recalling this historical moment, we demonstrate theoretically and by simulation how energy flow lines make it possible to complete the Fresnel response and explain the Poisson-Arago bright spot while not invalidating Newton's corpuscular theory. For a monochromatic wave in a vacuum, these energy flow lines correspond to the diffracted rays of Newton's Optics and can be considered as the rays of wave optics. We will conclude by considering current applications of the Poisson-Arago bright spot to massive particles
Au cours du 19e siècle avec Young et Fresnel, puis par la suite avec Maxwell et sa théorie électromagnétique, une théorie moderne, ondulatoire permet de bien expliquer les phénomènes d'optique. Seuls le phénomène photoélectrique et la radiation du corps noir avec la catastrophe ultraviolette posaient encore quelques problèmes. En 1900, afin d'éliminer la catastrophe ultraviolette, Planck introduit l'idée que les radiations thermiques ne puissent être émises ou absorbées que sous forme de quanta discrets [1]. En 1905, parmi les quatre papiers révolutionnaires publiés par Einstein, l'un d'entre eux [2] pose véritablement les bases de la révolution de la mécanique quantique, la théorie qui décrit ce qu'il se passe au niveau des particules. Reprenant l'idée de Planck, Einstein explique que les corpuscules ou quanta de lumière ne découlent pas seulement d'astuces théoriques, mais que ces quanta représentent la lumière même. Il donne une explication complète de l'effet photoélectrique, ce qui lui vaudra le prix Nobel en 1921. En 1924, les quanta de lumière sont détectées directement pour la première fois par effet Compton (prix Nobel en 1927). En 1926, un chimiste, du nom de Lewis, introduit le nom « photon » pour qualifier les quanta de lumière...
La théorie quantique nécessite de renoncer à certaines images classiques héritées du sens commun. Elle stipule en particulier une description duale de la lumière et de la matière, présentant simultanément les propriétés d'une onde et d'une particule et conduisant ainsi à des représentations classiques de la réalité physique incompatibles. Le travail décrit dans cet ouvrage s'inscrit dans l'étude de la dualité onde-corpuscule pour un photon unique à l'aide d'une source de photons uniques fondée sur l'excitation impulsionnelle d'un centre coloré NV individuel dans un nanocristal de diamant. Nous présentons dans un premier temps une expérience d'interférence à un photon très proche dans sa conception de celle des trous d'Young. Cette expérience nous permettra de discuter de la complémentarité entre interférence et connaissance du chemin suivi par la particule dans l'interféromètre. Pour aller un peu plus au cœur des problèmes conceptuels soulevés par la dualité onde-corpuscule, nous décrivons par la suite la réalisation expérimentale de l'expérience de pensée dite de “choix retardé” proposée par Wheeler au début des années soixante-dix. Dans cette expérience, la décision de fermer ou non l'interféromètre, et donc d'observer soit les interférences (associé à une propriété ondulatoire) soit le chemin suivi par le photon dans l'interféromètre (associé à une propriété de type corpusculaire), n'est prise qu'une fois que le photon a franchi l'élément séparateur à l'entrée de l'interféromètre. Les résultats de cette expérience nous permettront de conclure qu'aucune réalité physique classique ne saurait être attribuée au photon indépendamment de l'appareil de mesure, comme le stipule le principe de complémentarité.
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Ce travail porte sur l'interaction dipolaire d'atomes neutres avec un rayonnement électromagnétique structuré sur une échelle plus petite que la longueur d'onde de la lumière. Ces champs optiques sont obtenus par interaction d'une onde évanescente de Fresnel avec des nanostructures diélectriques à haut indice de réfraction déposées à la surface d'un prisme. Deux thèmes sont abordés. Le premier concerne l'étude, d'un point de vue théorique, d'une expérience de diffraction d'atomes neutres par un miroir atomique nanostructuré. La modulation du potentiel provient de l'interaction de l'onde évanescente avec un réseau matériel périodique sub-longueur d'onde. Dans un premier temps, les spécificités de cette méthode de diffraction sont dégagées par un calcul analytique reposant sur plusieurs approximations concernant la structure du champ optique et la structure interne atomique. Elle est ensuite complétée d'une étude numérique qui permet de prendre en compte toute la complexité du problème. Le deuxième thème est une étude du comportement en champ proche de cavités résonantes constituées d'ensembles d'anneaux diélectriques couplés. Ces nanostructures, adressées par un faisceau gaussien évanescent, amplifient à la résonance l'intensité et le gradient du champ électrique d'un facteur de plusieurs centaines. L'objectif est de trouver une configuration permettant la concentration ou la focalisation transversale d'un faisceau d'atomes en vue d'applications en nanolithographie. Cette étude est effectuée en couplant une méthode ab-initio permettant un calcul précis du champ rayonné dans tout l'espace à un modèle analytique simplifié décrivant le comportement modal de ces structures en fonction de leurs caractéristiques géométriques.