Définition
La lumière est un grain d’énergie pure : le photon. Cette vision particulaire de la lumière fut proposée au début XXième siècle pour expliquer :
- L’effet photoélectrique
- Le spectre de raies d’émission des gaz
- Le spectre d’émission des corps noirs
A voir dans ce cours
- L'effet photoélectrique
- le spectre de raies d'émission
- Le corps noir
- Expériences simulée
Cours à consulter
L'effet photoélectrique
Mise en évidence de l’effet photoélectrique
L’interprétation de cette expérience faite par Einstein, et grâce à laquelle il obtint le prix Nobel est la suivante : il postule que la lumière serait constituée de grains qui viennent éjecter les électrons. Cela implique que ces grains de lumière sont dotés d’une quantité de mouvement comme un objet quelconque. Le photon, ce petit grain d’énergie pure, faisait son apparition.
le spectre de raies d'émission
La physique classique, basée sur une représentation ondulatoire de la lumière, était incapable d’expliquer les raies sur les spectres d’émission des gaz.
le corps noir
Courbe « Expérimentale » : Spectre d’émission d’un corps dense chauffé.
Courbe « Rayleigh – Jeans » : Courbe obtenue grâce à un modèle mathématique issue de la physique classique ondulatoire (années 1800).
La courbe simulant le comportement de la lumière sous forme d’onde (ancien modèle) continue d’augmenter très fortement, de manière exponentielle, pour des longueurs d’onde faibles : ce modèle nous raconte que le boulanger devrait être brulé vif dès qu’il ouvre son four pour voir son pain. Evidemment faux, c’est la catastrophe ultraviolette.
L’équation de la courbe expérimentale fut trouvée par Planck en 1900 mais il du postulé que la lumière est faite de grains d’énergie et non d’onde : une aberration à cette époque même pour lui.