Planck et la théorie des quanta
Publié le 29/03/2019
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Planck et la théorie des quanta
Max Planck donne à la physique une impulsion décisive. La théorie des quanta élaborée par le physicien allemand constitue la base de la théorie de la relativité d'Albert Einstein, et permet de comprendre la structure de l'atome.
La mécanique newtonnienne, à la fin du xix' siècle paraît à beaucoup systématique et fermée sur elle-même. Elle décrit tous les mouvements visibles -ceux de deux boules de billard au même titre que ceux des corps célestes - à l'aide de formules vérifiées par l'expérience. Elle semble marquer l'aboutissement de la physique. Mais elle ne parvient pas à prendre en compte
Le physicien allemand Max Planck, l'année de sa mort, en 1947
les formules appliquées du Britannique James Clerk Maxwell. Ainsi, aux environs de 1900, la recherche tourne autour de deux axes : la théorie des particules, qui relève de Newton et la théorie des ondes qui relève de Maxwell.
La thermodynamique, troisième branche de la physique, s'intéresse au « corps noir », un corps qui absorbe la totalité des rayonnements électromagnétiques qui le frappent, ne donnant lieu à aucune réflexion.
Dès la fin du xviiie siècle, on savait que tous les matériaux placés dans un four commencent à rougir et donc à rayonner à une température donnée pour chacun
d'eux. La longueur d'onde du rayonnement obtenu dépend de la température et non de la nature du corps. Aucun chercheur ne peut alors avancer une solution qui prenne en compte la totalité du spectre des longueurs d'ondes.
«
cons
tante de Planck (h), qui
ind ique le facte ur de proportion
nal ité entre un rayonnement et sa
fréquence.
Pla nck n'arrive cependant pas à
in tégrer d'emblée le carac tère
rév olutionnair e de sa découverte.
Il
va même jusq u'à douter de l'exis
tence des quan ta, alor s qu'Ei nstein
fonde ses travaux sur la théorie de la
relativité à partir de la théorie des
quanta.
Grâce à sa théorie, que d'autres
sc ientifiq ues confirment par des mesures
précises, Max Planck ouvre
la voie aux recherches sur la
structure de l'atome, à laqu elle les
physiciens vont se consacrer au cours
des prochaines décennies.
En 1900,
le physicien allemand ne peut pas
encore savoir que le s él ec trons
tournent autour du noyau de
l'atome et modifien t leur état
éner gétique en changeant de
trajecto ire.
Mais, grâce à ses recher
ches sur le > qui lui
valent le prix Nobel de physique en
1918 , il anticipe cette découverte.
les
grands physiciens
de la première moitié
du xx• siècle
1871-19 37
Ernest Rutherford
La structure de l'atome
proposée en 1911 par le
scientifique d'origine néo
zélandaise reste encore vala
ble aujourd'hui.
Rutherford le
décrit comme un noyau
chargé positivement autour
duquel gravitent des électrons
chargés négativement de telle
sorte que la charge électrique
de l'atome soit nulle.
18 79-1955
Albert Einstein
Il formule en 1905 la théorie
de la relativité restreinte, et
en 1915 la théorie de la
relativité générale qui boule
versent le monde de la physi
que.
Einstein obtient le prix
Nobel de Physique en 1921
pour ses travaux sur l'effet
photoélectrique qu'il avait
publiés en 1907.
1885-1962
Niels Bohr
Le physicien danois affine la
structure atomique d'Ernest
Rutherford en prenant en
considération les conclusions
de Max Planck.
À l'aide de la
consta nte de Planck, il
ca lcule les niveaux quan
tiques d'énergie des diverses
couches d'électrons.
La
théorie qu'il élabore en 1922
sur la structure de l'atome
expliqu e la classification
périodique des éléments de
Mende leïev, ce qui lui vaut la
même année le prix Nobel
de physique.
1882-1987
Louis de Broglie
S'app uyant sur la relation de
Plan ck-Einste in, il avance
l'hypothèse du caractèr e
ondu latoire des particules,
hypothèse qui sera confir
mée expérimentalement par
Davisson et Germer en 1927.
Il recevra le prix Nobel de
physique en 1929.
1901 -1976
Werner Heisenberg
Dans son traité de 1927, le
physicien allemand indique
que le dualisme onde·parti
cule de la matière qu'avait 19
00
(à droite) et Hans
Wilhelm Geiger
postulé Albert Eins tein ne Werner
Heisenberg
peut être confirmé en une
expérience unique.
Sa relation
d'in déter mination est encore
plus célèbre : on ne peut
connaître à la fois la vitesse et
la position d'une particule..
»
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