Dualité Ondes-Corpuscules

Membres de groupe :

Evelyne Salançon, responsable du groupe, maître de conférences AMU, chercheuse au CINaM

Florence Delorme, enseignante de Physique-Chimie au Lycée Artaud

Cédric Michel, enseignant de Physique-Chimie au Lycée Périer

Josiane Lliteras, enseignante de Physique-Chimie au Lycée Daumier

 

 

La petite histoire :

Tout est partie d’un isolant déposé sur un conducteur. De façon surprenante, il émet des électrons. Au CINaM, on a réalisé une expérience pour comprendre le mécanisme. L’idée de cette expérience était de travailler à très faible courant pour atteindre les limites du phénomène. Des interférences formées électrons par électrons ont été obtenues.

Cette expérience peut être utilisée pour illustrer les notions sur la dualité onde et corpuscule.

 

Le résumé des travaux:

Le groupe a réalisé une série de films qui s’appuie sur des expériences, soit de TP universitaire soit de recherche. Ils comprennent 3 films scindés de 2 à 4 parties.

 

Holographie optique (4 mini-films) :

Partie 1 : ce film est destiné à faire la distinction entre un stéréogramme et un hologramme

Partie 2 : ce film est destiné à comprendre la nature de la lumière en tant qu’onde. Que sont les interférences et qu’est-ce qu’un hologramme ? Quelle source de lumière peut-on utiliser ? Comment fonctionne un laser ?

Partie 3 : Réalisation pratique d’un hologramme avec la mallette holographique de la cst.

Partie 4 : Observation et utilisation de l’holographie. Ici, l’holographie est conditionnée par la brillance de la source, elle est le témoin de la brillance des sources étudiées

 

Dualité onde et corpuscule (2 mini-films) :

Partie 1 : Après quelques rappels, l'expérience de laboratoire d’Evelyne Salançon est décrite. La détermination de la charge d'un électron est effectuée en comptant les électrons détectés en un temps donné et en mesurant l’intensité en parallèle.

Cette mesure de la charge sert ensuite à déterminer la masse de l’électron avec une expérience de déflexion du faisceau d’électrons soumis à un champ magnétique.

Partie 2 : Toujours dans la même expérience, on détermine, cette fois, la longueur d'onde d'un électron. On confirme alors la dualité onde particule pour un électron en déterminant la constante de Planck.

Un aspect historique est abordé : Louis de Broglie avait postulé qu'un électron pouvait être une onde en 1924. Cette dualité observée pour les électrons permet d'enchaîner sur l'effet photoélectrique. Vient alors l'explication de la quantité de mouvement d'un photon. Cela permet de faire le parallèle entre le photon et l'électron qui sont tous deux des ondes ET des particules.

 

Microscopie et holographie électronique (2/3 mini-films : en cours de montage) :

Les sujets traités sont : microscopie optique = microscopie électronique = sources/lentilles/détecteur

Les différences : Préparation d’échantillons MEB, holographie électronique, reconstruction numérique (utilisation de python).

 

Les films ont été projetés en 2020-21 dans 3 classes des enseignants qui participent au groupe de travail et une discussion par visio-conférence avec la chercheuse a suivi ce visionnage.

En 2021-22, ils sont à nouveau projetés à 3 nouvelles classes, des « rencontres autour de la dualité » auront lieu le 26 Avril 2022 sur le campus de Luminy à l’hexagone.

 

L’objectif est d’étendre cette méthode à de nombreuses classes de la région lorsque l’ensemble des films sera terminé. Ce site internet est destiné aux enseignants pour qu’ils s’emparent du sujet et des notions abordées.