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Concept
Relation de Planck-Einstein
Résumé
La 'relation de Planck-Einstein', parfois plus simplement appelée relation de Planck, est une relation de base de la mécanique quantique. Elle traduit le modèle corpusculaire de la lumière (ou plus généralement de toute onde électromagnétique) en permettant de calculer l'énergie transportée par un photon.
Cette relation s'écrit simplement :
où :
est l'énergie du photon (en joules) ;
est la constante de Planck dont une valeur approchée est : ;
la fréquence (en hertz) de l'onde électromagnétique associée au photon considéré.
A la fin du , le modèle ondulatoire de la lumière est solidement ancré dans la physique car celui-ci a permis de prévoir et comprendre certains phénomènes optiques (comme la diffraction ou les interférences), mais ne s'accorde pas avec la théorie du corps noir, ce que les physiciens appellent aussi « la catastrophe ultraviolette ».
En 1900, le physicien allemand Planck émet l'hypothèse de la quantification de l'énergie dans le phénomène du corps noir. En 1905, le physicien suisse Einstein reprend cette hypothèse pour interpréter l'effet photoélectrique, mal expliqué à l'époque, en supposant que la lumière transporte l'énergie par quanta indivisibles.
La notion de photon, particule associée à la lumière, sera introduite plus tard.
C'est pour rendre honneur à leur contribution conjointe que, dans les ouvrages de référence scolaires et universitaires (et plus généralement dans la littérature scientifique), la relation liant l'énergie du photon à sa fréquence est souvent appelée 'relation de Planck-Einstein' (ou plus brièvement relation de Planck pour éviter toute confusion avec les relations de la relativité d'Einstein).
Ces travaux, à l'origine de cette relation, seront par deux fois récompensés par un prix Nobel de physique : en 1918 pour Max Planck et en 1921 pour Albert Einstein.
La relation indique simplement que l'énergie d'un photon est proportionnelle à sa fréquence.
La constante de proportionnalité étant la constante de Planck.
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