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Concept
Optique quantique
Résumé
L’optique quantique désigne l'ensemble des expériences dans lesquelles la lumière ou bien l'interaction entre lumière et matière doivent être quantifiées. C'est un domaine de recherche en plein essor, à la frontière entre la mécanique quantique et l'optique.
Dans le cadre de l’optique quantique, la lumière est considérée comme constituée de photons, objets quantiques qui se comportent :
comme des corpuscules dans leurs interactions avec la matière,
et comme des ondes pour leur propagation.
La description de la dynamique des photons relève de la mécanique quantique leur mouvement est donc « décrit » à l'aide de probabilités de présence en un point donné.
La nature même de la lumière a été longtemps source de débats au sein de la communauté scientifique. Ainsi, Newton considérait la lumière comme un flux de particules, tandis que Fresnel privilégiait une approche ondulatoire. Il faut attendre l'avènement de la physique quantique, au début du , pour répondre à ce problème conceptuel.
Le premier à faire appel à la notion de photon fut Einstein pour expliquer les caractéristiques de l'effet photoélectrique , ce qui lui vaudra le prix Nobel de physique en 1921.
Ce fut encore Einstein qui introduisit un troisième mécanisme d'interaction élémentaire des photons avec la matière, à côté de l’absorption et de l’émission spontanée : l’émission stimulée, qui est à la base de l'effet laser. Les lasers ont ouvert la voie à l'holographie, autre application de l'optique quantique.
Louis de Broglie a prédit ensuite dans sa mécanique ondulatoire, que, puisque la lumière se comportait comme une particule dans ses rapports avec la matière, inversement, les particules matérielles devaient se comporter comme des ondes (les ondes de matière) dans leur propagation . Cela a été prouvé par Davisson et Germer en 1927 dans leur expérience de diffraction des électrons. Les électrons, comme les photons, relèvent donc des lois de l'optique quantique. La microscopie électronique en est ainsi une application.
La première observation d'un comportement quantique a été faite par H.
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