La théorie des quanta

[thome]

Bonjour. Est ce que quelqu'un peut m' expliquer la théorie des quanta ( avec des mots relativement simples )

Merci d' avance.
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[Samarium]

Simplement, on émet l'hypothèse que la variation d'énergie est quantifiée (cela veut dire qu'elle ne peut prendre que certaines valeurs) comme des marches d'un escalier (marche par marche ou 2 marches pas 2 marches).

[Squared]

Voilà, c'est exactement ce que Samarium t'a expliqué.

Tu peux donc faire aisément la comparaison avec les théories de mécanique classique où l'énergie n'est pas quantifié puisqu'elle prend des valeurs continues !

Exemple pour l'énergie qui sera facile à comprendre : En classique, tu écris l'énergie cinétique comme :



Si la vitesse notée v augmente, ton énergie augmente donc en variation au carré de la vitesse (théoriquement de 0 à l'infini).

En revanche, en mécanique quantique, à partir de l'équation de Schrödinger pour des états dits "stationnaires", tu peux montrer que l'énergie d'une particule de masse m s'écrit :



Avec k qui ne peut prendre que certaines valeurs et qui est le seul paramètre variable si on considère la masse de la particule comme constante. La quantification se fait à partir de ce paramètre k qui ne varie pas sur un continnuum (de 0 à l'infini) mais plus par "marches" (2,4,6, ... par exemple).

J'espère que tu aura compris avec mon explication.

A bientôt,

S²

[The Artist]

Elle est apparue suite aux limitations de la théorie classique pour décrire l'atome d'hydrogène.

Planck a introduit sa fameuse hypothèse et la constante h:



De là on peut calculer l'énergie qui est quantifiée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[pargnus]

Bonjour,

on peut prendre un exemple simple pour expliquer la théorie des quanta et la quantification de l'énergie.

On compare un système classique et un système quantique.
Système classique= une boîte dans laquelle on met une balle de golf. On prend comme origine de la position le bas de la boîte (h=0) et on suppose que les murs de la boîte sont de hauteur infinie.
Quelle est l'énergie de la balle en fonction de la hauteur? Réponse: on résout l'équation de Newton et on trouve que c'est l'énergie potentielle de la balle (mgh), en supposant que la balle est immobile bien-sûr. Mais l'énergie peut prendre n'importe quelle valeur, puisqu'on peut mettre la balle à n'importe quelle hauteur du sol.
On passe au système quantique: on place un électron dans une boîte quantique. Cette fois-ci, le bas de la boîte correspond à l'origine du potentiel V=0 et on suppose que ce potentiel est infini partout en dehors de la boîte (ce qui est similaire aux murs infiniments grands). Quelle est l'énergie de l'électron?
Cette fois on résoud l'équation de Schrödinger qui permet de traiter les systèmes quantiques et on obtient l'expression de l'énergie de l'électrons. Or on s'apperçoit que cette énergie est égale à une certaine valeur (disons E₀ qui dépend de la longueur de la boîte, de masse de l'électron, etc...) multipliée par un nombre entier au carré (n² avec n=1,2,3...). On peut donc dire que l'énergie ne peut prendre comme valeur qu'un nombre entier de fois E₀. On dit dans ce cas que l'énergie est quantifiée.

Il n'y a pas que l'énergie qui est quantifiée dans la théorie des quanta. Par exemple, pour l'électron de l'atome d'hydrogène, son moment cinétique L (voir cours de mécanique classique) est quantifié. Son expression est L=nxh/(2), où h est la constante de Planck et n un entier.

Pargnus