Observation des particules

[invite74d6d3ec]

Salut,

La question a surement déjà été posé sur le forum mais j'aimerai bien que l'on m'explique cela.

Peut-on voir un atome ? Sinon que voit-on a cette échelle là ? Comment marche se processus, autrement dit, peut-on zoomer autant qu'on veut ?
On parle de microscope à effet tunnel, mais le fait de voir un électron, par exemple, ne contredit-il pas le principe d'incertitude puisqu'on connait exactement sa position ?

Y a-t-il vraiment une limite à notre pouvoir d'observation ?

Merci à vous.
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[haraelendil]

Alors, tout d'abord, le principe d'incertitude ne limite en rien la précision que tu peux avoir pour mesurer un atome.

Même en prenant une méthode bourin comme d'envoyer un photon très énergétique pour mesurer la position précise d'un atome, tu ne sera pas limité (rappel, il faut un photon très énergétique car la précision de la mesure sera donnée par la moitié de la longueur d'onde du photon, qui est inversement proportionnelle à son énergie (si tu veux un grande précision, il faut une petite longueur d'onde, donc un photon à haute énergie).
Après tu ne te heurte à une limite que par tes capacités techniques.

Le principe d'incertitude dit que si tu connais très précisément la position, tu ne pourra plus connaitre précisément l'impulsion (~ la vitesse).
Quant ton photon très énergétique va frapper ton atome, le photon va lui communiquer une partie de son énergie, et donc l'impulsion de l'atome va changer.
Ceci par contre est vrai dans tous les cas de figure, peu importe la technique de mesure et le niveau technologique.

Après le microscope à effet tunnel est juste une façon beaucoup moins couteuse en énergie de mesurer la position d'atomes à la surface d'un cristal que de bombarder de photons.

Donc pour résumer, si tu veux juste mesurer la position, il n'y a pas de limite théorique, mais tu ne peux connaitre assez précisément et simultanément la position et l'impulsion d'une particule.

[LPFR]

Bonjour.
Bien avant les moyens modernes (effet tunnel, force atomique), on avait déjà "vu" les atomes avec le microscope à effet de pointe.
Une pointe (très pointue !) au centre d'une sphère en verre recouverte de luminophores. Une très faible pression d'hélium. Le champ électrique de la pointe (1 GV/m) ionise des atomes qui partent en ligne droite vers l'écran et donnent l'image de l'arrangement atomique dans la pointe.
Voir wikipedia.
Au revoir.

[mimo13]

Salut,

En fait, l'exploration des objets à l’échelle microscopique se fait "souvent" à l'aide d'un rayonnement électromagnétique qui interagit avec "l'objet".
Et la longueur d'onde utilisée (qui fixe la résolution) doit être de l'ordre de grandeur des dimensions caractéristiques de l'objet.

Cela dit, il existe d'autres moyens pour l'exploration de la matière à cette échelle comme la diffusion des neutrons, la microscopie électronique ou encore la microscopie à effet tunnel.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite74d6d3ec]

Merci pour vos réponses.

Alors, tout d'abord, le principe d'incertitude ne limite en rien la précision que tu peux avoir pour mesurer un atome.

Bah si...Puisque dans ce cas par exemple .

Et la longueur d'onde utilisée (qui fixe la résolution) doit être de l'ordre de grandeur des dimensions caractéristiques de l'objet.

Justement..Pourquoi ?

[LPFR]

...
Et la longueur d'onde utilisée (qui fixe la résolution) doit être de l'ordre de grandeur des dimensions caractéristiques de l'objet.
...

Re.
Effectivement la phrase n'est pas correcte. Il vaut mieux dire:
"On ne peut pas observer des détails plus petits que la longueur d'onde du rayonnement utilisée."

Car on peut bien se regarder le doigt avec de la lumière. À l'autre extrême, dans le cas du microscope à balayage, la longueur d'onde des électrons est bien plus petite que celle des atomes, mais on n'arrive pas à les voir pour autant.
A+

[invite74d6d3ec]

Merci pour vos réponses,

Donc si j'ai bien compris, la résolution maximale est fixée par la lngueur d'onde du rayonnement utilisé. Mais je ne comprends pas le processus qu'il y a derrière. (Interaction photon-particule ???)

Ça veut dire que si j'arrive à éclairer une table avec des rayons X, je verrai bien plus que ce que j'arrive à voir pour le moment ???

[haraelendil]

Oui et non

La résolution maximale est bien fixée par la longueur d'onde des photons que tu utilise, c'est un principe de base de la MQ, tu ne peux pas voir plus petit avec ces photons.
Après, bien sur cette méthode ne fonctionne que si la particule renvoi le photon.

Dans l'exemple de la table éclairée aux rayons X, c'est plus compliqué (les atomes ayant des relations beaucoup plus complexes avec les photons que de simples électrons par exemple), certaines longueurs d'onde seront absorbées, d'autre seront réémises indirectement, et d'autres passeront complétement à travers. C'est pour ça que c'est beaucoup plus simple d'utiliser un microscope à effet tunnel ou a force atomique.

Après, même si tu pouvais sonder ta table avec des rayons X, l'autre problème est que tes yeux n'ont pas la résolution pour ça, mais avec une caméra assez précise, pourquoi pas...

[LPFR]

Bonjour.
La résolution maximale est donnée par la longueur d'onde. Mais elle est le plus souvent beaucoup plus limitée par la qualité de l'optique qui forme l'image (tout type d'onde: lumière, électrons, etc.) Les seuls appareils qui sont fabriqués pour donner presque la résolution théorique sont les télescopes des grands observatoires et quelques-uns des télescopes "amateurs" de (très gros) prix.
La résolution d'un appareil photo est loin de la résolution théorique et celle des microscopes électroniques est très, très loin de la longueur d'onde des électrons.
La résolution des microscopes optiques est proche de la résolution théorique, et dans certaines applications on utilise de la lumière bleue pour améliorer la résolution.
Au revoir.