La lumière est à la fois une particule et une onde. La lumière a des propriétés à la fois d’une particule et d’une onde électromagnétique mais pas de toutes les propriétés de l’un ou l’autre. Il se compose de photons qui voyagent dans un motif de type onde. Le débat a fait rage depuis des générations parmi les géants de la communauté physique concernant la nature de la lumière, à savoir qu’il s’agit d’une particule ou d’une onde électromagnétique.

La lumière est à la fois une particule et une onde. La lumière a des propriétés à la fois d’une particule et d’une onde électromagnétique mais pas de toutes les propriétés de l’un ou l’autre. Il se compose de photons qui voyagent dans un motif de type onde.

Le débat fait rage depuis des générations parmi les géants de la communauté physique concernant la nature de la lumière, à savoir que ce soit une particule ou une onde électromagnétique. Pendant des siècles, ce phénomène mystérieux et insaisissable a laissé les scientifiques déconcertés car avec chaque expérience menée pour définir sa nature, il semblait changer la façon dont il se comportait.

En termes simples, la lumière est l’une des exceptions bizarres de la nature et est considérée comme une onde et une particule. Cette variabilité est également l’un des principes fondamentaux de la théorie de la mécanique quantique. Voyons ce qui s’est passé au fil des ans alors que les gens sont arrivés à cette conclusion importante.

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La lumière est une particule

L’idée que la lumière peut être une particule a d’abord été préconisée par Sir Issac Newton, mais l’idée n’a pas compris particulièrement bien avant le 19^ème siècle, quand Albert Einstein a relancé la vue. Il a fait valoir que des propriétés telles que la réflexion et la réfraction de la lumière ne pouvaient s’expliquer que si la lumière était constituée de particules.

Les vagues ne voyagent pas en ligne droite et ne peuvent pas présenter ces propriétés décrites par Newton et Einstein. Cependant, si c’est vrai, alors pourquoi la lumière a-t-elle été rejetée comme une particule? La réponse partielle est qu’elle n’a pas rempli ou n’a pas toutes les propriétés qui définissent une particule. Une particule est un fragment minute ou une quantité de matière avec certaines propriétés, telles que la masse et le volume. La plus petite unité de lumière est considérée comme un photon, qui n’a pas de masse. De plus, les résultats d’expériences d’autres chercheurs au cours de la période entre Newton et Einstein ont montré que la lumière ayant des propriétés en forme d’onde, ce qui les a fait conclure que la lumière était de l’énergie, au lieu de la matière.

Non, la lumière est une onde électromagnétique

Un certain nombre de scientifiques, dont Fresnel, Young et Maxwell, sont reconnus pour avoir enquêté sur les propriétés de lumière en forme de vague. Une vague est un transfert d’énergie d’un point à un autre sans le transfert de matériau entre les deux points. Young a effectué l’expérience à fente unique, qui a contribué à établir les propriétés de la lumière en forme d’onde, telles que l’interférence et la diffraction. Il a passé un faisceau de lumière à travers une fente et a observé l’image qu’elle a formée sur l’écran placé derrière l’écran de fente.

Si la théorie corpusculaire de la lumière (la lumière est une particule) proposée par Newton était vraie, alors le motif sur l’écran aurait dû être léger dans la forme et la taille de la fente. Cependant, le motif de lumière sur l’écran était plus diffusé / diffracté, ce qui a indiqué que la lumière a une propriété d’interférence, tout comme celles présentées par des ondes énergétiques. L’interférence est un phénomène dans lequel deux vagues (considérées comme des systèmes linéaires) ont un effet additif ou soustractif sur l’intensité de l’autre, ce qui rend l’onde résultante soit plus grande ou plus faible en amplitude.

Einstein et l’effet photoélectrique

Einstein a observé que lorsque la lumière est exposée au métal, les électrons volent hors de la surface du métal, ce qui est très inhabituel si la lumière n’était qu’une vague. La chose étrange à propos de l’effet photoélectrique est que l’énergie des électrons (photoélectrons) qui s’envolent du métal ne change pas, que la lumière soit faible ou forte (si la lumière était une onde, la lumière forte devrait provoquer des photoélectrons à voler avec une grande puissance.)

Einstein a ensuite proposé que la lumière soit en fait constituée de minuscules paquets d’énergie qui se déplacent ou se propagent d’une manière en forme d’onde. La particule qu’il a conçue était un photon, et il a émis l’hypothèse que lorsque les électrons dans la matière entrent en collision avec des photons, le premier prend l’énergie de l’énergie du second et vole. Il a poursuivi en faisant valoir que plus la fréquence d’oscillation des photons qui frappe, plus l’énergie électronique qui viendra. Ce fait est parfaitement illustré par l’expérience à double fente.

En utilisant la même méthode que la fente unique, la seule modification est que l’écran avec la fente a maintenant deux fentes parallèles et un comportement léger est à nouveau observé sur l’écran placé derrière la plaque à double fente. La nature ondulée de la lumière fait que les ondes lumineuses passant par les deux fentes interfèrent, produisant des bandes brillantes et sombres à l’écran – un résultat qui ne serait pas attendu si la lumière était constituée de particules classiques. Cependant, la lumière est toujours absorbée à l’écran à des points discrets, ce qui signifie que les particules individuelles (pas les vagues). Plus tard, lorsque des détecteurs ont été installés sur les fentes, il a été observé que chaque photon ne traversait qu’une des fentes, qui est à nouveau un comportement de particules, plutôt qu’un comportement en forme d’onde.

En d’autres termes, la lumière peut avoir un trouble dissociatif d’identité (DID), mais au moins nous pouvons cesser de nous en discuter maintenant!