| En déplaçant un anneau conducteur A entre
une plaque métallique M agissant comme un miroir et un dispositif
D produisant des puissantes décharges électriques à
haute fréquence, Heinrich Hertz constata que l'intensité
du courant induit dans l'anneau ( et visible grâce à l'étincelle
produite à l'endroit où l'anneau est interrompu) variait
périodiquement en fonction de sa position entre D et M. Il mit ainsi
en évidence, en 1888, l'existence d'ondes stationnaires (comme celles
d'une corde vibrante) ayant les mêmes propriétés que
la lumière : il avait découvert les ondes électromagnétiques
de la théorie de Maxwell.
Christine Blondel, chargée de recherche au CNRS
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Au début du XIXe siècle, le médecin
anglais Thomas Young démontre la possibilité de produire
des interférences avec 2 sources de lumière. En plaçant
une plaque opaque percée de 2 fentes entre une de lumière
et un écran, Young observa sur ce dernier une alternance de franges
sombres et claires. Cette expérience, qui rappelait la production
d'interférences d'ondes à la surface de l'eau, impliquait
que la lumière pouvait être considérée comme
une onde. Grâce à des filtres colorés, young parvint
à en déduire la longueur d'onde des différentes couleurs
: 0,7 micron pour le rouge, 0,4 pour le violet. Cette hypothèse
ondulatoire contredisait la théorie de Newton qui prévalait
jusque là, selon laquelle la lumière est constituée
de faisceaux de corpuscules. Elle fit l'objet de la théorie de l'ingénieur
français Augustin Fresnel qui, en considérant que la lumière
consiste en une vibration sinusoïdale, rendit compte en 1821 de toutes
les propriétés observées : réflexion, réfraction,
diffraction et polarisation (orientation particulière du plan d'oscillation)
de la lumière. Seul le milieu dans lequel vibrent les ondes lumineuses
demeure hypothétique : un "éther" remplissant l'espace, suffisamment
"subtil" pour ne pas freiner le mouvement des corps célestes mais
suffisamment "rigide" pour conserver la polarisation de la lumière.
Christine Blondel, chargée de recherche au CNRS |
L'unification de la mécanique quantique et du principe
de la relativité a donné naissance, à la fin des années
20, à la théorie quantique des champs, principalement développée
par l'allemand Werner Heisenberg et le suisse Wolfgang Pauli. Son premier
succès fût la prédiction de l'existence de l'antimatière
par le britannique Paul Adrien Maurice Dirac. Sa forme définitive
fut acquise en 1949, en particulier grâce au physicien américain
Richard Feynman. Dans ce cadre théorique, appelé électrodynamique
quantique lorsqu'il concerne les électrons, toute interaction résulte
de l'échange de particules. On comprend ainsi les influences réciproques
des particules chargées sur leurs mouvements comme dus à
l'émission, la propagation et l'absorbsion de photons (particules
de masse nulle), ces événements étant affectés
de probabilités particulières et représentés
par des diagrammes de Feynman. Toutes les lois de l'électricité
, du magnétisme et de l'optique se comprennent in fine comme traductions
des propriétés des photons. Les vérifications expérimentales
de cette théorie sont nombreuses et fort précises.
Bernard Pire, chercheur au CNRS, centre de physique théorique,
école polytechnique, Palaiseau |