Physique quantique Flashcards
Complémentarité de Bohr
+ 2 ex
Les propriétés des objets quantiques n’existent pas dans l’absolu mais dépendent de l’expérience, ne se manifestent que quand on fait une mesure
Ex : la dualité de la lumière : onde/corpuscules
Ex : la viscosité des solides-liquides
Viscosité des solides-liquides
Coule comme un liquide
Éclabousse pas comme un solide
Se compacte comme un solide
Expérience à choix retardé
Expérience sur la complémentarité de Bohr où on change la façon dont on fait la mesure APRÈS que l’objet quantique ait eu à décider son comportement
Qu’est ce qui met en défaut la complémentarité de Bohr
Les expériences à choix retardées, à moins que l’objet quantique arrive à garder ses options ouvertes jusqu’au dernier moment (mais on sait pas comment)
Mécanique quantique
Explique le comportement des objets microscopiques donc atome et en-dessous
Ne s’applique pas aux objets dits classiques
Principe de superposition
Les objets quantiques peuvent être dans plusieurs états à la fois (voire une infinité) :
Plusieurs positions ou plusieurs vitesses
Exemple réel du principe de superposition
L’électron de l’atome d’hydrogène est sur tous les points de son orbite à la fois (infinité d’états)
Exemple métaphorique du principe de superposition
Le chat de Schrödinger
Indéterminisme de la mesure (définition)
La mesure d’états superposés trouve un des états de façon aléatoire
Indéterminisme quantique est différent de
Lancer une pièce pile ou face qui est déterministe
«Dieu ne joue pas aux dés»
Einstein réfute l’indéterminisme quantique à Bohr qui répond : «qui êtes-vous pour dire à Dieu ce qu’il doit faire»
La réduction des états quantiques
La mesure réduit ou projète l’état d’un objet quantique. Plus de superposition, que l’état qu’on a mesuré
Explication de la dualité onde-corpuscule
Les objets quantiques se comportent comme une onde, celle de leur probabilité de présence (superposition des états)
Effet tunnel
La matière, se comportant comme une onde au niveau microscopique, peut passer à travers les obstacles (une petite proportion)
Comme le son par ex
Pourquoi mécanique «quantique»
L’énergie des objets est quantifiée i.e. ne peut prendre que certaines valeurs
Exemple de la quantification des propriétés physiques
Un électron ne peut être que sur certaines orbites = n’avoir que certains niveaux d’énergie
Pourquoi les harmoniques
Une corde ne peut vibrer qu’à certaines fréquences correspondant à L, L/2, L/3…
Pourquoi la quantification des propriétés physiques
Ça vient de l’aspect ondulatoire, comme une corde qui ne peut avoir que certaines fréquences
Pour bien comprendre la mécanique quantique
Pensez onde
Elle s’appelait avant la mécanique ondulatoire
Principe d’incertitude de Heisenberg
On ne peut pas connaître vitesse et position d’un objet en même temps
Plus on connaît précisément l’un, plus l’autre est indéterminé
Équivalence au principe de Heisenberg pour les ondes sonores
Les sons brefs ont plein de fréquences
Pour avoir un son mono-fréquence, il faut qu’il dure longtemps
Intrication quantique
Des particules séparées «très loin» continuent à s’influencer
Expérience d’intrication quantique
Prendre 2 particules intriquées, les envoyer dans des labos différents et leur faire des mesures
Possible explication de l’intrication quantique et illustration
Des variables cachées définies avant la séparation
Ex : séparer une paire de chaussures et les envoyer aux pôles. Si on découvre la gauche à un endroit, l’autre sera forcément la droite
Que remet en cause l’intrication quantique
La localité de la physique i.e. qu’on peut expliquer les choses localement sans se soucier du reste
Description de l’état d’un objet en mécanique classique et en mécanique quantique
Tout ce qui est nécessaire à savoir ce que l’objet va devenir :
- classique : position et vitesse
- fonction d’onde (notée avec la lettre psi)
Comment note-on la superposition des états
Si 2 états : psi1 + psi2 (éventuellement avec des coefficients si différentes probas)
Quelle est l’expérience reine pour prouver la superposition des états
Les expériences d’interférences en général et donc les fentes de Young
Synonyme de réduction des états
Effondrement de la fonction d’onde
(Ex psi1+psi2 devient après mesure psi1)
Équivalent quantique de la loi de Newton
Équation de Schrödinger : elle prédit comment la fonction d’onde évolue en fonction des influences extérieures
Équation de Schrödinger : info sur la formule
Fait intervenir le Hamiltonien
Grand paradoxe de la mécanique quantique
L’équation de Schrödinger explique comment la fonction d’onde évolue en fonction des influences extérieures de façon continue et progressive
L’effondrement de la fonction d’onde explique comment elle évolue suite à une mesure de façon probabiliste et instantanée
Interprétation du paradoxe de la mécanique quantique
L’interprétation de Copenhague recommande d’appliquer Schrödinger quand l’objet quantique interagit avec d’autres objets quantiques et l’effondrement de la fonction d’onde avec des objets classiques (et les mesures entre dans ce cas)
L’impact de la physique quantique dans notre vie
En permettant le transistor et le laser par la compréhension de la façon dont le courant traverse les corps, elle a révolutionné notre vie
La deuxième révolution quantique
Pourrait venir des applications de l’intrication comme la cryptographie quantique ou des ordinateurs moins consommateurs d’énergie
