Expérience des fentes de Young

Introduction

L’expérience des fentes de Young, réalisée pour la première fois par le physicien Thomas Young en 1801, est une expérience emblématique de la physique ondulatoire et de la mécanique quantique. Elle démontre la nature ondulatoire de la lumière et, plus tard, des particules telles que les électrons, révélant des phénomènes d’interférence et de diffraction.

Principe de l’expérience

L’expérience consiste à envoyer une source cohérente de lumière (ou de particules) vers une plaque percée de deux fentes très rapprochées. Les ondes qui passent par les deux ouvertures se superposent et produisent, sur un écran situé à l’arrière, une figure d’interférence caractérisée par des franges claires et sombres. Cette figure montre que la lumière se comporte comme une onde capable de se diviser et de se recombiner.

Interprétation quantique

Au XXe siècle, l’expérience a été reprise avec des particules individuelles, comme des électrons ou des photons. Même lorsqu’elles sont émises une par une, les particules forment progressivement une figure d’interférence, suggérant qu’elles passent par les deux fentes en même temps sous forme de fonction d’onde. Lorsque l’on cherche à déterminer par quelle fente la particule est passée (mesure de la « voie »), la figure d’interférence disparaît, mettant en évidence le principe de complémentarité et l’intrication entre l’observateur et le système.

Implications et applications

L’expérience des fentes de Young illustre de manière frappante la dualité onde-particule et a été au cœur du développement de la mécanique quantique. Elle continue d’inspirer des recherches, notamment dans le domaine de la physique quantique fondamentale, de la décohérence et de l’information quantique. Les concepts qu’elle met en évidence sont également exploités dans des technologies telles que les lasers et la microscopie à interférence.

Conclusion

Simple dans sa conception, l’expérience des fentes de Young a profondément changé notre compréhension de la lumière et de la matière. Elle souligne le rôle de l’observation en physique quantique et la nécessité de décrire les phénomènes microscopiques avec des concepts dépassant ceux de la physique classique.