La PHYSIQUE QUANTIQUE, ça vient d'où?

obiyann

Bonjour les padawans de la physique. Aujourd'hui je vous explique ce qui amener la découverte de la physique quantique, à savoir, la catastrophe ultraviolette!! Un petit problème de son est présent mais ca reste regardable. Désolé. N'hésitez pas à partager cette vidéo, c'est gratuit  Ma chaine twitch: https://www.twitch.tv/obiyann Facebook: https://www.facebook.com/obiyannexplique twitter: https://twitter.com/obiyannexplique instagram: https://www.instagram.com/obiyannexplique/?hl=fr  source: https://www.youtube.com/watch?v=3RUunNNPqz8&list=WL&index=79&t=71s https://www.youtube.com/watch?v=AFu4HiJyQlU&list=WL&index=78 https://www.youtube.com/watch?v=4p47RBPiOCo&list=WL&index=77 https://www.youtube.com/watch?v=KU62hvRx6W4&list=WL&index=76 https://www.youtube.com/watch?v=a9a9uHlya-E&list=WL&index=73

Transcript

00:00 Aujourd'hui je vais vous parler d'une catastrophe.

00:01 Et quand je vous dis catastrophe, vous pensez à quoi ?

00:03 Bah, à ta vie sentimentale !

00:04 Oh ça commence bien tiens...

00:06 FUSION !

00:08 *Bruit de fusion*

00:10 *Bruit de fusion*

00:12 Bonjour les pas d'Awan de la physique, au billet de vous servir.

00:14 Bienvenue sur la chaîne qui répond à vos questions.

00:16 Et pour ce faire, laissez les en commentaire et je répondrai lors d'une prochaine vidéo.

00:20 Aujourd'hui, on répond à Hanby, et on voit comment on est arrivé à la physique quantique.

00:24 Plus particulièrement, à la théorie des quanta.

00:26 Et avant ça, il va falloir que je vous parle de la catastrophe ultraviolette.

00:29 Déjà reprenons ce que je vous ai dit lors de la dernière vidéo.

00:31 Tous les objets émettent des ondes électromagnétiques.

00:34 Même nous hein !

00:35 Sauf que nous, et bah ça se voit pas.

00:37 On émet une onde électromagnétique avec une longueur d'onde beaucoup plus longue que celle de la lumière visible.

00:42 Vous vous rappelez ? C'est ce qu'on appelle des infrarouges.

00:44 Et d'ailleurs ça, vous avez déjà dû en entendre parler.

00:46 Vous savez ? Avec les caméras infrarouges qui permettent de voir les corps dans le noir.

00:49 Mais en fait, tous les objets du quotidien, tous émettent des ondes électromagnétiques.

00:53 C'est juste que c'est pas à la même longueur d'onde.

00:55 Et d'ailleurs, lors de la dernière vidéo, on a même dit que la longueur d'onde variait avec la température.

01:00 Mais un corps ne fait pas qu'émettre des ondes.

01:03 Il peut aussi en absorber.

01:04 Ou même en réfléchir.

01:06 Et comme souvent en physique, quand on veut comprendre un modèle, qu'est-ce qu'on fait ?

01:09 On va créer un modèle parfait.

01:11 Et en général, ce modèle reste théorique.

01:13 On mettra en pratique avec des modèles qui se rapprochent de ce modèle théorique.

01:17 Et bien pour ce qui nous concerne, un corps qui va absorber et émettre des ondes électromagnétiques,

01:21 au 19ème siècle, Max Planck a avec son modèle théorique le modèle du corps noir.

01:26 Il est noir, noir, noiiiir.

01:28 Non, non, il n'est pas vraiment noir.

01:30 Déjà, c'est un modèle qui n'existe pas, c'est un modèle théorique.

01:32 Mais quand je vais vous expliquer qu'est-ce que c'est ce modèle théorique,

01:35 vous comprendrez pourquoi on l'appelle noir.

01:37 Et donc on arrive enfin à qu'est-ce que c'est un corps noir.

01:40 Déjà, je le redis, le corps noir est un modèle théorique.

01:43 Et ce modèle théorique a une particularité.

01:45 Il absorbe tous les rayonnements électromagnétiques.

01:47 Tous.

01:49 Mais sans réfléchir.

01:50 C'est une mythe france quoi.

01:51 Pardon ?

01:52 Bah oui, un corps parfait sans réflexion, c'est la définition.

01:55 Et vu qu'il absorbe toutes les ondes électromagnétiques,

01:58 il absorbe donc toute la lumière visible.

02:01 C'est pour ça qu'on dit que c'est un corps noir.

02:02 Sauf que cette absorption d'ondes électromagnétiques va le faire monter en température.

02:07 Et qu'est-ce qu'on a dit tout à l'heure ?

02:08 On a dit que quand ça monte en température, il va y avoir l'émission d'un rayonnement électromagnétique.

02:13 C'est un rayonnement qu'on dira thermique.

02:15 En gros, pour rebondir sur la dernière vidéo,

02:17 plus un corps noir va monter en température,

02:19 et plus la longueur d'onde des ondes émises va diminuer.

02:22 Et maintenant je vous ai donné le modèle théorique du corps noir.

02:25 Vous voyez bien qu'on peut l'appliquer à plein de choses qu'on connaît déjà.

02:27 Le soleil par exemple est un corps noir.

02:29 Et oui, il chauffe et crée de la lumière.

02:32 Mais il n'y a pas que ça.

02:33 Une ampoule à un camp d'essence, pas à l'aide, ça c'est autre chose.

02:36 Mais à un camp d'essence, ça chauffe et ça émet de la lumière.

02:39 C'est un corps noir.

02:40 Et enfin, ce qu'on a vu lors de la dernière vidéo,

02:42 un métal en fusion est un corps noir.

02:44 Bien sûr, c'est pas un corps parfait,

02:46 on est sur un corps pratique et pas un corps théorique,

02:49 mais vous comprenez bien que le corps noir va nous permettre

02:51 de comprendre comment ça marche.

02:52 Il a donc fallu modéliser l'émission des rayonnements d'un corps noir.

02:56 Et bien il y a un scientifique qui arrive et qui dit

02:58 "Moi j'ai peut-être une idée, j'ai peut-être un modèle mathématique qui va bien."

03:01 Ce scientifique s'appelait Wien.

03:03 On prend l'énergie en fonction de la longueur d'onde à une température donnée,

03:05 et ça donne ça.

03:06 On appelle ça la loi de Wien.

03:08 De Wien tu veux dire ?

03:09 Non, de Wien.

03:10 Tu veux que je devine quoi ?

03:11 Oh mais qu'il est con !

03:13 Et donc la loi de Wien marche très bien pour les faibles longueurs d'onde.

03:16 Mais plus on va augmenter la longueur d'onde,

03:19 et plus la courbe de la loi de Wien va s'écarter

03:22 de la courbe réelle des émissions des ondes électromagnétiques d'un corps noir.

03:25 En gros pour les ultraviolets, c'est ok,

03:28 par contre pour les infrarouges, ça pue la merde.

03:30 Et donc ce modèle mathématique n'est pas parfait.

03:32 Il a donc fallu chercher un autre modèle,

03:35 un qui collait mieux à la réalité.

03:36 Et c'est maintenant qu'arrive l'Andreïli,

03:38 qui lui aussi arrive avec sa formule mathématique.

03:40 Sauf qu'elle va être un peu corrigée.

03:42 Elle va être corrigée par Djinn, pour nous donner la loi de Rayleigh-Djinn.

03:45 Sauf que contrairement à la loi de Wien,

03:48 ça marche très bien sur les hautes longueurs d'onde,

03:51 mais pas du tout.

03:52 Ça part en cacahuète dès qu'on se rapproche des ultraviolets,

03:56 dès qu'on est sur les faibles longueurs d'onde.

03:58 Regardez bien la courbe.

03:59 Plus la longueur d'onde diminue, et plus l'énergie part vers l'infini.

04:02 Ça veut dire quoi ?

04:03 Ça veut dire qu'un corps noir qui émettrait des ultraviolets

04:06 comme l'indiquerait la loi de Rayleigh-Djinn,

04:08 et bien elle émettrait des ultraviolets d'une énergie infinie.

04:12 Imaginez-vous si c'était vrai.

04:13 En pratique, vous prenez votre serviette sur le dos,

04:15 vous allez à la plage, vous la posez, vous mettez à oual,

04:18 et là, vous terminez comme ça.

04:19 Et bien c'est ça la catastrophe ultraviolette.

04:24 C'est une catastrophe qui n'existe pas.

04:26 C'est une catastrophe théorique,

04:28 mais qui montre que le modèle de Rayleigh-Djinn,

04:30 ça marche pas.

04:31 Donc là, on est bien embêtés,

04:32 parce que le modèle de Wien, ça marche pas,

04:34 le modèle de Rayleigh-Djinn, ça marche pas.

04:35 Il va donc falloir trouver un autre modèle.

04:38 Et c'est là qu'on va commencer à parler un peu de physique quantique.

04:40 En tout cas, de ses prémices.

04:42 Mais d'abord, voici le retour de Max Planck.

04:44 Il s'était planqué !

04:45 Null à chier, N-U-L-A-C-H-I-E-R.

04:49 [BIP]

04:51 [BIP]

04:53 Et Max Planck, lui, il veut résoudre le problème.

04:55 Il veut trouver comment avoir la formule mathématique parfaite

04:58 qui expliquerait l'émission des ondes électromagnétiques d'un corps noir.

05:01 Mais sauf qu'il veut résoudre ça avec la physique classique.

05:04 Sauf que ça marche pas.

05:06 Du coup, il se dit "Bah, balèque, vas-y, je tente un truc".

05:07 Avant de vous présenter qu'est-ce qu'il va tenter,

05:09 il faut que vous compreniez bien qu'à cette époque-là,

05:12 tous les physiciens sont d'accord.

05:13 Un faisceau d'ondes électromagnétiques est un faisceau d'énergie continue.

05:17 Et ce que je viens de dire, normalement, même pour ceux qui ne connaissent pas la physique quantique,

05:20 vous vous dites "Bah, c'est logique".

05:22 Sauf que vous allez voir que pas tant que ça.

05:24 Parce que Planck, il dit "Attendez les gars, en vrai, on va faire un truc là".

05:28 Imaginons que c'est pas continu.

05:30 Imaginons que l'énergie est donnée sous forme de paquets, des petits paquets.

05:32 Et c'est grâce à cet idée folle qu'arrive la théorie des Cantat.

05:35 "Ah mais oui, c'est la théorie de la baffe dans la gueule".

05:36 Non, ça c'est Bertrand Cantat.

05:38 "La blague est valide".

05:39 *sifflement*

05:40 Et donc Planck explique que l'énergie d'un quantum,

05:42 puisque quantum est le singulier de Cantat,

05:44 et donc lorsqu'un quantum a une énergie élevée,

05:47 ça veut dire que c'est un quantum avec une faible longueur d'onde.

05:49 Par contre, si son énergie est faible,

05:51 bien évidemment c'est l'inverse,

05:53 ce quantum va avoir une longueur d'onde élevée.

05:56 Il va en découler une loi mathématique,

05:58 et qui va coller parfaitement à la réalité.

06:00 C'est la loi de Planck.

06:01 Max Planck a enfin résolu le problème.

06:04 Sauf que lui, il va dire "Hop hop hop, on s'énerve pas".

06:06 Là c'est un outil mathématique que je viens de faire,

06:08 parce qu'en vrai, ça marche pas comme ça.

06:09 Cet homme a trouvé quelque chose qui s'avérera vrai,

06:11 tout en étant persuadé que c'était faux.

06:13 On va donc continuer à avancer dans notre histoire.

06:16 Puisque ce n'est pas terminé,

06:17 pour l'instant on est que sur de la théorie.

06:19 Et oui, puisque maintenant,

06:20 un autre physicien rentre en jeu,

06:22 et il va prouver que Max Planck avait raison,

06:24 tout en pensant avoir tort.

06:26 Déjà pour que vous ayez les idées claires,

06:28 et qu'on puisse raccrocher les wagons,

06:29 un quantum d'énergie, ça a aussi un autre nom.

06:31 On appelle ça...

06:32 un photon !

06:33 Bon maintenant, on a les idées claires,

06:34 mais c'est pas le cas des physiciens de l'époque.

06:36 Pour eux, la lumière, et les ondes électromagnétiques,

06:38 c'est un faisceau continu.

06:40 Y'a pas de quantum, y'a pas de photon.

06:41 Et pourtant en parallèle,

06:42 y'a une expérience qu'ils ont du mal à prouver,

06:44 à comprendre comment ça marche.

06:45 Ils prenaient une plaque de métal,

06:47 et ils envoyaient un faisceau lumineux sur cette plaque de métal.

06:49 Et ils se rendaient compte que de l'autre côté,

06:51 y'avait des électrons qui apparaissaient.

06:53 Et, s'ils augmentaient la puissance du faisceau lumineux,

06:56 on se retrouvait avec plus d'électrons en sortie.

06:59 Et ça, c'est pas normal si l'énergie est continue.

07:02 Parce que si l'énergie du faisceau est continue,

07:04 même si j'augmente sa puissance,

07:07 c'est l'énergie des électrons en sortie qui devraient augmenter,

07:10 pas leur nombre !

07:11 Et tonton Albert, lui, s'est dit,

07:12 "Et si on prenait la théorie des quantas,

07:14 qu'on appliquait à cette expérience ?"

07:16 Ça marcherait bien quand même,

07:17 parce que plus je vais augmenter la puissance de mon faisceau,

07:20 plus il y aura de quantas d'énergie.

07:22 Et donc, plus il y aura d'électrons à partir.

07:25 C'est ce qu'on appelle l'effet photoélectrique.

07:28 L'effet photoélectrique, on l'a déjà vu,

07:30 j'en avais vite fait parler sur la vidéo sur l'appareil photo.

07:32 C'est donc un photon qui vient taper l'électron d'un atome

07:35 et qui lui donne assez d'énergie pour l'éjecter du cortège électronique.

07:39 Et c'est ça qu'on récupère, c'est des électrons qui ont été éjectés.

07:41 Et grâce à tous ces travaux sur l'effet photoélectrique,

07:44 Einstein recevra même un prix Nobel.

07:46 Nobel de physique, pas de littérature.

07:47 Et c'est donc à cet instant que commença la grande aventure moderne

07:52 de la physique quantique.

07:53 Et moi, je vais m'arrêter là,

07:55 car la physique quantique est un domaine assez compliqué.

07:58 Et pour rester dans l'univers de ma chaîne,

08:00 on va revenir à la physique classique, si vous voulez bien,

08:02 pour les prochaines vidéos.

08:03 Et voilà, c'est tout pour moi.

08:04 J'espère que cette vidéo vous a plu.

08:06 Moi, j'ai beaucoup apprécié la faire.

08:07 Bien sûr, si elle vous a plu, vous savez ce qu'il vous reste à faire.

08:10 Un petit abonnement, un petit like,

08:12 la cloche si vous ne voulez rater aucune des prochaines vidéos.

08:15 C'était Obi-Wan qui vous dit que la science soit avec vous.

08:18 [Musique]

08:32 Un corps noir.

08:34 C'est comme un corbeau, mais il est noir.

08:37 Ah non, le corbeau, il est noir aussi.

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