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Relation de Planck (Relation de Planck-Einstein)

1900
  • Max Planck
  • Albert Einstein
Vintage laboratory scene illustrating Planck's relation in quantum mechanics.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

La relation de Planck est une équation fondamentale en mécanique quantique. mécanique qui quantifie l'énergie d'un photon. La formule est E = hν, où E est l'énergie du photon, ν (ν) sa fréquence et h la constante de Planck. Cette relation établit la nature corpusculaire de la lumière, démontrant que son énergie est quantifiée en paquets discrets, ou quanta.

Max Planck a introduit cette relation pour la première fois en 1900 dans le cadre de sa solution au problème du rayonnement du corps noir, que la physique classique ne pouvait expliquer. Il a postulé que l'énergie ne pouvait être émise ou absorbée par les parois du corps noir que sous forme de paquets discrets, qu'il a appelés “ quanta ”. L'énergie de chaque quantum était proportionnelle à la fréquence du rayonnement, la constante de proportionnalité étant [latex]h[/latex]. Il s'agissait là d'une rupture radicale avec la physique classique, qui considérait l'énergie comme continue. En 1905, Albert Einstein a étendu ce concept à la lumière elle-même, proposant que la lumière n'est pas seulement émise ou absorbée par paquets, mais qu'elle est en fait constituée de ces paquets d'énergie discrets, appelés plus tard photons. Il utilisa cette idée pour expliquer l'effet photoélectrique, par lequel des électrons sont éjectés d'un matériau lorsque celui-ci est exposé à la lumière. La relation [latex]E = h\nu[/latex] est au cœur de toute la spectroscopie, car elle relie directement la fréquence mesurable (ou la longueur d'onde, puisque [latex]c = \lambda\nu[/latex]) de la lumière aux transitions discrètes entre les niveaux d'énergie au sein des atomes et des molécules. Lorsqu'une substance absorbe ou émet de la lumière, l'énergie du photon [latex]E[/latex] doit correspondre exactement à la différence d'énergie [latex]\Delta E[/latex] entre deux états quantiques de l'atome ou de la molécule, ce qui permet d'étudier directement la structure quantique de la matière.

UNESCO Nomenclature: 2213
– Physique théorique

Taper

Système abstrait

Perturbation

Révolutionnaire

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Équations électromagnétiques de James Clerk Maxwell (1865)
  • Le problème du rayonnement du corps noir (catastrophe ultraviolette)
  • La découverte de l'effet photoélectrique par Heinrich Hertz (1887)

Applications

  • explication de l'effet photoélectrique
  • fondements de la mécanique quantique
  • technologie laser (amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement)
  • LED et physique des semi-conducteurs
  • comprendre les spectres atomiques et moléculaires

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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En rapport avec : relation de Planck, mécanique quantique, photon, constante de Planck, énergie, fréquence, effet photoélectrique, quantification, rayonnement du corps noir, E = hv.

Contexte historique

Relation de Planck (Relation de Planck-Einstein)

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(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

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