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7.8: Le principe d'incertitude
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The Uncertainty Principle
 
TRANSCRIPTION

7.8: Le principe d'incertitude

Werner Heisenberg a examiné les limites de l'exactitude avec laquelle on peut mesurer les propriétés d'un électron ou d'autres particules microscopiques. Il a déterminé qu’il existe une limite fondamentale à l'exactitude avec laquelle on peut mesurer simultanément la position d’une particule et sa quantité de mouvement. Plus la mesure de la quantité de mouvement d'une particule est exacte, moins la position est exacte à ce moment-là et vice versa. C'est ce que l'on appelle maintenant le principe d'incertitude d'Heisenberg. Il a mathématiquement relié l’incertitude de la position et l’incertitude de la quantité de mouvement à la quantité impliquant la constante de Planck.

Eq1

Cette équation calcule la limite de la précision avec laquelle on peut connaître à la fois la position simultanée d'un objet et sa quantité de mouvement.

Ainsi, plus la position de l'électron est exacte, moins la vitesse est exacte et vice versa. Par exemple, on peut prédire où une balle de baseball atterrirait dans le champ en notant sa position initiale et sa vitesse et en tenant compte de l'effet de la gravité et du vent, etc. La trajectoire de la balle de baseball peut être estimée.

Toutefois, pour un électron, la position et la vitesse ne peuvent pas être déterminées simultanément. Par conséquent, une trajectoire pour l'électron d'un atome ne peut pas être déterminée. Ce comportement est indéterminé. Au lieu de l'emplacement précis d'un électron, on peut parler de la probabilité de trouver un électron dans une certaine région de l'atome, qui est une densité de probabilité. Elle peut être indiquée par psi au carré (ψ2). Plus la probabilité de trouver un électron dans une région particulière est grande, plus la valeur du carré de psi est élevée. Sur cette base, les atomes sont décrits comme consistant en un noyau entouré d'un nuage électronique.

Le principe d’Heisenberg impose des limites à ce qui peut être connu en sciences. On peut démontrer que le principe d'incertitude est une conséquence de la dualité onde–particule, qui est au cœur de ce qui distingue la théorie quantique moderne de la mécanique classique.

Ce texte est adapté de Openstax, Chimie 2e, Section 6.3: Développement de la théorie quantique.

Tags

Uncertainty Principle Electron Subatomic Particle Wave-particle Duality De Broglie Relation Double-slit Experiment Interference Pattern Velocity Momentum Particle-like Characteristics Wave-like Characteristics Electron Observation

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