La lumière: onde ET corpuscule

Alors, la lumière: onde, ou corpuscule?

Il était devenu évident, au début du XXème siècle, que les deux approches étaient complémentaires, chacune convenant à une catégorie de phénomènes.

Mais il fallut attendre de Bröglie en 1924, avec sa "Mécanique ondulatoire", pour que les deux points de vue puissent être conciliés dans un même formalisme. de Bröglie montra en effet qu'une longueur d'onde pouvait être associée à toute particule, et même à tout corps matériel. Ceci lui valut le prix Nobel en 1929.

Entretemps, en 1927, étaient survenues deux confirmations expérimentales importantes de cette théorie:
d'une part, le physicien américain Compton montra que lors de sa collision avec un électron le photon se comportait effectivement comme une particule ("effet Compton");
d'autre part, Thomson et Davisson mirent en évidence que les électrons pouvaient subir un effet de diffraction: l'électron pouvait donc, lui aussi, être considéré comme une onde!

Plus généralement, à tout corps matériel on peut associer une onde, dont la longueur d'onde est

= h / p

où h est la "constante de Planck" (voir ICI),
et p la "quantité de mouvement" du corps.

dans le cas d'un corps ordinaire, la quantité de mouvement est le produit de sa masse par sa vitesse; pour le photon, dont la masse est supposée nulle, la quantité de mouvement est égale à son énergie E divisée par la vitese de la lumière. Mais dans le cadre de la théorie de la relativité, les choses se compliquent par la prise en compte de la "quantité de mouvement relativiste".

Pour les corps ordinaires, ceci reste purement théorique: seul le domaine des particules est réellement concerné.

Vagues ou rayons

Ces deux conceptions de la lumière ont chacune leur représentation, utile dans certains cas.

Vagues sphériques	Rayons rectilignes

Par exemple, la représentation en vagues convient bien pour l'étude de la diffraction; celle en rayons, pour l'étude de la réflexion ou de la réfraction.