Quelles sont les applications de la physique quantique ? Support de conférence pour les élèves de Terminales S. Audio de la conférence donnée en avril 2015 au lycée du Forez : http://cedric.lemery.free.fr/Audio/20150428_ConfPhysQ-Applications.mp3

1. Les applications de la mécanique
quantique

2. Microscopie électronique
Calculer la longueur d'onde d'un électron à 5 keV
Données :
•→ 1 eV = 1,60.10-19
J
•→ m = 9,11.10-31
kg
•→ h = 6,63.10-34
J.s
Ec=
1
2
m v
2
→Ec=
p
2
2m
→ p=√2mE
Réponse : 17 pm = 0,017 nm

3. Microscopie électronique
Electron à 5 keV
 < 1 Å

4. Emission stimulée de radiation
LASER : Light Amplified by Stimulated Emission
of Radiation
Atomes excités
Photons émis à même fréquence
Tous les photons ont
• la même fréquence
• la même polarisation
Mise en œuvre pour les lasers : simulation pHET Colorado

5. Emission stimulée de radiation
LASER : Light Amplified by Stimulated Emission
of Radiation
Atomes excités
Photons émis à même fréquence
Tous les photons ont
• la même fréquence
• la même polarisation
Réaction
en
chaîne
Non contrôlée : lasers pulsés
Contrôlée : lasers usuels
Fusion laser
Arme laser

6. Applications de l'effet photoélectrique
h.
électron
Formation d'une image « électrostatique »

7. La spectroscopie
E
h
Transition électronique
E ~ 1,5 eV à 10 eV → visible / UV
Transition vibratoire
E ~ meV à 1,5 eV
→ IR

8. Les semi-conducteurs
Niveau d'énergie des électrons
Bande interdite
car λ = taille du réseau
h.
LED
Diode laser

9. Les semi-conducteurs
Niveau d'énergie des électrons
Bande interdite
car λ = taille du réseau
Transistor
Années 30 - 40
8 transistors/poste
Années 80
10 millions
de transistors/puce
Années 60

10. Le futur...
Les supraconducteurs
L’ordinateur quantique

11. La physique quantique et le vivant

12. Pour aller plus loin