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 Constante de Planck h

Selon la théorie des quanta élaborée en 1900 par Max Planck, l'énergie rayonante possède, comme la matière, une structure discontinue : elle ne peut exister que sous la forme de "quanta" de valeur E = hf, où h est la "constante de Planck" (6,622606993x10^-34 J.s) et f (ou "nu") la fréquence du rayonnement. Cette formule réalise la synthèse d'une notion mécanique, l'énergie E, et d'une notion ondulatoire, la fréquence f, en une notion nouvelle, spécifiquement quantique. Initialement introduite par Planck pour résoudre le problème spécifique du rayonnement du corps noir (h pour Hilfe, "au secours !" en Allemand), la relation de Planck est étendue à tous les quanta de lumière par Albert Einstein en 1905, qui conclut qu'un tel quantum est détectable expérimentalement par l'effet photoélectrique, ce que fera Robert Millikan en 1916 en effectuant la première mesure directe de h. Louis de Broglie explicitera ensuite le lien entre l'action et la constante de Planck, et étendra la relation de Planck à toute particule. Enfin, Werner Heisenberg mettra en évidence le rôle de h dans toute mesure physique à travers les relations d'incertitude, qui traduisent la limitation que la nature quantique impose à notre perception du monde. Max Planck a aussi fait intervenir la constante h dans la formule donnant l'énergie E d'un oscillateur quantique de période T : E = h / T La constante de Planck intervient aussi dans les inégalités de Heisenberg : si, sur un ensemble de particules préparées de manière identique, on effectue sur la moitié d'entre elles une série de mesures de leur position, et une série de mesure de leur vitesse sur l'autre moitié, ces deux valeurs seront statistiquement dispersés. Le principe de Heisenberg énonce que : ( dispersion / impulsion ) x ( dispersion / position ) >= h / 4 Enfin, le modèle atomique de Bohr est quantifié au moyen de la constante de Planck. Les niveaux d'excitation des électrons correspondent à des orbites énergiquement stables. Lorsqu'un électron passe d'un état E2 à un état E1, il émet un photon dont l'énergie est : E2 - E1 = hf (ou f est la fréquence du rayonnement). En 1900, Max Planck se rend compte qu'il est possible d'utiliser la constante de Planck h, la vitesse de la lumière c et la constante de gravitation G pour définir les unités d'un système de mesure s'appliquant à trois dimensions fondamentales : la masse, la longueur et le temps, à partir desquelles toutes les autres unités peuvent être dérivées. Il définit ainsi : - la "masse de Planck" Mp = racine(hc/G) = 5,56x10^-5 g - la "longueur de Planck" Lp = racine(Gh/c^3) = 4,13x10^-33 m - le "temps de Planck" Tp = racine(Gh/c^5) = 1,38x10^-43 s ??? durée minimale pour qu'un échange d'énergie puisse de produire ??? Ces unités signalent l'échelle où gravitation et physique quantique deviennent de même amplitude - on parle d'"énergie de Planck" (10^19 GeV) ; elles sont donc très adaptées à la cosmologie primordiale et l'étude des trous noirs. Dans ces unités, la valeur numérique de c, h et G est 1 ; les lois fondamentales de la physique y prennent donc des formes plus simples et sans coefficients arbitraire. L'étalon de mesure serait un trou noir microscopique dont la longueur d'onde quantique serait égale à son rayon. Notons qu'il est tout aussi possible de définir un "système de Bohr" basé sur la masse m et la charge e de l'électron et la constante de Planck h : Mb = m ; Lb = h²/me² ; Tb = h^3/(me^4)
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