Questions to the experts

La lumière peut être considérée sous deux aspects : onde ou particule. L'histoire des sciences a été profondément marquée par les luttes entre les partisants de ces deux "visions". On considère aujourd'hui le débat comme clos : la lumière (et également toute la matière, mais c'est une autre histoire !) est une entité que l'on peut considérer comme une onde ou comme une particule, c'est équivalent.

Si on la considère comme une onde, alors il s'agit d'une oscillation du champ électromagnétique, oscillation qui se propage en ligne droite, avec une fréquence donnée... Comme toutes les ondes, l'onde électromangétique peut être réfléchie, diffractée, et peut donner lieu à des interférences.

Voyons maintenant l'aspect qui vous intéresse : les particules. A la fin du siècle dernier, on considère la physique comme quasi-achevée, les quelques phénomènes encore inexpliqués étant considérés comme des "bricoles". Parmi eux, le "rayonnement de corps noir" (une bricole qui va bouleverser toute la physique !).
Il s'agit de la lumière émise par un corps chaud (exemples : le Soleil, mais aussi une barre de fer chauffée au rouge...) qui possède certaines caractéristiques très particulières, liées à la température du corps. Personne ne sait expliquer ce rayonnement à l'époque.
Max Plank, en 1900, remarque qu'on peut l'expliquer si on considère que l'énergie émise par le corps l'est sous forme de petits paquets et non de façon continue. Il nomme ces paquets des "quanta" mais n'en tire aucune conclusion physique ; pour lui, il s'agit d'une astuce de calcul, sans plus.

C'est Einstein, en 1905, qui va s'emparer du concept de quanta : il admet la lumière est émise par paquets (on appelle ces paquets des "photons") et explique alors l'effet photoélectrique, ce qui lui vaudra le Prix Nobel. C'est le début de la mécanique quantique, théorie majeure du XXème siècle.

Il y a une correspondance entre les visions corpusculaires et ondulatoire de la lumière : l'énergie du photon est directement reliée à la fréquence de l'onde.
D'ailleurs, les physiciens vont très vite comprendre, grace à Louis de Broglie (1924) que tout ce qu'on considère comme particule (électron par exemple, avec une masse et une charge électrique données) peut également être considéré comme une onde. Ainsi, on peut faire de la diffraction d'électrons, des interférences d'électrons...