FORMULES de PHYSIQUE
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QUANTUM (QUANTA)
-quantum (quanta)
Un quantum est la plus petite quantité d'une grandeur physique pouvant exister de façon indépendante
Cette notion est surtout utilisée dans le monde des particules, car de nombreux phénomènes les concernant se mesurent par paliers, dont chaque marche implique une quantité UNITAIRE insécable de mesure, dénommée quantum (au pluriel >>> quanta et qualificatif dérivé >>> quantique)
On utilise surtout >>
-le quantum d'action (c'est la constante de Planck)
-le quantum de moment cinétique (c'est le Dirac h ou h) dit abusivement constante de Planck réduite
-le quantum de longueur (c'est la longueur de Compton)
-le quantum de FLUX d'induction magnétique (c'est le fluxon)
-le quantum d'énergie (c'est l'électronvolt)
Nota : Ep0 (l'énergie élémentaire de point zéro du vide), n'est pas un quantum d'énergie, ce n'est qu'une valeur remarquable d'énergie
-le quantum de vibration (c'est le phonon)
-le quantum d'entropie (c'est la constante de Boltzmann)
En langage pratique (c'est à dire abrégé), quantum désigne le plus souvent une quantité unitaire d'action
Et en langage pratique (encore), le mot quantique signifie désormais "concernant les particules", car celles-ci présentent des caractérisques dont les mesures font intervenir des quanta
-quantum d'action
L’action d’une particule est toujours proportionnelle à une quantité basique d’action insécable dite quantum d’action, dont la mesure (unitaire) est dénommée constante de Planck
Ce quantum d'action est le produit
(v.m.l) = (vitesse x masse x longueur)
Conséquence >> pour une particule donnée, dont la masse et la vitesse sont constantes, le quantum implique que la longueur présente une valeur "taille minimale unitaire", dite longueur de Compton
Par exemple pour l'électron, le calcul donne comme limite de longueur un diamètre ld # 4.10-12 m >> c'est là le diamètre théorique de l'électron,
mais ce n'est toutefois pas tout à fait son diamètre réel
-quantum d'énergie
Le quantum d’énergie est l'unité ultimement petite d'énergie, dénommée électronvolt (eV) valant 1,602 176 462(63).10-19 Joule
-cas particulier du photon
E = h.ν ou E = h .ω ou E = Q’.v
avec : E(J)= énergie quantum du photon
h(J-s)= quantum d’action photon (constante de Planck = 6,626 068 .10-34 J-s)
h (J)= quantum de moment cinétique intrinsèque du photon (dit Dirac hou parfois constante de Planck réduite valant = 1,054 571 596(82).10-34 J-s/sr)
ν(Hz)= fréquence de l’onde portant le photon
ω(rad/s)= vitesse angulaire du photon
Q’(kg-m/s)= quantité de mouvement (impulsion) du photon
v(m/s)= vitesse du photon (qui est, dans le vide = la vitesse de la lumière
c = 2,99792458 .108 m/s)
Voir pour plus de détails le chapitre Mécanique quantique
-quantum de FLUX
Le quantum d'un FLUX d'induction magnétique est celui de l'électron, nommé quantum de FLUX ou fluxon (valeur minimale d'un FLUX) et vaut Φq = h / 2e
où h = constante de Planck (6,62606876.10-34 J-s) et e(C)= charge élémentaire(1,6021733.10-19 C)
Φq est alors égal à 2,06783461.10-15 Wb