Enseigner la physique quantique en Terminale scientifique en France. L'objet quantique, une référence problématique

International audienceFrench official curricula ask upper secondary school teachers to teach quantum physics since 2012. From an epistemological point of view, one of the main problems to understand quantum physics is related to the quantum object reference. On the basis the historical construction of quantum physics, we identified two epistemological postures: the first one is referred as conservative (close to the so-called "Copenhagues' school") and the second one as innovative (associated with Bunge's work and Levy-Leblond). Once these postures defined, we analyze French textbooks used by teachers, in order to reveal the implicit adopted postures. We draw the hypothesis that highlighting the implicit epistemological choices can help the teachers to reflect upon the historical and epistemological roots of the quantum physics. Such an analysis forms an important basis for developing and implementing teaching sequences concerning quantum physics.Depuis 2012, la physique quantique est de nouveau enseignée dans les classes de Terminale scientifique en France. D'un point de vue épistémologique, un problème majeur pour comprendre la physique quantique est celui de la référence à l'objet quantique. Nous avons identifié, à travers l'histoire conceptuelle de la physique quantique, deux postures épistémologiques : une posture que nous qualifions de conservatrice (liée à "l'école de Copenhague") et une autre que nous qualifions de novatrice (associée aux travaux de M. Bunge et J.M. Lévy-Leblond). A partir d'une analyse épistémologique des manuels scolaires, nous discutons de l'importance de ces deux postures. Nous faisons l'hypothèse que la mise en évidence de ces deux épistémologies, qui semblent rester dans le domaine de l'implicite, peut apporter aux enseignants des éléments leur permettant une distance réflexive sur les racines historiques et épistémologiques de la physique quantique. Cette analyse nous parait être un préalable indispensable au développement et la mise en œuvre de séquences d'enseignement concernant ce domaine de la physique

Enquête sur les besoins d'actualisation des professeurs de sciences du collégial /

Bibliogr

Paul Langevin (1872-1946), la relativité et les quanta

“Résumer l'œuvre de Langevin, écrivait Louis de Broglie en 1947, c'est reprendre toute l'histoire de la physique depuis cinquante ans”. Aussi bien telle n'est pas l'intention de cet article. Mais cette remarque de son célèbre élève est propre à rappeler d'emblée la dimension de ce physicien considérable, qui était l'une des meilleures et des plus sûres têtes pensantes de son époque, et d'ailleurs pas seulement en physique. Mais c'est à la physique que nous nous limiterons ici, et même à l'évocation d'un aspect relativement circonscrit de son histoire: comment, et en quoi, ce physicien clairvoyant et profond que fut Paul Langevin s'est-il trouvé amené à prendre sa part des renouvellements radicaux qui ont transformé la physique au début du XXè siècle, à savoir la relativité et les quanta. Il nous faut commencer par rappeler quelques éléments de sa biographie, et surtout de sa formation

Réussir au collégial

Titre de la page Web (visionnnée le 17 janv. 2002

Einstein et la pensée de la matière

On tente de caractériser la pensée de la matière chez et selon Einstein, telle qu'elle se révèle dans ses recherches, et telle qu'il l'a lui-même explicitée dans ses réflexions plus générales. Les premières font voir une pensée physique préoccupée de décrire et d'expliquer au plus juste l'objet étudié dans un enserrement théorique, selon un rapport révélateur de son style scientifique propre. Ce dernier se caractérise par sa dimension critique préparant une construction théorique sur la base de concepts et de principes physiques identifiés, et par une séparation corrélative des approches pour des objets de nature différente (comme le champ continu et les phénomènes atomiques et quantiques). Cette pensée d'une adéquation stricte et “complète”, dans un sens bien défini, de la théorie à son objet, laisse entière la dimension d'unicité et d'extériorité de cet objet considéré en général, la matière dans la richesse de ses significations, que contribuent à révéler les autres approches scientifiques et la réflexion philosophique

Notions de physique statistique

IntroductionPréliminaire : présentation de la solution d'un problèmeRappels de théorie des probabilitésEnsemble statistique quantiqueIllustration de la démarche statistique : réactions unimoléculairesRemarques sur le magnétismeSystème isolé : ensemble microcanoniqueSystème fermé : ensemble canoniqueTransition de phase : approche de champ moyenSystèmes ouverts : ensemble grand-canoniqueStatistiques quantiquesDEACours de master

Diffusion Rates for Hydrogen on Pd(111) from Molecular Quantum Dynamics Calculations

Diffusion rates are calculated on the basis of van Hove's formula for the dynamical structure factor (DSF) related to particle scattering at mobile adsorbates. The formula is evaluated quantum mechanically using eigenfunctions obtained from three dimensional realistic models for H/Pd(111) derived from first principle calculations. Results are compatible with experimental data for H/Ru(0001) and H/Pt(111), if one assumes that the total rate obtained from the DSF is the sum of a diffusion and a friction rate. A simple kinetic model to support this assumption is presented.Comment: 11 pages including 4 figures and 1 tabl

First-principles calculations of the diffusion of atomic oxygen in nickel: thermal expansion contribution

Within the framework of density functional theory using the projector augmented-wave (PAW) method, we present some energetic properties of atomic oxygen interstitials in crystalline Ni, i.e. the insertion and activation energies of the O diffusion. Concerning the activation energy, two pathways for the migration process are studied. The charge transfer process between atomic oxygen and nickel atoms is analysed in the interstitial sites. We find that the interstitial octahedral site (O site) is lower in energy than the tetrahedral site (T site). The most favourable pathway for the migration between two octahedral sites corresponds to an intermediate metastable state located in a tetrahedral site. Concerning the charge transfers we find that the atomic oxygen ionizes as O− and that the electron migrates essentially from the Ni nearest neighbours of atomic oxygen. In addition, the thermal expansion contribution through the dilatation of the solid is studied. When the thermal expansion is introduced, we show that the insertion process is stabilized and that the tetrahedral insertion energy becomes nearly equal to the octahedral ones. However, the activation energy decreases with the dilatation. Taking into account the thermal expansion effects, our results are consistent with the more reliable experimental data

Le laboratoire de Robert Collongues (1950-2000): Une école de recherche aux débuts de la chimie du solide

This text deals with the origins, the foundation and the evolution of the research school founded by Robert Collongues that has partly led to the birth of Solid State Chemistry in France since the fifties. Through its institutional and thematic evolutions, this laboratory exemplifies a typical science research school. The two annex diagrams portray two different faces of this research school through temporal evolution. The transmission and the construction of knowledge (scientific and technical) from one generation of researchers to the following one will be stressed upon so as to enlighten the main features of the Collongues' method on the techno-scientific, institutional and human levels in a moving economic world. The new production of knowledge will thus be shown through the evolution of this branch of the French Solid State Chemistry.Cet article décrit la genèse puis l'évolution de l'école de recherche fondée par Robert Collongues, qui a contribué à l'émergence de la chimie du solide en France à partir des années 1950. Nous montrerons que ce laboratoire constitue un cas exemplaire d'une école de recherche en science en décrivant ses évolutions, que ce soit au niveau des thèmes de recherche ou des institutions. Les deux schémas fournis en annexe offrent deux portraits dynamiques de cette école de recherche au cours du temps. Nous insisterons sur la transmission et la construction des connaissances (savoirs et savoir-faire) d'une génération de chercheurs à la suivante afin de mettre en lumière les traits principaux de la méthode Collongues sur les plans techno-scientifique, institutionnel et humain, dans un environnement économique mouvant. Nous chercherons ainsi à montrer l'évolution des modes de production des savoirs au sein de cette branche de la chimie du solide française