Sommerfeld

Il est surtout connu aujourd'hui pour son perfectionnement du modèle atomique de Bohr, connu sous le nom de modèle de Sommerfeld. Mais on lui doit également des recherches sur la théorie du gyroscope ou encore la diffraction des électrons, et surtout une théorie de l'électrodynamique,  connue sous le nom de théorie de l'électrodynamique sommerfeldienne, qui est une extension de l'électrodynamique classique, et qui ombine les principes de la relativité restreinte et de l'électrodynamique de Maxwell pour décrire le comportement des particules chargées dans les champs électromagnétiques.

Sommerfeld a étudié les mathématiques et la physique à l'université de Königsberg, où il a obtenu son doctorat en 1891. Il a ensuite poursuivi ses études à l'université de Göttingen, y travaillant avec Felix Klein et Max Abraham, notamment. En 1896 et 1897, il travaille sur la diffraction des ondes lumineuses et développe une théorie mathématique pour décrire ce phénomène. Il a également passé un certain temps à travailler avec le mathématicien Henri Poincaré à Paris. En 1900, Sommerfeld obtient un poste de professeur à l'université de Munich, où il restera jusqu'à la fin de sa carrière, y dirigeant pendant plusieurs années le département de physique théorique, qu'il avait contribué à créer.

Sommerfeld a introduit en 1911 le concept de moment angulaire électronique et a développé la théorie mathématique des orbites électroniques dans l'atome, basée sur le moment angulaire. Cela correspondra au modèle atomique dit de l'atome de Sommerfeld, dans lequel les orbites supposées des électrons sont elliptiques et non plus circulaires comme dans l'atome de Bohr.

En 1916-1917, Sommerfeld s'intéresse à la théorie des rayons X et formule une équation qui décrit la diffraction des rayons X par les cristaux. Cette équation, connue sous le nom d'équation de Sommerfeld, est toujours utilisée. En 1919, il développe la théorie des électrons dans les métaux, connue sous le nom de modèle de Sommerfeld, où il introduit le concept de bande d'énergie électronique et montre comment les électrons se comportent dans les matériaux conducteurs. Mais déjà depuis 1915, et encore dans les années 1920, Sommerfeld travaille surtout au développement de la théorie de la relativité restreinte d'Einstein. Il utilise les principes de la relativité pour développer une théorie plus complète de l'électrodynamique, connue sous le nom d'électrodynamique de Sommerfeld.

L'électrodynamique de Sommerfeld est basée sur le concept de l'invariance de jauge, qui est une propriété mathématique permettant de décrire de manière cohérente les lois de l'électromagnétisme. Il a introduit cette idée dans le contexte de la théorie de la relativité restreinte et l'a appliquée à l'électrodynamique. Un aspect clé de l'électrodynamique de Sommerfeld est l'utilisation des potentiels retardés. Ces potentiels retardés prennent en compte le temps nécessaire pour que les effets électromagnétiques se propagent de la source à un point donné de l'espace. En incorporant cette notion, la théorie de Sommerfeld a été capable de rendre compte de certains phénomènes dynamiques difficiles à expliquer avec l'électrodynamique classique, tels que l'effet Doppler relativiste. Un autre aspect important de l'électrodynamique de Sommerfeld est l'approche des ondes de charge. Selon cette approche, les particules chargées peuvent être considérées comme des ondes de charge se propageant dans l'espace, et leur comportement peut être décrit en termes de fréquences, d'amplitudes et de vecteurs d'onde. Cette approche a permis à Sommerfeld de développer une théorie plus complète de l'électrodynamique qui intègre les concepts de la relativité restreinte.