Ce mémoire professionnel, réalisé à la HEP Vaud dans le cadre de la filière du Master of Advanced Studies / Diplôme d’enseignement pour le degré secondaire II, propose une ap- proche expérimentale permettant d’aborder le thème de la dualité onde-corpuscule avec des élèves de gymnase. Cette démarche s’inscrit dans une volonté d’intégrer des éléments de physique moderne (ici de physique quantique) dans l’enseignement gymnasial. Ce travail est justifié par le fait que la physique est une discipline expérimentale par nature. La première partie de ce mémoire contextualise le travail accompli, en présentant no- tamment certains éléments expliquant les difficultés rencontrées dans l’intégration des thé- matiques de physique moderne dans l’enseignement gymnasial, ainsi que les bénéfices qui pourraient être retirés d’une telle démarche. Le choix de la thématique expérimentale “dua- lité onde-corpuscule”, que nous avons retenue pour notre travail, y est également discuté. Dans la seconde partie de ce document, nous présentons deux expériences permettant d’étudier des effets quantiques par l’intermédiaire d’interférences lumineuses. La première fait appel à une double fente et la seconde à un interféromètre de type Mach-Zehnder ou Michelson. Le principe de fonctionnement de ces deux dispositifs est décrit en détail et le choix que nous avons opéré dans l’optique de ce travail est finalement justifié sur la base de considérations didactiques, techniques et budgétaire. Pour terminer, la troisième partie de ce mémoire détaille la mise en oeuvre que nous avons élaborée. Celle-ci se compose d’une première partie en classe consistant en une in- troduction à la physique quantique suivie d’une seconde partie expérimentale pour laquelle nous avons amené les élèves à l’EPFL afin de réaliser un travail pratique portant sur l’ex- périence choisie. Un compte rendu et une analyse détaillée du déroulement de cette séance pratique, qui a duré environ deux heures, sont présentés. Des pistes d’évolution et d’amé- lioration sont également proposées. Ce travail nous permet donc de démontrer qu’une expérience de physique quantique traitant de la dualité onde-corpuscule peut être menée à bien par des élèves de niveau gym- nasial dans le cadre de travaux pratiques.

Mémoire professionnel, Diplôme d'enseignement pour le degré secondaire II