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Introduction à la physique quantique
Cours, exercices & problèmes corrigés - Licence 2&3 - Sciences de la matière - Écoles d'ingénieurs

Introduction à la physique quantique - vuibert - 9782311007718 -
Introduction à la physique quantique 
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Introduction à la physique quantique
Année : 06/2017 0

Auteur : 

Editeur : Vuibert

Date parution :

Rédigé à l'attention des étudiants en deuxième et troisième année de Licence Sciences de la matière et en écoles d'ingénieurs, ce cours de physique quantique est complété par plus de 100 exercices et problèmes corrigés, dont certains, plus approfondis, portent sur des domaines d'actualité.

Ce manuel fournira à l'étudiant toutes les clés pour s'approprier et maîtriser les connaissances indispensables pour aborder, par la suite, les diverses disciplines de la physique quantique moderne, comme l'optique quantique, la physique des semi conducteurs ou celle des particules élémentaires.

Spécialiste de physique théorique des particules élémentaires, de mécanique quantique et d'astrophysique, directeur de recherche honoraire au CNRS, Jean-Louis Basdevant a été pendant trente-cinq ans Professeur à l'École polytechnique, dont il a présidé le département de physique.

Il est l'auteur de nombreux ouvrages de référence en physique comme en mathématiques.

Auteurs :

Spécialiste de physique théorique des particules élémentaires, de mécanique quantique et d'astrophysique, directeur de recherche honoraire au CNRS, Jean-Louis Basdevant a été pendant trente-cinq ans Professeur à l'École polytechnique, dont il a présidé le département de physique.

Il est l'auteur de nombreux ouvrages de référence en physique comme en mathématiques.


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Descriptif : 

Reliure :
Broché
Nbr de pages :
324
Dimension :
17 x 24 x 1.8 cm
Poids :
569 gr
ISBN 10 :
2311007718
ISBN 13 :
9782311007718
30,50 €
Epuisé
Cet ouvrage n'est plus commercialisé
par l'éditeur
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Sommaire

Table des matières
Avant-propos ix
1 Un phénomène quantique 1
1.1 Lamécaniquequantique . . . . . . . . . . 1
1.2 Comportement ondulatoire des particules 4
1.3 Nature probabiliste du phénomène 9
1.4 Conclusions......... .. 10

1.5 Description phénoménologique 12
1.6 Table de valeurs numériques . 14
1.7 Exercices . 15
2 Fonction d'onde, équation de Schrodinger 11
2.1 Terminologie . 18
2.2 Principes de la mécanique ondulatoire 19
2.3 Principe de superposition 21
2.4 Paquets d'ondes . 22
2.5 Repères historiques . . . . . . . . 24
2.6 Loi de probabilité de l'impulsion 25
2.7 Relations d'incertitude de Heisenberg. 27
2.8 Complément mathématique : la transformation de Fourier 28
2.9 Exercices . 34
3 Les grandeurs physiques 35
3.1 Le problème posé . . . 35
3.2 Vitesse d'un paquet d'ondes 37
3.3 Lesobservables . . . . . . . 38
3.4 Qu'apprend-on lors d'une mesure? 41
3.5 Le rôle particulier de l'énergie. 46
3.6 Exercices . 49
4 Systèmes simples 51
4.1 Méthodologie . 51
4.2 L'oscillateur harmonique. 53
4.3 Puits de potentiels carrés 55
4.4 Franchissement de barrières de potentiel 59
4.5 Illustrations et applications de l'effet tunnel
4.6 Exercices .
4.7 Problème: Effet Ramsauer .
4.8 Problème: Centres colorés dans les cristaux ioniques
5 Double puits de potentiel, système à deux états
5.1 Double puits; la molécule d'ammoniac
5.2 Système à « deux états» .
5.3 NH3 dans un champ électrique . .
5.4 Mouvement de la molécule dans un champ inhomogène .
5.5 Réaction à un champ oscillant, le maser
5.6 Exercices .
5.7 Problème: Oscillations des neutrinos.
6 Formalisme de Dirac
6.1 L'espace de Hilbert.
6.2 Formalisme de Dirac
6.3 Résultats de mesure
6.4 Principes de la mécanique quantique
6.5 Les matrices de Heisenberg
6.6 Polarisation de la lumière
6.7 Exercices .
7 Méthodes d'approximation
7.1 Méthode des perturbations
7.2 Méthode variationnelle .
7.3 Exercices .
7.4 Problème: Ions moléculaires colorés
8 Algèbre des observables
8.1 Commutation des observables
8.2 Relations d'incertitude ....
8.3 Évolution des grandeurs physiques
8.4 Force de Lorentz en mécanique quantique
8.5 Résolution algébrique de l'oscillateur harmonique
8.6 Observables qui commutent .
8.7 Problème: Le problème à trois corps .
8.8 Problème: Le chat de Schrodinger
9 Le moment cinétique
9.1 Relation de commutation fondamentale .
9.2 Démonstration de la quantification .
9.3 Valeurs et fonctions propres du moment cinétique orbital
9.4 Énergie de rotation d'une molécule diatomique
9.5 Moment cinétique et moment magnétique
9.6 Exercices . . . .
9.7 Problème: Excitons magnétiques .....
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183
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197
198

10 Atome d'hydrogène 209
10.1Leproblème àdeuxcorps ....... 210

10.2 Mouvement dans un potentiel central. 211
10.3 L'atome d'hydrogène. . . . . . . . . . 215
10.4 Exercices 224
10.5 Problème: Désintégration d'un atome de tritium 225
11 Le spin 1/2 229 Il.1Résultatsexpérimentaux.............. 229
11.2Formalisme duspin1/2 .............. 230

11.3 Description complète d'une particule de spin 1/2 232 Il.4 Effets physiques de spin . . . . . 233
11.5 L'expérience de Stern et Gerlach . . . 235
11.6 Ladécouverteduspin . . . . . . . . . 239
11.7 Le magnétisme, résonance magnétique 242
11.8 Divertissement: rotation de 271' d'un spin 1/2 248
11.9 Exercices 249 11.10Problème : Piège de Penning . 250
11.11Problème : Interférométrie de neutrons . 253
12 Particules identiques, principe de Pauli 261
12.1 L'indiscernabilité de deux particules identiques 262
12.2 Systèmes de deux particules de spin 1/2 : spin total 264
12.3 Système de deux particules; opérateur d'échange 267
12.4 Principe de Pauli . . . . 270
12.5 Conséquences physiques . . . . . . . . . . . 272
12.6 Exercices 277
12.7 Problème: Découverte du principe de Pauli 277
13 L'intrication quantique, chemin des paradoxes 285
13.1 Le paradoxe EPR. . . . . . 285
13.2 La version de David Bohm . 287
13.3 L'inégalité de Bell ..... 289
13.4 Les tests expérimentaux . . 292
13.5 La cryptographie quantique, ou comment tirer profit d'lm embarras 294
13.6 L'ordinateur quantique. . . 299
13.7 La téléportation quantique. 301
14 Corrigés des exercices 305
Index 321

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