Ondes et matière
Science des matériaux - Physique de la matière, électromagnétisme, interactions rayonnement-matière.

Sommaire et contenu du livre "Ondes et matière - Science des matériaux - Physique de la matière, électromagnétisme, interactions rayonnement-matière."

Table des matières Avant propos Glossaire 1 Description générale de la matière 1 1 Les grandes familles usuelles de matériaux. 1 2 Propriétésdelamatière . . . . . . . . . . . 3 2.1 La matière à l'échelle macroscopique 3 2.2 La matière à l'échelle microscopique 12 3 L'observation delamatière .......... 18 3.1 Force caractéristique de la matière: force et champ Coulombien 18 3.2 Énergie caractéristique de la matière: potentiel Coulombien et énergiepotentielle ........... 19 3.3 Énergies caractéristiques de la matière. . . . . . . . . . . . . .. 24 3.4 Ondes.............................. .. 25 4 Premières modélisations de l'interaction rayonnement-matière (1898-1904) 31 4.1 ModèledeThomson(1898) ............. 31 4.2 Modèle de Nagaoka-Perrin-Rutherford (1901-1904) 31 5 La matière: un résonateur (1900-1905) ..... 33 5.1 Amortissement: modèle de Drude (1900) 39 5.2 Modèle de Lorentz(l905) 40 II Ondes EM dans le vide et dans la matière 43 L'onde électromagnétiquedanslevide . . . . . . . . . . . . 44 1.1 Signification des équations de Maxwell dans le vide 45 1.2 Équation d'onde: onde plane .... 46 1.3 Intensité de l'onde plane dans le vide ... 49 1.4 Spectre d'ondes planes dans le vide . . . . 49 1.5 Polarisation d'une onde plane dans le vide. 50 1.6 Application au faisceau laser se propageant dans le vide 57 1.7 Application à la diffraction par un réseau atomique ... 63 1.8 Potentiels vecteurs et scalaires dans le vide . . . . . .. 64 2 Première description de la matière: des charges et des courants . 67 2.1 ForcedeLorentz ..................... 69 2.2 Équations de Maxwell en présence de charges et de courants 69 2.3 Champ électromagnétique et excitation . . . ..... 71 2.4 Milieu matériel linéaire et non linéaire. . . . . . . . . 73 2.5 Equation d'onde, onde plane et spectre d'ondes planes 74 2.6 Ondes planes homogènes et inhomogènes : onde évanescente. 75 2.7 Matériaux conducteurs de l'électricité . . . . . . 76 2.8 Énergie électromagnétique dans un matériau .. 76 2.9 Onde monochromatique plane dans un matériau. 78 2.10 Potentiels vecteurs et scalaires dans un matériau 87 2.11 Réflexion, transmission d'une onde dans un matériau 89 2.12 Diffractionparun réseau.. . . . . . . . . . . . . . . 98 III Description microscopique de la matière 101 1 Naissance d'une nouvelle physique: le nécessaire quantum d'énergie 102 1.1 Le corps noir et la catastrophe ultraviolette 102 1.2 Effetphotoélectrique .................. 110 1.3 Dualité onde-corpuscule: Planck-Einstein-de Broglie. III 2 Modélisation quantique des atomes. . . . . . . . . . . . . . . 113 2.1 Modèle de Rutherford, expérience de Geiger et Marsden 113 2.2 L'atome d' hydrogène: absorption/émission... Ils 2.3 Modèlede Bohr. . . . . . . . . 116 2.4 Modèle de Bohr-Sommerfeld 119 2.5 Le modèle de Bohr: imparfait? 119 3 Principe d'incertitude de Heisenberg (1927) 119 4 Principes de la mécanique quantique . . 122 5 Observable et hamiltonien 126 6 Résolution de l'équation de Schrodinger 127 6.1 L'atome d'hydrogène. . . . 137 6.2 Atome à plusieurs électrons 148 6.3 Tableau de Mendeleïev 153 7 Interactions interatomiques . . . . . 156 7.1 Molécules.......... 157 7.2 Molécule homonucléaire A2 161 7.3 Molécule hétéronucléaire AB 163 7.4 Liaison dipolaire . . . . . . . 164 7.5 Agrégats d'atomes et cristaux 167 7.6 Interaction de Van der Waals 172 8 Structures atomiques . . . . . . 173 8.1 Structures cristallines. . . 173 8.2 Structure non compacte. . 177 8.3 Structures non ordonnées. 179 8.4 Notion de non-stoechiométrie 180 8.5 Réseau réciproque . . . . . . 180 IV Propriétés des matériaux 189 1 Propriétés électroniques, optiques et magnétiques . . . . . . . . . . . . . 190 1.1 Milieuxlinéaires .......................... 190 1.2 Modèle de Lorentz: interprétation et confrontation avec la réalité 191 1.3 Milieux non magnétiques et indice optique 1.4 Diélectriques.. 1.5 Métaux . 1.6 Semiconducteur . 1.7 Polarisation de la matière. 2 Propriétés magnétiques . 2.1 Diamagnétisme . . . . . . 2.2 Paramagnétisme..... 2.3 Ferromagnétisme, anti-ferromagnétisme . 3 Propriétés vibrationnelles . . . . . . . . 3.1 Oscillateur harmonique: cas de la molécule diatomique 3.2 Vibrations moléculaires: degrés de liberté. 3.3 Vibrations dans un cristal. 4 Propriétés thermiques . . . . 4.1 Capacité thermique . 4.2 Transfert de chaleur 5 Propriétés mécaniques 5.1 Élasticité...... 5.2 Plasticité . 5.3 Anisotropie du matériau V Méthodes de caractérisation basées sur l'IMR 1 Diffusion élastique . . . . 1.1 Diffusion Rayleigh 1.2 Diffraction X . . . 2 Diffusion inélastique . . . 2.1 Diffusion des neutrons 2.2 Effet photoélectrique 2.3 Diffusion Compton . . 3 Spectroscopie . 3.1 Spectroscopie électronique. 3.2 Spectroscopie vibrationnelie 3.3 Spectroscopie de résonance 3.4 Spectroscopie Auger, spectroscopie de fluorescence X A Annexe mathématique 1 Trigonométrie . . . 2 Nombres complexes. . . 3 Fonctions hyperboliques 4 Fonction périodique, translation de fonction 5 Calcul d'intégrale . 6 Lagaussienne ................ 7 Vecteur, base, orthogonalité, opérateurs .. 8 Systèmes de coordonnées orthonormales utiles 9 Opérateurs linéaires . 9.1 Gradient .. 9.2 Divergence. 196 198 201 219 224 245 246 247 252 253 253 255 257 267 267 271 273 274 276 277 279 280 281 284 287 288 288 289 289 290 291 296 297 299 299 300 302 302 302 303 305 306 308 309 309 9.3 Rotationnel . 309 9.4 Laplacien . 310 9.5 Propriétés (formulaire) 311 10 Séries de Fourier, transformées de Fourier 312 10.1 Sériede Fourier. . . . . . . . 312 10.2 Transformée de Fourier. . . . 314 Il Lagrangien, hamiltonien et impulsion 319 Il.1 Équations du mouvement ... 319 Il.2 Grandeurs conjuguées, hamiltonien 320 Il.3 Particule dans un champ électromagnétique 321 B Propriétés des matériaux 323 Bibliographie 329 Index 330