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Quantique, fondements et applications
Avec 250 exercices et problèmes résolus

Quantique, fondements et applications - de boeck superieur - 9782804107789 -
Quantique, fondements et applications 

Auteur : 

Editeur : De Boeck Superieur

Date parution :

Cet ouvrage, découpé en 20 leçons quasi autonomes, rassemble tes fondements et les applications de la quantique.

Qu'est-ce-que la quantique ?
Dans la première leçon, on présente la quantique, en soulignant les aspects historiques et épistémologique de cette discipline, et en rappelant ses nombreuse, implications, non seulement en physique atomique en  moléculaire, mais aussi en physique nucléaire, en chimie en physique de la matière condensée et dans le domaine émergent des nanosciences.

Aspects fondamentaux et applications
Le fil conducteur de l'ouvrage peut être résumé par le slogan « un maximum de physique avec un minimun de formalisme ». Ainsi, en appliquant l'équation de Schrodinger à des systèmes unidimensionnels, sont rapide ment abordés les effets de confinement, de quantification de tunnel et de diffusion. Dans ce contexte, l'évolution, le déterminisme, l'indiscernabilité, la superposition d'états et l'intrication, qui sont analysés en détail dans la seconde moitié de l'ouvrage, sont très tôt considérés.
En outre, sont examinés les 'progrès considérables apparus au cours des dernières décennies, tant sur le plan fondamental, avec la levée des divers paradoxes, que sur le développement de l'optique quantique et des multiples applications en métrologie. L'ouvrage se termine par une ouverture relativiste rendue nécessaire par les progrès qu'ont permis, sur le plan de la pensée et des applications, la théorie de Dirac et l'électrodynamique quantique.

De nombreux exemptes, plus de 250 exercices et problèmes résolus

L'ouvrage s'adresse d'abord aux étudiants de licence (L2, L3) et de la première année du master (M1), mais sa présentation didactique, avec ses nombreux exemples et ses 250 exercices et problèmes résolus, ainsi que l'accent mis sur le développement historique et épistémologique, devraient aussi intéresser les candidats aux concours, de l'enseignement (CAPES, agrégations, etc.), et plus largement toutes les personnes concernées par la physique et son impact dans toutes les autres disciplines scientifiques voire même en philosophie.


Auteurs :

José-Philippe Pérez est professeur émérite de l'Université de Toulouse, UPS-IRAP.

Robert Carles est professeur à l'Université de Toulouse, UPS-CEMES.

Olivier Pujol
est maître de conférences à l'Université de Lille, LOA.

Cet ouvrage met l'accent sur les fondements scientifiques et sur les applications concrètes et quantitatives de la physique quantique, en 20 leçons structurées, illustrées par de nombreux exemples et prolongées par 250 exercices et problèmes résolus.

L’originalité réside

i)   dans le découpage du cours en 20 leçons de type leçons de physique de l’oral de l’agrégation,

ii)  avec un minimum de formalisme et un maximum d’applications physiques concrètes. 

iii)      l’aspect historique et épistémologique est abordé, ce qui est en général exclu dans les ouvrages concurrents

iv) 250 exercices et problèmes résolus

v) Suite de la série d'ouvrages de M. Perez chez Dunod



En suivant ce lien, retrouvez tous les livres dans la spécialité Quantique.

Descriptif : 

Reliure :
Broché
Nbr de pages :
1078
Dimension :
21 x 27 x 4 cm
Poids :
1905 gr
ISBN 10 :
2804107787
ISBN 13 :
9782804107789
59,00 €
Sur commande
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Sommaire

Table des matières

Table des matières v

Avant-Propos xi

Notations et symboles xiv

Constantes fondamentales xiv

Notations . xv

Alphabetgrec . . . . . . . XVll
Multiples en notation scientifique. xvii

Les grands noms de la physique xviii

La quantique en vingt questions xl
Leçons 1

1 Qu'est-ce que la quantique? 3

Les fondements de la physique classique 4

LaconstantedePlanck . . . . . . . . . 8

Les quatre interactions fondamentales 16

Les concepts de la quantique .. 19

Les fondements de la quantique. . . . 22

Les applications de la quantique ... 26

Les différentes synthèses en physique 30

2 Le photon: première approche 37

Rappel sur les ondes électromagnétiques 38

Rayonnement du corps noir 44

Effet photoélectrique . . . . . . . . . 46

Effet Compton . 50

Autres interactions lumière-matière 55

Détection et atténuation d'un rayonnement 58

3 Quantification de l'énergie des atomes 69

Spectre de raies de l'atome d'hydrogène 70

Interprétation historique de Bohr . . . 71

Atomes hydrogénoïdes et muoniques 74

Excitation des atomes .... 77

Limites du modèle de Bohr 83

4 Relation de de Broglie. Inégalités d'Heisenberg 91

Hypothèse fondamentale de Louis de Broglie . 91

Confirmations expérimentales. 96

Interprétation probabiliste ... 103

Groupe d'ondes de probabilité 107

Inégalités spatiales d'Heisenberg 110

Effetsdephase. .......... 115

5 Équation de Schrodinger. États libres 127

Équation de 5chrodinger non relativiste 128

Courantdeprobabilité . . . . . . . . . . 133

États stationnaires d'W1. objet physique. 135

États libres à W1.e dimension . 137

Flux d'objets physiques libres 140

Réflexion et transmission sur W1.e marche 143

Applications . 155

6 Effet tunnel et diffusion à une dimension 165

Mise en évidence expérimentale. . . 166

Transmission par effet tunnel ., . . 168

Facteur de transmission en intensité 171

Interprétation de divers phénomènes. 174

Applications de l'effet tunnel 178

Diffusion à W1.e dimension . 183

Analyse matricielle . . . . . 187

7 Confinement quantique à une dimension 195

Approches classique et quantique. . . 195

Puits rectangulaire infiniment profond . 197

Approximation classique . 202

Puits quantique de profondeur finie 204

Exemples physiques de puits .... 209

Mesures des grandeurs dans un état confiné 212

Représentation en quantité de mouvement 214

8 Oscillateur harmonique et excitations élémentaires 225

Oscillateur harmonique en physique classique 225

Oscillateur harmonique en quantique 227

Exemples et ordres de grandeur . 232

Spectrométries de vibration ... 237

9 Systèmes à plusieurs dimensions 249

Systèmes à variables séparables . 250

Prise en compte des symétries . 251

Système 0 D et boîte quantique 255

Système ID et fil quantique .. 258

Système 2 D et puits quantique 265

Systèmes3D........ 271

Réflexion et transmission. . . . 277

10 Couplage de puits quantiques: de l'atome au solide 291

Couplage de deux oscillateurs mécaniques ... 291

Couplage par effet tunnel de deux puits quantiques 301

Comparaison des cas classique et quantique. 312

Autres exemples de couplage . 313

Chaîne périodique d'oscillateurs classiques . . . . . 316

Couplage tunnel d'une chaîne périodique de puits. 319

11 Systèmes à deux états 333

États de polarisation de la lumière 334

Système de deux puits quantiques 338

Système qw:ilconque à deux états . 342

Application aux liaisons moléculaires 347

Systèmes à N états. Applications au solide 351

Échange et interférence quantiques ..... 357

12 Rotation et moment cinétique 369

Faits expérimentaux '' 369

Rotateur plan . 371

Moment cinétique orbital 376

Rotations moléculaires .. 382

Fluides quantiques en rotation 385

Effets de phase . 392

13 Spin et magnétisme 405

Moments magnétiques et effet Zeeman . 405

Moment cinétique intrinsèque ou spin 411

États de spin des systèmes. Qubit ... 413

Moment cinétique total d'un système 419

14 Atomes, noyaux et agrégats 433

Système à champ central 434

Atome d'hydrogène ... 435

Atomes à plusieurs électrons 447

Spectrométrie atomique .. . 454

Structures nucléaires . . 458

Nano-objets et agrégats. 463

États de diffusion .... 466

15 Absorption et émission. Coefficients d'Einstein 483

Processus d'interaction rayonnement-atome 484

Émission induite et loi de Planck . . . . 488

Amplification d'une onde par un milieu 494

Lasers et horloges atomiques .. 501

16 Battements, transitions et résonance 515

Évolution de l'état quantique d'un système 516

Évolution d'un système à deux états .. 521

Oscillations de Rabi et interaction faible 528

Effets Josephson . 531

Transition entre deux états . 536

Transition par une perturbation sinusoïdale. 542

Résonancemagnétique ............. 549

17 Équation d'Heisenberg. États quasi classiques. Relaxation 563

Évolution des grandeurs physiques. 563

Invariances et lois de conservation 567

Théorème d'Ehrenfest . 570

États cohérents quasi classiques. 573

Relaxation ............ 577

18 Intrication, mesure et décohérence 597

Intrication et corrélations à distance 598

Argument EPR et inégalités de Bell . 603

Tests expérimentaux de non-séparabilité. 607

Communication quantique . 613

Opérateur et matrice statistique . 618

Mesure, décohérence et information 623

Tests de cohérence quantique 630

19 Optique quantique 645

Interféromètre d'Hanbury Brown et Twiss . 645

Expériences à un photon . . . 648

Coalescence de deux photons 657

Statistique de photons .... 659

Interféromètre HBT en optique quantique 667

Quantification du champ électromagnétique 673

États quasi classiques et états comprimés ., 687

20 Quantique relativiste 703

La relativité restreinte en quantique 703

Équation de Schrodinger-Klein-Gordon 707

ThéoriedeDirac. . . . . . . . . 713

Théorie quantique des champs ..... 726

Annexes 745

1 Outils mathématiques de base 747

Nombres complexes . 747

Fonctionshyperboliques . . . . . . . . . . . . . 748

Développements limités au voisinage de zéro . 749

Matrices . 751

2 Lagrangien et hamiltonien 759

Lagrangienclassique . . . . . . . . . . . 759

Hamiltonien classique ' . . . . . . . . 762

Lagrangien et hamiltonien d'une charge 766

3 Analyse de Fourier 771

Séries de Fourier de fonctions périodiques. 771

Transformation de Fourier . 773

Extension aux distributions . . . . . 779

Notations particulières en quantique 780

4 Espaces de Hilbert 783

Espaces hermitiens . . . . . . . 783

Bases orthonormées. . . . . . . 785

Opérateurs linéaires hermitiens 786

Inégalités............. 789

Représentations dans des bases continues 791

5 Lois de probabilité 795

Langage des probabilités . 795

Probabilités .... 796

Variables aléatoires 798

Lois de probabilité 801

6 Simulation en quantique 807

Diffraction et interférence . 808

Marche ou saut d'énergie potentielle 814

Barrière rectangulaire . . . . . . . 818

Transmission tunnel résonnante . 822

États confinés . 830

Énergie potentielle continue . . 835

Rampe d'énergie potentielle . . 848

Atomes hydrogénoïdes . . . . . 849

i· i'
Çorrection des exercices et problèmes 858

Bibliographie 1067

Index 1069