Introduction à la Physique Quantique

L'étude du comportement de la lumière et de la matière à l'échelle atomique et subatomique.

Un objet physique qui peut être à la fois une onde et une particule.

Le principe selon lequel certaines propriétés physiques comme la position et la quantité de mouvement d'une particule ne peuvent pas être mesurées avec une précision absolue en même temps.

L'équation qui décrit l'évolution dans le temps de la fonction d'onde d'une particule dans un champ de potentiel.

Une représentation mathématique de l'état d'une particule en mécanique quantique.

La loi de Rayleigh-Jeans prédit l'intensité du rayonnement d'un corps noir en fonction de la fréquence et de la température. Elle suppose une distribution d'énergie continue pour les oscillateurs.

La catastrophe de l'ultraviolet est un problème rencontré par la loi de Rayleigh-Jeans qui prédit une énergie infinie émise par un corps noir à haute fréquence.

La loi de Planck est une loi physique qui décrit l'intensité de la lumière émise par un corps noir à une certaine température. Elle suppose que l'énergie des oscillateurs est quantifiée.

La loi de Planck est une amélioration par rapport à la loi de Rayleigh-Jeans. Elle quantifie l'énergie des oscillateurs et prédit correctement l'intensité du rayonnement d'un corps noir.

La densité spectrale d'énergie est la quantité d'énergie par unité de volume et de fréquence. Elle est calculée à partir de la mécanique statistique.

L'énergie moyenne d'un oscillateur est la valeur moyenne de l'énergie de l'oscillateur en fonction de la température. Elle contribue à l'intensité totale du rayonnement.

La mécanique statistique est un domaine de la physique qui utilise des méthodes statistiques pour étudier les systèmes physiques en équilibre thermique.

La quantification de l'énergie signifie que l'énergie des oscillateurs est limitée à des valeurs discrètes. Elle est une caractéristique de la loi de Planck.

Le chapitre 8 se concentre sur l'étude d'une particule dans un atome d'hydrogène et des atomes hydrogénoïdes. Il vise à comprendre les énergies propres de ces systèmes.

Le chapitre 9 présente le concept de spin, un moment cinétique intrinsèque qui n'a pas d'équivalent en mécanique classique. Il introduit également les états spineurs et le principe de la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN).

Le chapitre 10 traite de la composition des moments cinétiques, qui est une notion essentielle dans de nombreux domaines de la physique. Il commence par l'addition de deux spins et généralise ensuite le formalisme pour deux moments cinétiques quelconques.

Le chapitre 11 et 12 introduisent des méthodes d'approximation cruciales en mécanique quantique. Cela devient utile car l'équation de Schrödinger ne peut pas toujours être résolue exactement en pratique.

La théorie des perturbations stationnaires est une méthode d'approximation qui permet de résoudre des problèmes quantiques complexes en les approchant par des problèmes plus simples.

La méthode variationnelle est une autre méthode d'approximation qui permet de trouver les énergies et les états d'un système quantique.

La théorie des perturbations dépendant du temps, permet de traiter des problèmes quantiques où le système est soumis à un champ extérieur variable dans le temps.

Le spectre de l'atome d'hydrogène est caractérisé par des raies spécifiques, qui correspondent à des transitions électroniques entre différents niveaux d'énergie.

La constante de Rydberg est une constante fondamentale qui permet de calculer les longueurs d'onde des raies spectrales de l'atome d'hydrogène.

La constante de Rydberg peut s'interpréter comme le potentiel d'ionisation relativiste de l'atome d'hydrogène lorsque la masse du proton est considérée infinie.

La constante de structure fine alpha est une constante fondamentale en physique qui représente la force d'interaction entre la lumière et la matière.

La constante de structure fine est définie comme le rapport entre la charge élémentaire au carré, divisé par la vitesse de la lumière dans le vide multipliée par la constante de Planck réduite.

La constante de structure fine joue un rôle fondamental en physique quantique, car elle intervient dans de nombreux calculs et prédictions.

La constante de Rydberg peut s'écrire sous une forme plus générale en utilisant la constante de structure fine.

La constante structure fine α est également connue sous le nom de constante de Sommerfeld.

L'idée que les échanges d'énergie entre la matière et le rayonnement se font par quantités discrètes et indivisibles, plutôt que de manière continue.

Une quantité d'énergie minimale que peut absorber ou émettre un oscillateur.

L'énergie d'un oscillateur est un multiple entier du quantum d'énergie (ε).

La valeur moyenne de l'énergie d'un oscillateur à une fréquence donnée et à une température donnée.

Calcul de la valeur moyenne de l'énergie d'un oscillateur, exprimée en fonction du quantum d'énergie (ε) et de la température (T).

Simplification de l'équation (1.6) en utilisant la variable x.

Le dénominateur de l'équation (1.7) représente la somme d'une progression géométrique.

La limite de la progression géométrique dans le dénominateur, évaluée à l'infini.

Calcul du numérateur de l'équation (1.7) en utilisant la dérivée de la fonction exponentielle.

Le numérateur de l'équation (1.7) est la dérivée de la somme infinie du dénominateur.

La valeur moyenne de l'énergie d'un oscillateur exprimée sous une forme simplifiée.

Expression de l'intensité spectrale du rayonnement du corps noir, déduite de l'expression de l'énergie moyenne.

Pour que la relation de l'intensité spectrale soit conforme aux observations expérimentales, il faut que le quantum d'énergie (ε) augmente avec la fréquence.

En physique, la vitesse de la lumière, notée 'c', est la vitesse maximale à laquelle l'information et la matière peuvent se déplacer. Elle est une constante universelle et représente une limite fondamentale dans l'univers.

Le domaine de la physique où la vitesse des objets est suffisamment faible par rapport à la vitesse de la lumière, de sorte que les effets relativistes sont négligeables. En d'autres termes, la mécanique classique est une bonne approximation pour décrire le mouvement des objets.

Le domaine de la physique où la vitesse des objets est comparable à la vitesse de la lumière. Les effets relativistes deviennent importants et la mécanique classique n'est plus une approximation valable.

La constante de Planck, notée 'h', est une constante fondamentale en physique quantique. Elle représente la plus petite unité d'énergie possible dans un système quantique.

La constante de Planck exprimée comme un moment cinétique, également appelée "quantum d'action". Elle est notée 'A'.