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UE2 - Introduction à la Physique Quantique et sub-atomique

UE2 - Introduction à la Physique Quantique et sub-atomique

En pratique :

Volume horaire de cours : 18
Volume horaire global de TD : 18
Langue principale : français
Nombre de crédits européens : 3

Description du contenu de l'enseignement

Module Introduction à la Physique Quantique

Programme des enseignements :
·Cours

  • Phénomènes quantiques . Le photon : effet photoélectrique et effet Compton. Existence des niveaux d’énergie : expérience de Franck et Hertz. Modèle atomique de Bohr : les spectres optiques. Dualité onde-corpuscule : interprétation probabiliste (fentes d’Young). Description quantique de la lumière (effet de la polarisation).
  • La fonction d’onde et les relations d’incertitude de Heisenberg . La fonction d'onde et son interprétation : mesures et valeurs moyennes. Ondes planes. Principe de superposition. Paquet d’ondes gaussien. Relations d’incertitude de Heisenberg.
  • L’équation de Schrödinger . Propriétés d’un état stationnaire. Densité de courant de probabilité. Franchissement de barrières de potentiel : marche de potentiel, effet tunnel (radioactivité ?, microscopie à effet tunnel). Puits de potentiel carrés (profondeur infinie, profondeur finie). Evolution temporelle.

·Travaux dirigés
Les exercices illustrant les divers chapitres des cours seront complémentaires. Des exercices supplémentaires qui ne sont pas traités en séance sont proposés à titre d’entraînement personnel. Une attention soutenue et une participation active sont requises pour le bon fonctionnement des TD.

Module Introduction à la Physique Sub-Atomique

Programme des enseignements :

Cours / TD

Modèles historiques de l’atome. Echelles en dimension, masse et charge de la matière. Modèle standard : particules élémentaires de matière et interactions fondamentales. Stabilité et instabilité nucléaire. Classification des éléments et classification des nucléides. Diagramme en énergie d’un nucléide. Masse, énergie, relativité et limite de la physique classique. Energie de liaison (Courbe d’Aston). Modèles de base du noyau : modèle en couches (nombres magiques) et modèle de la goutte liquide (paraboles de stabilité). Exploration synthétique du tableau des nucléides. Activité instantanée en fonction de la masse et décroissance radioactive en fonction du temps. Répertoire des principales activités du noyau et des activités associées du cortège électronique (transitions radiatives et non radiatives).
 


Compétences à acquérir

Module Introduction à la Physique Quantique

Objectifs :
Donner une première vision de la physique quantique sans rentrer dans un formalisme spécialisé. Appréhender l’impact de la physique quantique sur notre vie quotidienne. Les éléments de spécialisation seront détaillés dans le cours de physique quantique avancée au semestre suivant.

Compétences acquises :
L’étudiant sera capable :
- d’avoir une culture de physique moderne : onde de matière, photon, effet tunnel, …
- de comparer les effets quantiques aux prédictions classiques,
- de décrire la matière à l’échelle atomique.

Module Introduction à la Physique Sub-Atomique

Objectifs :
Initiation aux notions de base de la Physique Sub-Atomique dans un esprit de synthèse pour permettre d’aborder au quotidien et d’appréhender en Master ses différents domaines d’application en Nucléaire, Industrie, Recherche et Santé.

Compétences acquises :
Gestion des échelles en dimension, masse et charge de la matière. Compréhension de l’origine de l’instabilité nucléaire. Maîtrise des classements des éléments et des nucléides. Familiarisation avec la notion d’énergie de liaison. Calcul de l’activité en fonction de la masse et du temps. Répertoriage des principales activités du noyau et des activités associées du cortège électronique.
 


Discipline

Physique Quantique
Physique Sub-Atomique


Pré-requis

Profils attendus

Module Introduction à la Physique Quantique
L’étudiant devra avoir de bonnes connaissances en physique des ondes, en mécanique du point et en algèbre linéaire.

Module Introduction à la Physique Sub-Atomique
Niveau L2 Physique ou Physique-Chimie.