La mécanique quantique

De la mécanique au nucléaire, nos physiciens sont à l'écoute
Jacques COLLOT
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A la recherche du temps et de l'espace perdus

par Jacques COLLOT » 21 Aoû 2006, 21:23

Pour ceux qui veulent s'initier à la mécanique quantique et aux principaux problèmes de la physique moderne, je leur conseille vivement le livre de Jacques LEON, docteur en physique des particules.
Il a résussit le tour de force de mettre à la portée de (presque) tout le monde les concepts de la physique moderne.
Son bouquin comporte très peu de math. Les idées et les dessins sont simples et claires. Bref, le tout est largement accessible à des lycéens. Les lecteurs plus avertis y trouveront aussi beaucoup d'idées.
Références :
A LA RECHERCHE DU TEMPS ET DE L'ESPACE PERDUS (270 pages)
Jacques LEON
Ellipse Edition Marketing SA - 2006
32 Rue Bargue 75740 Paris Cedex 15

Jacques



bschaeffer
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Les atomes en mécanique quantique

par bschaeffer » 16 Aoû 2007, 13:30

raptor77 a écrit:Bonjour, quelqu'un pourrait-il m'expliquer la mécanique quantique et ses grands principes svp? merci d'avance pour vos réponses.

Raptor

Une bonne analogie des ondes de de Broglie dans l'atome est celle des figures de Chladni qu'on obtient en faisant vibrer une plaque. Eh bien, l'atome c'est pareil, à part que c'est une sphère. D'habitude on représente ces vibrations par des orbitales en trois dimensions, difficiles à se représenter. Elles correspondent aux ventres de vibration. Les noeuds de vibration, au contraire, sont bien plus simples puisque ce sont des sphères ou des plans.
Ainsi, le mode fondamental n=1 est une sphère. Avec un électron, on a un premier élément chimique, l'hydrogène. On peut y mettre un second électron tête-bêche et on obtient l'hélium. Ce sont les deux seules possibilités car c'est le mode fondamental.
Ensuite le niveau n=2 peut avoir deux sphères concentriques, ce qui donne deux éléments supplémentaires, Li et Be, de symétrie s. On peut aussi avoir une sphère et un plan, de symétrie p, le nombre total de noeuds devant rester égal à n. Il n'y a qu'une possibilité pour la sphère. Par contre, il y en a 3 pour le plan. En effet, on peut avoir un noeud selon l'équateur et un noeud méridien. Contrairement à l'équateur, le sens de rotation d'un méridien est détectable. On peut donc avoir deux méridiens. Pour n=2, on a donc 1 mode de vibration sphérique et 3 plans, soit 2 éléments chimiques de symétrie sphérique Li et Be et 6 éléments avec une sphère plus un plan, soit les éléments N, O, F,Ne.
On peut continuer ainsi de suite pour obtenir la table de Mendeleiev où on distingue les blocs s, p, d, f ayant respectivement 2, 6, 10 et 14 colonnes. colonnes. Le premier tableau donne les harmoniques sphériques par un dessin bien plus clair que les orbitales ainsi que les harmoniques sphériques associés.
Harmoniques sphériques

Le second donne le tableau de Mendeleiev où voit tous les éléments connus avec les modes de vibration de la couche externe.
Tableau de Mendeleiev
Plus de détails ici:
Relativités et quanta clarifiés

acker0X1
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tiens..

par acker0X1 » 26 Aoû 2007, 14:02

VA JETER UN OEIL SUR "WIKIPEDIA"

voila

raptor77
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par raptor77 » 26 Aoû 2007, 14:06

acker0X1 a écrit:VA JETER UN OEIL SUR "WIKIPEDIA"

voila


y'en a marre de wikipédia! ca commence à devenir dangereux quand il reste plus qu'une seule source d'information, je suis pour plus de diversité

quinto
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par quinto » 26 Aoû 2007, 15:38

Oui bein ce n'est pas la peine de s'enerver de un et de deux c'est quand même une bonne première source. Ensuite si tu es intéressé, rien ne t'empèche d'aller voir les bibliographies citées.

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 29 Aoû 2007, 23:29

bschaeffer a écrit:Une bonne analogie des ondes de de Broglie dans l'atome est celle des figures de Chladni qu'on obtient en faisant vibrer une plaque. Eh bien, l'atome c'est pareil, à part que c'est une sphère. D'habitude on représente ces vibrations par des orbitales en trois dimensions, difficiles à se représenter. Elles correspondent aux ventres de vibration. Les noeuds de vibration, au contraire, sont bien plus simples puisque ce sont des sphères ou des plans.
Ainsi, le mode fondamental n=1 est une sphère. Avec un électron, on a un premier élément chimique, l'hydrogène. On peut y mettre un second électron tête-bêche et on obtient l'hélium. Ce sont les deux seules possibilités car c'est le mode fondamental.
Ensuite le niveau n=2 peut avoir deux sphères concentriques, ce qui donne deux éléments supplémentaires, Li et Be, de symétrie s. On peut aussi avoir une sphère et un plan, de symétrie p, le nombre total de noeuds devant rester égal à n. Il n'y a qu'une possibilité pour la sphère. Par contre, il y en a 3 pour le plan. En effet, on peut avoir un noeud selon l'équateur et un noeud méridien. Contrairement à l'équateur, le sens de rotation d'un méridien est détectable. On peut donc avoir deux méridiens. Pour n=2, on a donc 1 mode de vibration sphérique et 3 plans, soit 2 éléments chimiques de symétrie sphérique Li et Be et 6 éléments avec une sphère plus un plan, soit les éléments N, O, F,Ne.
On peut continuer ainsi de suite pour obtenir la table de Mendeleiev où on distingue les blocs s, p, d, f ayant respectivement 2, 6, 10 et 14 colonnes. colonnes. Le premier tableau donne les harmoniques sphériques par un dessin bien plus clair que les orbitales ainsi que les harmoniques sphériques associés.
[url="http://forums.futura-sciences.com/attachment.php?attachmentid=27571&d=1186928588"]Harmoniques sphériques[/url]

Le second donne le tableau de Mendeleiev où voit tous les éléments connus avec les modes de vibration de la couche externe.
[url="http://forums.futura-sciences.com/attachment.php?attachmentid=27515&d=1186845070"]Tableau de Mendeleiev[/url]
Plus de détails ici:
[url="http://www.publibook.com/boutique2006/detail-3102-0-0-1-PB.html"]Relativités et quanta clarifiés[/url]


Ouaip... raptor demandait un aperçu de la mécanique quantique et de ses grands principes.
Je ne suis pas sur que l'approche par la mécanique ondulatoire et la présentation des OA soit vraiment une introduction aux grands principes de la mécanique quantique. :wrong: :wrong:

A moins que je n'ais loupé une étape

bschaeffer
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Les Principes

par bschaeffer » 30 Aoû 2007, 10:46

Dominique Lefebvre a écrit:Ouaip... raptor demandait un aperçu de la mécanique quantique et de ses grands principes.
Je ne suis pas sur que l'approche par la mécanique ondulatoire et la présentation des OA soit vraiment une introduction aux grands principes de la mécanique quantique. :wrong: :wrong:

A moins que je n'ais loupé une étape

La "mécanique quantique" a succédé à la mécanique ondulatoire mais a divergé. On a remplacé l'équation de Schrödinger indépendante du temps par l'équation de Schrödinger dite d'évolution qui, d'après la plupart des ouvrages de MQ "ne se démontre pas". En fait, c'est tout simplement parce qu'elle est fausse. Pour la démontrer, on doit écrire que l'énergie totale mécanique classique est égale à l'énergie totale relativiste, ce qui est évidemment faux. Avec cette condition, on la démontre les doigts dans le nez.
On prétend aussi que l'équation de Schrödinger indépendante du temps se démontre à partir de l'équation de Schrödinger dite d'évolution. Mais ce n'est possible que si on fait la même erreur grossière. :wrong: :wrong:
Ces erreurs sont camouflées par l'utilisation d'opérateurs tout aussi bizarres et arbitraires.

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 30 Aoû 2007, 11:22

bschaeffer a écrit:La "mécanique quantique" a succédé à la mécanique ondulatoire mais a divergé. On a remplacé l'équation de Schrödinger indépendante du temps par l'équation de Schrödinger dite d'évolution qui, d'après la plupart des ouvrages de MQ "ne se démontre pas". En fait, c'est tout simplement parce qu'elle est fausse. Pour la démontrer, on doit écrire que l'énergie totale mécanique classique est égale à l'énergie totale relativiste, ce qui est évidemment faux. Avec cette condition, on la démontre les doigts dans le nez.
On prétend aussi que l'équation de Schrödinger indépendante du temps se démontre à partir de l'équation de Schrödinger dite d'évolution. Mais ce n'est possible que si on fait la même erreur grossière. :wrong: :wrong:
Ces erreurs sont camouflées par l'utilisation d'opérateurs tout aussi bizarres et arbitraires.


Je crois bien que je sais tout ça... c'est à raptor qu'il faut présenter les grands principes de la mécanique quantique... Mais tu as peut être envie de lui refaire l'histoire de la MQ!

N'est-ce pas toi qui t'es fendu d'un bouquin de clarification sur le sujet?

bschaeffer
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par bschaeffer » 14 Sep 2007, 20:30

Dominique Lefebvre a écrit:Je crois bien que je sais tout ça... c'est à raptor qu'il faut présenter les grands principes de la mécanique quantique... Mais tu as peut être envie de lui refaire l'histoire de la MQ!

N'est-ce pas toi qui t'es fendu d'un bouquin de clarification sur le sujet?

Oui c'est bien moi.
J'ai aussi écrit su Wikiversity
[url=http://fr.wikiversity.org/wiki/Relativité_restreinte]Relativité restreinte[/url]
[url=http://fr.wikiversity.org/wiki/Relativité_générale]Relativité générale[/url]
[url=http://fr.wikiversity.org/wiki/Recherche:Classification_des_éléments_chimiques_par_la_mécanique_quantique]Classification des éléments chimiques par la mécanique quantique[/url]

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 14 Sep 2007, 20:38

bschaeffer a écrit:Oui c'est bien moi.

Je me disais aussi... DOnc tu es bien placé pour refaire l'histoire de la MQ à raptor...

bschaeffer
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par bschaeffer » 14 Sep 2007, 20:59

Dominique Lefebvre a écrit:Je me disais aussi... DOnc tu es bien placé pour refaire l'histoire de la MQ à raptor...

Actuellement, j'essaie de comprendre pourquoi le spin de l'électron est de 1/2. Je n'ai pas encore trouvé de réponse claire. On multiplie par 2 pour diviser ensuite par 2, c'est assez bizarre. Certains parlent de g comme facteur de Landé et d'autres comme rapport gyromagnétique, représenté par d'autres encore par gamma. Sans parler de tous les s, S, avec ou sans flèche dessus…

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 14 Sep 2007, 22:13

bschaeffer a écrit:Actuellement, j'essaie de comprendre pourquoi le spin de l'électron est de 1/2. Je n'ai pas encore trouvé de réponse claire. On multiplie par 2 pour diviser ensuite par 2, c'est assez bizarre. Certains parlent de g comme facteur de Landé et d'autres comme rapport gyromagnétique, représenté par d'autres encore par gamma. Sans parler de tous les s, S, avec ou sans flèche dessus…


La présentation de Cohen-Tannoudji dans la "bible" §5-A ne te convient pas? ça m'a l'air assez clair pourtant, non?

bschaeffer
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par bschaeffer » 14 Sep 2007, 22:32

Dominique Lefebvre a écrit:La présentation de Cohen-Tannoudji dans la "bible" §5-A ne te convient pas? ça m'a l'air assez clair pourtant, non?

Je vais regarder dès que la BnF rouvre, c'est-à-dire mardi, mais jusqu'à présent je n'ai rien trouvé qui m'inspirait dans son livre.
Bonsoir et à bientôt

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 15 Sep 2007, 00:09

bschaeffer a écrit:Je vais regarder dès que la BnF rouvre, c'est-à-dire mardi, mais jusqu'à présent je n'ai rien trouvé qui m'inspirait dans son livre.
Bonsoir et à bientôt


Comment ! Tu n'as pas le Cohen sur ta table de chevet :-)) Même moi, pauvre numericien, je le lis tous les jours :-))

Bon j'exagère, mais il n'est pas loin de mon bureau, coincé entre le cours de Feynman et le "mathematical methods of classical mechanics"...

bschaeffer
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Mes livres

par bschaeffer » 15 Sep 2007, 10:30

Dominique Lefebvre a écrit:Comment ! Tu n'as pas le Cohen sur ta table de chevet :-)) Même moi, pauvre numericien, je le lis tous les jours :-))

Bon j'exagère, mais il n'est pas loin de mon bureau, coincé entre le cours de Feynman et le "mathematical methods of classical mechanics"...

J'ai mes notes de cours d'il y a quarante ans, tout aussi illisibles mais aussi des photocopies d'articles divers et des textes trouvés sur Internet avec Google (10 Go) dont 50 Mo de Cohen. Il y a un polycopié en mode image de 300 pages, peu commode. Un autre, intitulé poly 2002, où il défini le spin comme issu d'un théorême alors que ce que je veux savoir, c'est comment on a trouvé le 1/2 à partir de l'expérience de Stern et Gerlach:
Le théorème de la connexion spin/statistique qu'il est possible d'établir à partir d’hypothèses extrêmement générales, assigne des spins nuls ou entiers aux bosons et des spins demi-entiers aux fermions."
J'ai deux récents "Le monde subatomique de Valentin" et "Sources et évolution de la physique quantique" de Escoubès et Leite Lopes. J'ai aussi récupéré des fascicules de et sur de Broglie.
J'ai trouvé sur Google-livres "Stories of the electron", où il semblerait que ce soit expliqué, mais je n'ai pas encore compris.

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 15 Sep 2007, 12:04

Hier soir, j'ai oublié (je suis impardonnable) une autre référence! Procure-toi l'amphi 10 du cours de méca quantique de Jean-Louis Basdevant. Son titre "le spin 1/2".

Voici je ce que j'ai compris (un peu d'indulgence, mes cours de MQ datent d'il y a + de 25 ans...) de l'expérience de Stern et Gerlach. je vais détailler un peu pour nos petits camarades:

- tu injectes un jet d'atomes d'argent dans l'entrefer d'un électroaimant créant un champ B. Tu interceptes le jet à la sortie sur un écran pour visualiser les emplacements d'impact des atomes.
Précison que les atomes d'argent sont neutres (trivial!) et paramagnétiques (ils possèdent un moment magnétique permanent M).

Avant d'entrer dans l'entrefer de l'aimant, les moments magnétiques M des atomes sont isotropes. Donc en principe selon la mécanique classique, les impacts devraient être distribuer selon une courbe uniforme centrée sur l'axe du jet atomique.
Or, tu sais que ce n'est pas ce que l'on constate sur l'écran! On observe que les impacts sont distribués en deux courbes en cloche centrées sur deux points répartis de part et d'autre de l'axe du jet.
L'interprétation quantique est que la distribution du moment cinétique d'un atome d'argent ne prend pas une valeur continue dans le domaine de variation (entre -|M| et +|M|) mais est quantifiée et ne peut prendre que deux valeurs. Le moment cinétique est donc une grandeur quantifiée,dont le spectre discret comporte deux valeurs propres.
Si l'on fait la mesure (en tenant compte des incertitudes d'Heisenberg - voir démo dans la bible §4-c), on trouve que ces valeurs propres sont +h/2 et -h/2 (h pour h barre). +1/2 et -1/2 constituent les deux valeurs du spin.

Pour les lycéens et taupins : ce n'est pas parce qu'on parle de moment cinétique qu'il faut s'imaginer que l'atome ou l'électron tourne sur lui-même comme une toupie. C'est une analogie : le spin a toutes les caractéristiques d'un moment cinétique intrinsèque mais il affecte des particules quantiques...

rafbh
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spin

par rafbh » 15 Sep 2007, 13:32

Je ne comprends meme pas c'est quoi un spin


hé Domi jette un oeuil sur tes messages perso et reponds stp


j'attends depuis une semaine et c'est pas sympa .Merci

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 15 Sep 2007, 13:52

rafbh a écrit:Je ne comprends meme pas c'est quoi un spin

Le spin est une caractéristique quantique d'une particule. Il peut valoir -1/2, 0 ou 1/2.



hé Domi jette un oeuil sur tes messages perso et reponds stp


j'attends depuis une semaine et c'est pas sympa .Merci


Désolé, mais je ne vois pas de quoi tu parles. En cas de besoin, renvoies moi ta question sur le forum de préférence (pour les autres...).

Et tu sais, j'ai mes occupations moi aussi!

rafbh
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po sympo

par rafbh » 15 Sep 2007, 14:01

Tu m'avais pourtant donné ton pseudo sur un chat.
C'est pas sympa de réagir comme ca aprés avoir promi.


Ton explication m'avances beaucoup

Dominique Lefebvre
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par Dominique Lefebvre » 15 Sep 2007, 14:27

rafbh a écrit:Tu m'avais pourtant donné ton pseudo sur un chat.
C'est pas sympa de réagir comme ca aprés avoir promi.


Ton explication m'avances beaucoup


Ah oui, c'est à toi que j'ai donné mon pseudo sur yahoo (qui est public car indiqué dans mon profil)!

Ceci dit, je ne t'ai pas vu connecté sur Yahoo! c'est quoi ton pseudo?

 

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