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 École Nationale Supérieure de Techniques Avancées
Cycle d'ingénieur

PA 101 - PHYSIQUE QUANTIQUE ET STATISTIQUE

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Enseignant responsable :

Alain SIBILLE; (ENSTA).

Co-enseignants :

 P. BALCOU (ENSTA)

Objectifs :

La Mécanique Quantique (MQ) et la Physique Statistique (PS) sont deux sciences fondamentales qui ont révolutionné la vision classique des phénomènes microscopiques et de leurs liens avec le monde macroscopique. La théorie moderne des solides, des semiconducteurs, l'optique, la chimie, la physique nucléaire et bien d'autres ne sauraient s'en passer . Ces deux sciences font donc partie du savoir de base incontournable d'un ingénieur généraliste qui se veut de haut niveau, particulièrement dans le contexte actuel d'évolution très rapide des techniques et des technologies.
  Le but de ce cours est donc d'exposer les grands principes de la Mécanique Quantique et de la Physique Statistique et de présenter quelques unes de leurs conséquences concrètes dans des domaines variés de la physique et de l'électronique. Il a également été conçu en prévision des enseignements thématiques de physique de 1ère et de 2ème année qui y font largement appel.
  Les notions essentielles de la Mécanique Quantique sont introduites à partir de quelques expériences historiques ou de pensée. Elles sont ensuite généralisées, et les conséquences essentielles des postulats fondamentaux sont déduites. La Physique Statistique, requise par la nécessité de sommer les effets microscopiques pour obtenir une théorie macroscopique, est alors abordée après une introduction à l'indiscernabilité des particules identiques et à leur classification en bosons et fermions. La définition des grands ensembles statistiques par le biais de la théorie de l'information, et leur application aux systèmes en équilibre thermodynamique, permet d'aboutir explicitement aux distributions quantiques de Fermi-Dirac et de Bose-Einstein et de mettre en évidence leurs propriétés majeures.
 
 

Mots clés : 

 Approche historique de la Mécanique Quantique, dualité ondes-corpuscules, équations de Schroedinger et stationnarité, puits quantiques et effet tunnel, compatibilité et relations de Heisenberg, quantification des moments cinétiques et spin, atome d'hydrogène

Contrôle de connaissances :

 Examen écrit avec documents (3 h).

Moyens utilisés :
    aucun moyen spécifique ;

Pour en savoir plus...

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Auteur : A. Sibille Dernière mise à jour : 21 mars 2002