Université Lyon 1
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  • Unité d'enseignement : Eléments de mécanique quantique et de physique statistique
Nombre de crédits de l'UE : 6
Code APOGEE : PHY3086L
    Responsabilité de l'UE :
BREDY RICHARD
 richard.bredyuniv-lyon1.fr
04.72.44.83.68
    Type d'enseignement
Nb heures *
Cours Magistraux (CM)
30 h
Travaux Dirigés (TD)
30 h

* Ces horaires sont donnés à titre indicatif.

    Pré-requis :

L1 : Thermodynamique et transfert thermique

L1 : Introduction à la dynamique

L1 : techniques mathématiques de base, math2

L2 : math3, math4

L2 : Eléments de physique microscopique et relativiste

L2 : Electromagnétisme

L2 : Optique physique et spectroscopie

L2 : Mécanique des systèmes de solides et des points matériels

    Compétences attestées (transversales, spécifiques) :
Reconnaître une problematique dans les différentes branches de la physique, y compris en manipulant les outils mathématiques.
  • Proposer des analogies, faire des estimations d'ordres de grandeur et en saisir la signification.
  • Manipuler les principaux outils mathématiques utiles en physique.
  • Identifier les techniques courantes dans les domaines de la mécanique, de la thermodynamique, de la physique des matériaux, de l'optique, de la physique microscopique.
  • Aborder et résoudre par approximations successives un problème complexe.

Modéliser un problème simple en mobilisant les lois de la physique.
  • Modéliser, analyser et résoudre des problèmes simples de physique en mobilisant les concepts fondamentaux.

Expression et communication écrites et orales.
  • Se servir aisément des différents registres d’expression écrite et orale de la langue française.
Positionnement vis-à-vis d'un champ professionnel et action au sein d'une organisation professionnelle.
  • Respecter les principes d'éthique, de déontologie et de responsabilité environnementale.
Proposer des analogies, faire des estimations d'ordres de grandeur et en saisir la signification.
Manipuler les principaux outils mathématiques utiles en physique.
Identifier les techniques courantes dans les domaines de la mécanique, de la thermodynamique, de la physique des matériaux, de l'optique, de la physique microscopique.
Aborder et résoudre par approximations successives un problème complexe.
    Programme de l'UE / Thématiques abordées :
Cette unité d'enseignement est une initiation aux deux piliers de la physique moderne: la mécanique quantique et la physique statistique. La physique quantique est la théorie fondamentale des processus à l'échelle microscopique. Elle permet de déterminer la structure des noyaux, des atomes, des molécules, d'élucider la nature de la lumière, et elle constitue un outil indispensable pour comprendre la physique d'aujourd'hui.

L'objet de la physique statistique est d'étudier le comportement collectif de systèmes contenant de très grands nombres de particules. La physique statistique permet ainsi de comprendre des phénomènes que les autres branches ne peuvent expliquer en raison d'une approche déterministe. La question fondamentale est d'établir un pont entre les comportements macroscopiques et les lois microscopiques.

Le cours de physique quantique commence par la présentation des origines de la mécanique quantique. La notion de fonction d'onde et l'équation de Schrödinger sont ensuite introduites avec l'étude de quelques systèmes simples comme les puits de potentiel infini ou carré. Le formalisme de Dirac et les postulats de la mécanique quantique sont présentés. L'oscillateur harmonique quantique 1D est étudié. Le cours se termine par la description quantique d'un moment cinétique J, appliquée ensuite aux cas particuliers du moment cinétique orbital L et de spin S = ½.

Le cours de physique statistique est consacré aux principes et aux applications de la physique statistique de systèmes à l’équilibre thermodynamique. On se limitera dans cette UE à l'étude des systèmes de particules sans interactions montrant quelques applications concrètes qui peuvent être trouvées dans tous les domaines de la physique : Gaz parfait, paramagnétisme, physique des solides, ... Les ensembles microcanonique, canonique, grand canonique ainsi que les statisitques quantiques (systèmes de fermion et de bosons) sont introduits.
Date de la dernière mise-à-jour : 10/04/2023
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