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.
