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CETS8AA

Physique atomique

 

Crédits : 2 ECTS

Durée : 21 heures

Semestre : S8

Responsable(s) :

Emilie Gaudry, Maître de Conférences,  emilie.gaudry@mines-nancy.univ-lorraine.fr

Mots clés :

Physique atomique, interaction rayonnement matière, atomes

Pré requis :

 Le cours fait suite au cours de mécanique quantique. Il en est le prolongement et ne peut se comprendre sans une maîtrise des outils de base vus dans ce cours (équation de Schrödinger, notation de Dirac...)


Objectif général : aborder l'interaction entre un atome et une onde électromagnétique

Ce cours permet d'’approfondir le module de Physique Quantique de 1A, et d'acquérir ainsi une base théorique sur un certain nombre d’applications utilisées dans la “vie quotidienne”. Bien qu'’une interprétation phénoménologique suffise souvent à comprendre et prédire le comportement macroscopique d’'un certain nombre d’'applications, les innovations technologiques récentes utilisent généralement la nature quantique de la matière.

Programmes et contenus :

Le concept d'atome date des philosophes grecs. À la fin du XIXe siècle, la physique atomique a fait des atomes une réalité, grâce à toute une série d'expériences fondamentales. En particulier, l'interprétation des spectres d'émission et d'absorption du rayonnement par différents éléments a été possible grâce à la compréhension de la structure interne des atomes.

La physique atomique a contribué à des avancées technologiques de premier plan en permettant la réalisation, par exemple, des lasers et des horloges atomiques. Elle a aussi ouvert un champ considérable de recherches fondamentales, allant de l'optique quantique à la physico-chimie des molécules.

Dans ce module, seules les bases de la Physique atomique seront abordées, en trois volets:

1- Introduction à la Physique Atomique

Quelques rappels de Physique Quantique, Atome d'hydrogène, Couplage spin-orbite...

2- Atomes Polyélectroniques

Niveaux d'énergie de He, Notation spectroscopique, Coupages LS, jj...

3- Interaction avec une onde électromagnétique et applications

Règles de sélection, laser, transitions entre niveaux d'énergie et couleur... Les applications seront abordées en fonction du temps disponible.

 

Compétences : 

Niveaux

Description et verbes opérationnels

Connaître 

À l'issue du cours, les étudiants devront connaître les différents termes de l'hamiltonien utilisés pour décrire les atomes. Ils devront savoir décrire les atomes, en termes d'orbitales atomiques, de niveaux d'énergie, de notation spectroscopique. Ils devront savoir décrire l'interaction matière-rayonnement, connaître les notions fondamentales de cette description (section efficace d'absorption notamment) et les règles de sélection (dans le cas d'une interaction de type dipolaire électrique).
Les élèves seront évalués sur leurs connaissances et leur compréhension des notions abordées en cours, leur capacité à raisonner, à analyser et à appliquer des méthodes utilisées en cours.

Comprendre 

Appliquer 

Analyser 

Synthétiser

Évaluer

Évaluations :

  • Test écrit
  • Contrôle continu
  • Oral, soutenance
  • Projet
  • Rapport
  • Aucune étiquette