Mécanique quantique

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Traduction

mécanique quantique (Français) / quantum mechanics (Anglais) / / فيزياء الكم (Arabe)

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Traductions

Définition

Domaine, Discipline, Thématique

Physique / Informatique quantique / Nanoscience / Cosmologie / Mécanique / Physique quantique / Phyqique ondulatoire / Physique corpusculaire / Epistémologie / Histoire des sciences

Définition écrite

• la mécanique quantique

joue un rôle fondamental pour la description et la compréhension des phénomènes naturels. En effet, dès que ces derniers se produisent à une échelle très fine (échelle atomique ou subatomique), ils ne sont explicables que dans le cadre de la physique quantique ; par exemple, l’existence et les propriétés des atomes, la liaison chimique, la propagation d’un électron dans un cristal, etc.

• Tous les phénomènes nouveaux que l'on a pu découvrir au cours de ces cinquante dernières années n'ont jamais remis en cause la validité de la théorie quantique. Ses concepts ont permis non seulement l'interprétation des phénomènes atomiques (dont les distances caractéristiques sont de l'ordre de l'Angström et les énergies typiques de l'ordre de quelques électron-volt) mais aussi, ils s'appliquent avec le même succès à l'étude des particules élémentaires - constituants des noyaux et des atomes- (pour lesquelles les distances caractéristiques sont 106 fois plus petites et les énergies 109 fois plus élevées).
• Aujourd'hui, on considère que la mécanique quantique est universelle, c'est à dire utilisable pour comprendre tous les phénomènes physiques. C'est une description du comportement de la matière et de la lumière dans tous leurs détails.
• la mécanique quantique continue à postuler l'existence de particules et de la théorie ondulatoire; elle permet une étude plus précise du mouvement et de l'interaction des particules en imposant un certain nombre de notions nouvelles qui peuvent être citer de la façon suivante:
  

1. La notion de localisation ponctuelle est remplacée par celle de probabilité de présence dans un certain volume
2. La notion de grandeur physique fait place à une grandeur dont la valeur ne peut être exactement prévue ou qui ne peut prendre que des valeurs discrètes.
3. L'interprétation ondulatoire de la particule est nécessaire, à chaque particule est associé "un paquet d'onde"

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La mécanique quantique décrit le nuage électronique sous la forme d'orbitales dont la forme reflète la probabilité de présence de chaque électron dans l'espace. Cette description sous forme d'orbitales permet de décrire et comprendre la façon dont les atomes se rassemblent pour constituer molécules ou solides

Mécanique quantique - Historique (+)

Définition graphique

Carte conceptuelle: Mécanique quantique

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Concepts ou notions associés

{{Fiche Didactique Concepts |Mots Clés= / quantification / quantum / Corpuscule / Photon photon / Paquet d'onde / Dualité Onde-Corpuscule / Fentes de Young / [[Le corps noir] / [[Incertitude d'Heisenberg] Equation de Schrödinger / Opération mathématique / Une matrice / Equation / Vecteur propre / Valeur propre / Equation aux valeurs propres / Ket / Bra

}}

Exemples, applications, utilisations

L'existence et la stabilité de corps solides de taille quelconque ne peut s'expliquer que par la théorie quantique appliquée aux assemblages d'atomes. Les lasers, les transistors des appareils de radio, de télévision, des ordinateurs, que nous côtoyons tous les jours n'ont un fonctionnement compréhensible que dans le cadre de la théorie quantique. Les théories classiques sont incapables d'expliquer la stabilité de la matière, pas même celle d'un atome; des paramètres aussi simple que la densité, la chaleur spécifique, l'élasticité d'un solide ne sont calculables que dans le cadre de la théorie quantique. L’effet laser est obtenu dans un système où les électrons sont majoritairement dans un même état excité et se désexcitent tous ensemble en émettant cette lumière intense. Cette transition des électrons d'un niveau d'énergie à un autre est un processus quantique. La supraconductivité est la disparition de toute résistance électrique dans un conducteur. Elle apparaît lorsque les électrons, portant une même charge électrique, peuvent s’apparier et se condenser dans un unique état quantique. L’effet tunnel permet à des électrons de franchir une « barrière » de potentiel ce qui est strictement interdit en physique classique. Le spin est une propriété quantique sans équivalent classique, à l'origine des propriétés magnétiques de la matière. (+)

Erreurs ou confusions éventuelles

• Confusion entre Ket - Bra
• Confusion entre Valeur propre - Vecteur propre
• problème d'extraction des valeurs propres
• problème d'extractions des vecteurs propres
• Erreur fréquente: écriture fausse des matrice représentatifs des opérateurs

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Questions possibles

• qu'elle est la différences entre Ket et bra ?
• qui est Stephan Hopking ?
• .................. ?

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Liaisons enseignements et programmes

Education: Liens, sites et portails

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Idées ou Difficultés liées à son enseignement

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Aides et astuces

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