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Physique atomique

par: A Taleb
Disponible
Pages 568
Dimensions 16*23.5
Publication 2021-11-21
Éditeur —
Papier : 2 500.00 DA Numérique: 1 250.00 DA

Devant l’absence quasi-totale d’ouvrages en physique atomique (cours et travaux dirigés) et répondant au désir des étudiants de disposer d’un document de travail, j’ai décidé de mettre au propre toutes mes notes. Le contenu de cet ouvrage est strictement conforme au programme officiel de la licence de physique enseigné dans les universités algériennes. Ce manuscrit est le fruit de plusieurs années d’enseignement en physique atomique à l’université des sciences et technologies U.S.T.H.B de Bab-Ezzouar. Il s’adresse particulièrement aux étudiants de la troisième année de la licence L.M.D de physique fondamentale. Il sera très utile pour les étudiants en première année des différents masters option rayonnement. Ce document fournit aux étudiants l’occasion d’appliquer les notions acquises dans le cours et permet de vérifier l’état de leurs connaissances. J’ai opté volontairement pour un ouvrage du type exercices et problèmes avec solutions et non exercices et problèmes avec ou sans réponses. Mon expérience m’a montré qu’en l’absence de certains commentaires et intermédiaires de calcul, les étudiants sont souvent dans l’impossibilité de reconstituer la solution. Un recueil d’exercices et de problèmes corrigés présente toujours un danger pour son utilisateur : celui de sombrer dans la facilité, de consulter le corrigé avant d’avoir suffisamment cherché la solution et aussi de travailler les exercices et les problèmes avant d’avoir étudié le cours. Je suggère aux étudiants d’utiliser ce document comme un instrument de perfectionnement après connaissance du cours. L’utilité d’un tel document est strictement conditionnée par l’usage que l’étudiant en fait. Un grand soin devra être accordé aux applications numériques et en particulier aux ordres de grandeur. Il est recommandé aux étudiants de réserver une attention particulière au sens physique chaque fois que cela est possible. Enfin je remercie d’avance toutes celles et ceux qui voudraient me signaler des fautes et des erreurs et de m’adresser leurs observations car je suis conscient que, dans son état actuel, l’ouvrage n’est pas parfait. Celles et ceux qui souhaitent me faire part de leurs remarques, commentaires ou suggestions sont invités à le faire à l’adresse suivante : ouahabtaleb@gmail.com

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Avant-propos 03
Chapitre I : Théorie semi-classique de l’atome d’hydrogène ,Théorie de Bohr.
1. Spectre d’émission et spectre d’absorption de l’atome d’hydrogène.
2. Explication du spectre de l’atome d’hydrogène, Orbites circulaires.
3. Théorie de Bohr. Quantification des échanges d’énergie.
4. Mise en évidence des niveaux atomiques, Expérience de Franck et Hertz.
5. Principe de combinaison de Ritz.
6. Influence de l’entraînement du noyau.
7. Principe de correspondance. 35
8. Justification de la quantification du moment cinétique orbital.
9. Spectre de l’atome d’hélium une fois ionisé.
 Série TD 1 corrigée 28
 Exercices supplémentaires 72
Chapitre II : Théorie semi-classique de l’atome d’hydrogène. Théorie de Bohr- Sommerfeld.
1. Mouvement à deux dimensions. Conditions de quantification de Sommerfeld.
2. Trajectoires elliptiques. Dégénérescence des niveaux d’énergie.
3. Mouvement à trois dimensions. Quantification spatiale.
4. Structure fine des niveaux d’énergie. Levée de la dégénérescence.
5. Structure fine des niveaux d’énergie d’un ion hydrogénoïde. Règle de sélection.
 Série TD 2 corrigée 95
 Exercices supplémentaires 115
Chapitre III : Théorie quantique de l’atome d’hydrogène. 119
1. Résolution de l’équation de Schrödinger dans un champ coulombien.
2. Solution de la partie angulaire. Harmoniques sphériques. 121
3. Solution de la partie radiale. Fonctions radiales. Dégénérescence des niveaux d’énergie
4. Expression générale de la fonction d’onde (r, θ, ).
5. Probabilité de présence de l’électron dans un atome hydrogénoïde.
6. Densité de probabilité de présence radiale.
7. Densité de probabilité de présence angulaire.
 Série TD 3 corrigée
 Exercices supplémentaires 172
Chapitre IV : Largeur et forme des raies. 132
1. Elargissement naturel. Calcul de la durée de vie radiative classique.
2. Calcul de la durée de vie radiative quantique.
3. Règles de sélection sur les nombres quantiques l et m.
4. Durée de vie radiative d’un état excité. Rapport de branchement.
5. Elargissement Doppler. Effet de température.
6. Forme de la raie émise. Profil gaussien. Largeur de raie.
7. Elargissement collisionnel. Effet de pression. Libre parcours moyen.
8. Forme de la raie émise. Profil lorentzien. Largeur de raie.
 Série TD 4 corrigée 199
 Exercices supplémentaires 232
Chapitre V : Spin. Interaction spin – orbite. 237
1. Quantification spatiale du moment cinétique orbital
2. Relation entre le moment cinétique et le moment magnétique.
3. Expérience de Stern et Gerlach (1922).
4. Couplage spin orbite dans le modèle de Bohr :
5. Cas d’un ion hydrogènoïde. Cas des atomes alcalins.
6. Notation spectroscopique. Règles de sélection.
 Série TD 5 corrigée 245
 Exercices supplémentaires 279
Chapitre VI : Atomes à plusieurs électrons.
1. Composition des moments angulaires.
2. Remplissage des couches : Principe d’exclusion de Pauli.Règle de Klechkowski . Règle de Hund.
3. Modèle à électrons indépendants. Approximation du modèle de Slater. Modèle du potentiel central.
4. Atomes alcalins : Orbite pénétrante. Orbite non pénétrante Défaut quantique.
5. Interaction spin-orbite. 310
 Série TD 6 corrigée 313
 Exercices supplémentaires 353
Annexe 1 : Corrigés des exercices supplémentaires 357
Annexe 2 : Exercices d’éxamens corrigés 469
Annexe 3 : Outils mathématiques 563
Bibliographie
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