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Atomes et molécules [ LPHY1341 ]


4.0 crédits ECTS  30.0 h + 10.0 h   2q 

Enseignant(s) Lauzin Clément ; Urbain Xavier ;
Langue
d'enseignement:
Français
Lieu de l'activité Louvain-la-Neuve
Préalables

LPHY1222, LPHY1322

Thèmes abordés

Ce cours vise à donner une introduction à la physique atomique et moléculaire. En particulier, les thèmes suivants sont abordés.

Pour la physique atomique :

  - La structure électronique des atomes et des ions

- La notion d'orbitale atomique

  - Le couplage de moments angulaires

  - Les modes de désexcitation

Pour la physique moléculaire :

  - L'approximation de Born-Oppenheimer

  - La notion d'orbitales moléculaires

  - Les Etats électroniques

  - La vibration et la rotation de petites molécules

Acquis
d'apprentissage

a. Contribution de l'activité au référentiel AA (AA du programme)

AA1 : 1.1, 1.4, 1.7

AA2 : 2.3, 2.4

AA3 : 3.2, 3.4

AA4 : 4.1

AA5 : 5.1

 

b. Formulation spécifique pour cette activité des AA du programme

A la fin de cette activité, l'étudiant est capable de :

1. Etablir la structure électronique d'un atome, en particulier les termes et les  configurations.

2. Décrire et appliquer les principes de base de la spectroscopie atomique, y compris les règles de sélection.

3. Décrire l'approche Hartree-Fock et l'interaction de configuration, et les appliquer au calcul numérique d'énergies de liaison et d'éléments de matrice dipolaires.

4. Manipuler correctement les bases de données atomiques pour en tirer les fréquences de transition, les temps de vie et rapports de branchement.

5. Décrire les notions fondamentales de la physique moléculaire, en particulier la description quantique des systèmes moléculaires à l'aide de hamiltoniens moléculaires et des équations de Schrödinger (dépendant et indépendantes du temps) correspondantes.

6. Interpréter les diverses représentations de ces équations et en discuter les solutions approchées, en particulier les représentations adiabatiques et diabatiques et la séparation de Born-Oppenheimer.

7. Interpréter certains modèles simples de dynamique moléculaire et d'analyse spectrale.

8. Décrire la structure électronique, les vibrations et les rotations des molécules diatomiques.

9. Décrire et appliquer les principes de base des spectroscopies de rotation, vibration et électronique des molécules diatomiques, y compris les bases des règles de sélection.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

Examen écrit ou oral, questions fermées, développements courts ou longs.

Résolution de problèmes avec résultat chiffré

Méthodes d'enseignement

Exposés magistraux, séances d'exercices, travaux pratiques, manipulation de logiciels, consultation de bases de données.

Contenu

I) Physique atomique

  - Méthode: la structure des atomes et ions est explicitée sur la base d'un bref rappel des résultats de la mécanique quantique et de la spectroscopie

  - Systèmes hydrogénoïdes, défaut quantique

  - Systèmes à plusieurs électrons: Méthode de Hartree-Fock - Champ central et  corrections, schémas de couplage

  - Séries isoélectroniques

  - Transitions radiatives et règles de sélection

II) Physique moléculaire

  - L'approximation de Born-Oppenheimer

  - Séparation des coordonnées

  - Etats électroniques

  - Orbitales moléculaires et orbitales atomiques

  - Etats vibrationnels et états rotationnels

  - Symétries des molécules diatomiques

  - Diagrammes de corrélation

  - Transitions radiatives et règles de sélection

Bibliographie

B.H. Bransden & C.J. Joachain, Physics of Atoms and Molecules

Cycle et année
d'étude
> Bachelier en sciences géographiques, orientation générale
> Bachelier en sciences économiques et de gestion
> Bachelier en sciences mathématiques
> Bachelier en sciences de l'ingénieur, orientation ingénieur civil
> Bachelier en sciences physiques
Faculté ou entité
en charge
> PHYS


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