´ Ecole Normale Sup´ erieure D´epartement de Physique FIP 1`ere ann´ee (2005/2006) Applications de la M´ ecanique Quantique De l’atome au solide (FIP1 – L6) Claude ASLANGUL Universit´e Pierre et Marie Curie (Paris 6)
[email protected] Pr´ eambule Ce cours vise a ` pr´esenter un tour d’horizon des premi`eres applications de la M´ecanique Quantique en Physique des basses ´energies, de l’ordre de la dizaine d’eV au plus. Ses trois parties correspondent au d´ecoupage naturel qui r´esulte de ce choix. La premi`ere partie (6 a ` 7 cours) traite de la physique de l’atome, en repartant du cas le plus simple, l’atome d’hydrog`ene (ch. 1) ; les buts principaux sont d’une part d’argumenter physiquement sur la n´ecessit´e du spin, d’autre part d’introduire les notions ´el´ementaires permettant, dans un traitement semi-classique, de jeter les bases de la spectroscopie atomique. Le chapitre 2 pose le probl`eme de l’indiscernabilit´e des particules identiques, ´enonce sa r´esolution et examine les premi`eres cons´equences du postulat de sym´etrisation. Le chapitre 3 est consacr´e ` a l’expos´e ´el´ementaire de la description des atomes ` a plusieurs ´electrons, en insistant sur les aspects physiques, et notamment en donnant l’explication de l’existence du magn´etisme atomique, laquelle constitue un exemple peu cit´e des succ`es de la M´ecanique Quantique. Le chapitre 4 termine la partie consacr´ee ` a la physique atomique ; il se veut une illustration des postulats quantiques en discutant quelques exp´eriences assez r´ecentes ayant fourni, de fa¸con parfois spectaculaire et tr`es inattendue, de nouvelles preuves de l’extraordinaire robustesse de la th´eorie quantique et ayant confirm´e avec ´eclat ses pr´evisions, y compris dans ce qu’