Introduction à la mécanique quantique et à l'atomistique

Informations

Langue d'enseignement : Français
Crédits ECTS: 6

Programme

  • Heures d'enseignement dispensées à l'étudiant : 51 heures
  • Temps de travail personnel : 129 heures

Objectifs et compétences

Objectifs :
L' UE Introduction à la mécanique quantique et à l'atomistique comporte deux parties.

La première partie (3 ECTS), a pour objectif de présenter les bases de la mécanique quantique. L'enjeu essentiel est de faire comprendre les différences fondamentales entre la physique quantique et la mécanique classique (qui aura été étudiée aux semestres précédents). En privilégiant le système quantique à 2 niveaux (spin 1/2 ou qubit) et les exemples simples d’utilisation de la fonction d’onde, les postulats de la mécanique quantique seront exposés: description d'un état quantique par un vecteur d’état, description du processus de la mesure par un opérateur hermitien, calcul des résultats d'expérience et de l’ évolution temporelle d'un système isolé. La notion de fonction d'onde en représentation de position ou d'impulsion permettra d’appréhender les notions de confinement quantique et de quantification des niveaux d'énergie. Cette première partie sera assurée par un enseignant de l'UF de Physique.

La seconde partie (3 ECTS) a pour objectif de montrer comment la mécanique quantique permet de comprendre la structure électronique des édifices plus complexes : systèmes hydrogénoïdes, atomes polyélectroniques, molécule de dihydrogène H2 en introduisant les modèles orbitalaires pour les systèmes polyélectroniques composés de particules indiscernables. Le principe des variations et l'outillage des méthodes d'optimisation variationnelles des modèles seront introduits. Cette seconde partie sera assurée par un enseignant de l'UF de Sciences Chimiques.

Compétences :
  • Travailler en équipe autant qu’en autonomie et responsabilité au service d’un projet
  • Se mettre en recul d’une situation, s’auto évaluer et se remettre en question pour apprendre
  • Utiliser des logiciels d'acquisition et d'analyse de données propres au domaine.
  • Être responsable de ses actions et pratiques, lors des prises de décision, lorsqu'elles touchent l'homme, la biodiversité, l'environnement et la société.
  • se servir aisément de la compréhension et de l'expression écrites et orales en anglais
  • Etre capable de communiquer des résultats à l'écrit et à l'oral

  • Identifier et sélectionner diverses ressources spécialisées pour documenter un sujet
  • Analyser et synthétiser des données en vue de leur exploitation
  • Développer une argumentation avec esprit critique
  • Se servir aisément des différents registres d’expression écrite et orale de la langue française
  • Se servir aisément de la compréhension et de l’expression écrites et orales dans au moins une langue vivante étrangère
  • Programmer un algorithme simple et l'exécuter sur ordinateur ; utiliser un logiciel de calcul formel

  • Maîtriser les savoirs formels et pratiques du socle des fondamentaux.
  • Développer une argumentation et rédiger un rapport de synthèse
  • Être en capacité de réinvestir les connaissances acquises dans un contexte professionnel.
  • Être en capacité de valider un modèle par comparaison de ses prévisions aux résultats expérimentaux ; apprécier les limites de validité d’un modèle.
  • Manipuler les mécanismes fondamentaux à l'échelle microscopique,
  • Mobiliser les concepts mathématiques, informatiques, de la physique et de la chimie pour gérer et résoudre des problématiques à fort niveau d’abstraction
  • Analyser, modéliser et résoudre des problèmes simples de physique.
  • Maîtriser les savoirs formels et pratiques du socle des fondamentaux.
  • Être en capacité de savoir aborder un problème complexe.
  • Être capable de valider un modèle ou un concept par comparaison de ses prévisions aux résultats expérimentaux et d'apprécier leurs limites de validité.
  • Développer une argumentation et rédiger un rapport de synthèse
  • Manipuler les mécanismes fondamentaux à l’échelle microscopique

Organisation pédagogique

le mode de fonctionnement de l'UE est présenté au début des enseignements

Contrôle des connaissances

Première Session:

Contrôle continu :

> 1 DS (1h20 sur la partie 1) Coefficient 0.15

> 1 DS (1h20 sur la partie 2) Coefficient 0.15

> Examen terminal :

1 DST (1H30) (0,35) sur la partie 1 et 1 DST (1H30) (0,35) sur la partie 2

SESSION 2:

> report des notes de DS (coeff 0.15+0.15)

> examen ecrit (1H30) ou oral selon effectifs sur la partie 1 (coef 0. 35)

> examen ecrit (1H30) ou oral selon effectifs sur la partie 2 (coef 0. 35)

Lectures recommandées

l'ensemble des références bibliographiques est communiqué au début des enseignements

Responsable de l'unité d'enseignement

Alain Fritsch

Enseignants

la composition de l'ensemble de l'équipe pédagogique est communiquée au début des enseignements