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Oscillateur harmonique quantique: Bases et opérateurs

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Description

Cette séance de cours couvre les fondamentaux de l'oscillateur harmonique quantique, y compris les variables continues, les opérateurs de position, les opérateurs d'élan, les opérateurs de création et d'annihilation, et l'équation de Schrödinger. Il s'inscrit également dans l'opérateur de nombre, les eigenstates d'énergie, et la diagonalisation des opérateurs.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Mécanique quantique: Postulats de la mécanique quantique

Concepts associés (32)

Creation and annihilation operators

Creation operators and annihilation operators are mathematical operators that have widespread applications in quantum mechanics, notably in the study of quantum harmonic oscillators and many-particle systems. An annihilation operator (usually denoted ) lowers the number of particles in a given state by one. A creation operator (usually denoted ) increases the number of particles in a given state by one, and it is the adjoint of the annihilation operator.

Particle number operator

In quantum mechanics, for systems where the total number of particles may not be preserved, the number operator is the observable that counts the number of particles. The number operator acts on Fock space. Let be a Fock state, composed of single-particle states drawn from a basis of the underlying Hilbert space of the Fock space. Given the corresponding creation and annihilation operators and we define the number operator by and we have where is the number of particles in state . The above equality can be

Opérateur (physique)

Un opérateur est, en mécanique quantique, une application linéaire d'un espace de Hilbert dans lui-même. Le terme est une spécialisation du concept mathématique d'opérateur. Une observable est un opérateur hermitien. En mécanique classique, le mouvement des particules (ou d'un système de particules) est complètement déterminé par le Lagrangien ou, de façon équivalente, l'Hamiltonien , une fonction des coordonnées généralisées q, vitesse généralisée et son moment conjugué : Si ou est indépendant des coordonnées généralisées , donc que et ne changent pas en fonction de , le moment conjugué de ces coordonnées sera conservé (c'est une partie du théorème de Noether, et l'invariance du mouvement en respect de la coordonnée est une symétrie).

Opérateur d'échelle

En physique quantique, en seconde quantification, un opérateur d'échelle est un opérateur augmentant ou diminuant les valeurs propres d'un autre opérateur. L'opérateur augmentant est souvent appelé opérateur de création; l'opérateur diminuant opérateur d'annihilation. C'est un opérateur qui agit sur l'espace de Fock en changeant un état à particules en un état à particules. Dans le cas des bosons, l'opérateur de création qui crée une particule dans l'état est tel que : D'autre part, les opérateurs de création commutent entre eux : Un état normalisé de l'espace de Fock bosonique s'écrit donc : où désigne le vide.

Équation de Schrödinger

L'équation de Schrödinger, conçue par le physicien autrichien Erwin Schrödinger en 1925, est une équation fondamentale en mécanique quantique. Elle décrit l'évolution dans le temps d'une particule massive non relativiste, et remplit ainsi le même rôle que la relation fondamentale de la dynamique en mécanique classique. Au début du , il était devenu clair que la lumière présentait une dualité onde-corpuscule, c'est-à-dire qu'elle pouvait se manifester, selon les circonstances, soit comme une particule, le photon, soit comme une onde électromagnétique.

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Opérateur (physique)

Opérateur d'échelle

Équation de Schrödinger

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