Séance de cours

Le spin : nombres quantiques, rotation des électrons et moment magnétique

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Dans cours

PHYS-207(a): Physique générale : quantique

Ce cours est une introduction à la mécanique quantique. En partant de son développement historique, le cours traite les notions de complémentarité quantique et le principe d'incertitude, le processus de mesure, l'équation de Schrödinger, ainsi que des élém ...

Description

Cette séance de cours couvre le concept de nombres quantiques liés à la quantification du moment cinétique de l'électron, l'introduction du spin comme quatrième nombre quantique et les preuves expérimentales soutenant l'existence du spin de l'électron. Il explique comment le spin de l'électron génère un moment magnétique, les implications du spin dans l'atome d'hydrogène et le moment magnétique anormal dû à l'interaction de l'électron avec le champ électromagnétique du vide. La séance de cours se penche également sur la structure mathématique du spin de l'électron, sa relation avec le moment angulaire, et la nécessité d'incorporer la relativité en physique quantique pour décrire correctement le spin de l'électron.

Enseignant·e

Vincenzo Savona

De nationalité italienne, Vincenzo Savona est né en 1969. Il effectue ses études de physique à lEcole normale supérieure de Pise et à lUniversité de Pise. Puis il entreprend une thèse de doctorat à lInstitut de physique théorique de lEPFL. Il effectue des recherches post-doctorales à lEPFL, puis à lInstitut de physique de lUniversité Humboldt de Berlin. En 2002, il revient à lEPFL pour y constituer son groupe de recherche, bénéficiant dun subside «professeur boursier» du Fonds national suisse de la recherche scientifique. En 2006, il est nommé professeur assistant tenure-track à lEPFL et intègre le NCCR de photonique quantique. En 2010 il est nommé professeur associé. Actuellement, il dirige le Laboratoire de physique théorique des nanosystèmes.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Physique atomique: Physique atomique

Concepts associés (32)

Electron magnetic moment

In atomic physics, the electron magnetic moment, or more specifically the electron magnetic dipole moment, is the magnetic moment of an electron resulting from its intrinsic properties of spin and electric charge. The value of the electron magnetic moment (symbol μe) is In units of the Bohr magneton (μB), it is -1.00115965218059μB, a value that was measured with a relative accuracy of 1.3e-13. The electron is a charged particle with charge −e, where e is the unit of elementary charge.

Spin quantum number

In physics, the spin quantum number is a quantum number (designated s) that describes the intrinsic angular momentum (or spin angular momentum, or simply spin) of an electron or other particle. It has the same value for all particles of the same type, such as s = 1/2 for all electrons. It is an integer for all bosons, such as photons, and a half-odd-integer for all fermions, such as electrons and protons. The component of the spin along a specified axis is given by the spin magnetic quantum number, conventionally written ms.

Nombre quantique

Les nombres quantiques sont des ensembles de nombres définissant l'état quantique d'un système. Chacun de ces nombres définit la valeur d'une quantité conservée dans la dynamique d'un système quantique. Ce sont des nombres entiers ou demi-entiers, de sorte que les grandeurs observables correspondantes sont quantifiées et ne peuvent prendre que des valeurs discrètes : c'est une différence fondamentale entre la mécanique quantique et la mécanique classique, dans laquelle toutes ces grandeurs peuvent prendre des valeurs continues.

Nombre quantique principal

vignette|Modèle de Bohr illustrant les niveaux d'énergie d'un atome. En mécanique quantique, le nombre quantique principal, noté n, est l'un des quatre nombres quantiques décrivant l'état quantique des électrons dans les atomes. Il s'agit d'un nombre entier non nul, c'est-à-dire vérifiant . Chaque nombre n est associé à une couche électronique dans l'atome : couche K pour , couche L pour , couche M pour La distance moyenne de l'électron au noyau atomique croît en fonction de n : la couche K est ainsi la plus profonde dans l'atome, et les autres couches s'organisent de manière concentrique autour du noyau.

Nombre quantique magnétique

vignette|Levée de dégénérescence des niveaux d'énergie électroniques par effet Zeeman. En mécanique quantique, le nombre quantique magnétique, noté m, également appelé nombre quantique tertiaire, est l'un des quatre nombres quantiques décrivant l'état quantique d'un électron dans un atome. Il s'agit d'un nombre entier lié au nombre quantique azimutal l par la relation : . Il correspond à la projection du moment angulaire orbital de l'électron sur l'axe de quantification, et distingue les orbitales atomiques au sein des sous-couches électroniques.

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