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Oscillateur Harmonique: États de l'énergie

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Dans cours

PHYS-203: Computational physics I

Aborder, formuler et résoudre des problèmes de physique en utilisant des méthodes numériques simples. Comprendre les avantages et les limites de ces méthodes (stabilité, convergence). Illustrer différents sujets de physique traités dans d'autres cours. ...

Description

Cette séance de cours couvre des sujets tels que les conditions aux limites, le schéma de Crank-Nicolson, le principe d'incertitude de Heisenberg, les transformées de Fourier, l'oscillateur harmonique, les états semi-classiques, les barrières potentielles, les résonances et l'équation de Schrdinger stationnaire. Il traite également de l'interprétation probabiliste, de la conservation de l'énergie, des particules libres, de la propagation des paquets d'ondes et des effets de la dispersion. Des démonstrations et des démonstrations mathématiques formelles sont présentées, soulignant l'importance des oscillateurs harmoniques et des états d'énergie en physique quantique.

Enseignant·e

Laurent Villard

Originaire de Vauffelin (BE), Laurent Villard est né en 1961. Après avoir obtenu le diplôme d'ingénieur physicien de l'EPFL en 1983, il est assistant au CRPP où il entame une thèse. Ses études portent sur l'étude théorique du chauffage des plasmas par ondes radiofréquences, développant pour cela un code de calcul numérique sous contrat avec le Joint European Torus (JET, Angleterre). Il obtient en 1987 le doctorat ès sciences. En 1988, il est engagé en tant que chargé de cours à l'Université d'Addis Abeba, enseignant l'électromagnétisme et l'électrodynamique. En 1989 et 1990, il rejoint le Polytechnic Education Development Centre de l'Institute of Technology of Bandung (ITB, Indonésie). Ses activités contribuent à la formation et au soutien du personnel enseignant des dix-sept écoles polytechniques nouvellement créées en Indonésie. A la fin 1990, il revient au CRPP en tant que collaborateur scientifique. En 1993 il est nommé professeur assistant. En 1999, il est nommé maître d'enseignement et de recherche, puis, en 2005, professeur titulaire. En collaboration avec JET et General Atomics (USA) il étudie les instabilités qui peuvent être provoquées par les particules énergétiques issues du processus de fusion nucléaire. Avec des scientifiques du Keldysh Institute (Moscou), il s'intéresse au calcul de l'équilibre et de la stabilité de configurations du type tokamak. Enfin, en collaboration notamment avec le Max-Planck Institute fuer Plasma Physik, ses recherches portent sur la simulation numérique, par calcul à haute performance (HPC), de la turbulence dans les plasmas magnétisés.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Mécanique quantique: Postulats de la mécanique quantique

Concepts associés (32)

Mécanique quantique

La mécanique quantique est la branche de la physique théorique qui a succédé à la théorie des quanta et à la mécanique ondulatoire pour étudier et décrire les phénomènes fondamentaux à l'œuvre dans les systèmes physiques, plus particulièrement à l'échelle atomique et subatomique. Elle fut développée dans les années 1920 par une dizaine de physiciens européens, pour résoudre des problèmes que la physique classique échouait à expliquer, comme le rayonnement du corps noir, l'effet photo-électrique, ou l'existence des raies spectrales.

Free particle

In physics, a free particle is a particle that, in some sense, is not bound by an external force, or equivalently not in a region where its potential energy varies. In classical physics, this means the particle is present in a "field-free" space. In quantum mechanics, it means the particle is in a region of uniform potential, usually set to zero in the region of interest since the potential can be arbitrarily set to zero at any point in space. The classical free particle is characterized by a fixed velocity v.

Solution of Schrödinger equation for a step potential

In quantum mechanics and scattering theory, the one-dimensional step potential is an idealized system used to model incident, reflected and transmitted matter waves. The problem consists of solving the time-independent Schrödinger equation for a particle with a step-like potential in one dimension. Typically, the potential is modeled as a Heaviside step function. The time-independent Schrödinger equation for the wave function is where Ĥ is the Hamiltonian, ħ is the reduced Planck constant, m is the mass, E the energy of the particle.

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.

Barrière de potentiel

Une barrière de potentiel est un niveau élevé d'énergie que doit posséder provisoirement un objet mécanique pour suivre une trajectoire au long de laquelle globalement moins d'énergie est requise, la partie au-delà de la barrière lui étant impossible s'il n'atteint pas ce niveau. Soit un objet de masse m se déplaçant sur une courbe se trouvant dans un plan vertical. La pesanteur vaut g. On a traité le cas des cuvettes de potentiel (cf puits de potentiel) et on a introduit les « points tournants » tels que mgH(s) = E.

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Séances de cours associées (64)

La Partition Libre

Couvre le concept de particule libre en mécanique quantique et explore l'élan, les eigenstates et les paquets d'ondes.

Physique quantique : Nature des ondes et interprétation des mesures

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L'équation de Schrödinger dans le puits potentiel 1D

Explore l'équation de Schrödinger dans un puits de potentiel 1D et ses implications pour les états énergétiques et les fonctions d'onde.

Pénétration de la barrière de proton : calcul du coefficient de transmission

Couvre le calcul du coefficient de transmission pour la pénétration de la barrière de proton et son application pour déterminer le temps de passage moyen.

Mécanique quantique : probabilité dans les puits potentiels

Plonge dans la mécanique quantique, en se concentrant sur la probabilité dans les puits potentiels et en comparant les prédictions classiques et quantiques.

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Concepts associés (32)

Mécanique quantique

Free particle

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Équation de Schrödinger

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