Séance de cours

Les bases de la mécanique quantique : unités atomiques et opérateurs

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Dans cours

CH-353: Introduction to electronic structure methods

Repetition of the basic concepts of quantum mechanics and main numerical algorithms used for practical implementions. Basic principles of electronic structure methods:Hartree-Fock, many body perturbation theory, configuration interaction, coupled-cluster t ...

Description

Cette séance de cours couvre les concepts fondamentaux de la mécanique quantique, en se concentrant sur les unités atomiques et les opérateurs. Il explique la signification des unités atomiques Hartree dans les calculs de physique atomique et de chimie computationnelle. La séance de cours explore également les postulats de la mécanique quantique, y compris la condition de normalisation et la correspondance entre les observables et les opérateurs.

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Enseignant·e

Ursula Röthlisberger

U. Röthlisberger was born in Solothurn (Switzerland). In 1988 she made her diploma in Physical Chemistry in the group of Prof. Ernst Schumacher at the University of Berne (Switzerland). Her Ph.D. thesis was done in collaboration with Dr. Wanda Andreoni at the IBM Zurich Research Laboratory in Rüschlikon. After finishing her Ph.D in 1991 she spent some time as a postdoctoral research assistant at the IBM Research Lab. From 1992-1995 she was a postdoctoral research assistant in the group of Prof. Michael L. Klein at the University of Pennsylvania in Philadelphia (USA). In 1994 she was awarded an advanced researcher fellowship (Profil 2) from the Swiss National Science Foundation. Before starting her Profile 2-fellowship she spent another year as postdoctoral research assistant in the group of Prof. Michele Parrinello at the Max-Planck-Institute for Solid State Physics in Stuttgart, Germany. In 1996 she moved as Profile 2-fellow to the ETH in Zurich, hosted by the group of Prof. Wilfred F. van Gunsteren. In 1997 she became Assistant Professor of Computer-Aided Inorganic Chemistry at the ETH Zurich.

Source officielle

Concepts associés (32)

Système d'unités atomiques

Les unités atomiques (ua) forment un système d'unités très utilisé pour simplifier les calculs formels ou numériques en physique quantique, notamment en physique atomique. Elles consistent à poser égales à 1 la constante de Planck réduite , la masse de l'électron au repos , et la constante de la loi de Coulomb multipliée par (où -e est la charge de l'électron). Dans un système d'unités atomiques, on a donc : où est la charge de l'électron.

Fonction d'onde

thumb|300px|right|Illustration de la notion de fonction d'onde dans le cas d'un oscillateur harmonique. Le comportement en mécanique classique est représenté sur les images A et B et celui en mécanique quantique sur les figures C à H. Les parties réelles et imaginaires des fonctions d'onde sont représentées respectivement en bleu et en rouge. Les images C à F correspondent à des états stationnaires de l'énergie, tandis que les figures G et H correspondent à des états non stationnaires.

Observable

Une observable est l'équivalent en mécanique quantique d'une grandeur physique en mécanique classique, comme la position, la quantité de mouvement, le spin, l'énergie, etc. Ce terme provient d'une expression utilisée par Werner Heisenberg dans ses travaux sur la mécanique des matrices, où il parlait de beobachtbare Grösse (quantité observable), et où il insistait sur la nécessité d'une définition opérationnelle d'une grandeur physique, qui prend mathématiquement la forme d'un opérateur.

Hartree

Hartree désigne à la fois une unité et une constante fondamentale, nommées d'après le physicien Douglas Hartree. Le hartree est l'unité d'énergie dans le système d'unités atomiques. Son abréviation est . Ses équivalences dans les autres unités usuelles d'énergie sont : Ou encore pour 1 mole, soit : ), soit exactement deux fois la valeur de la constante de Rydberg (). L'énergie de Hartree est la valeur absolue de l'énergie potentielle électrique de l'atome d'hydrogène au repos. C'est une constante fondamentale, notée .

Masse atomique

La masse atomique relative (ou poids atomique) est la masse d'un atome en particulier ou d'un élément chimique en général (auquel cas on envisage un mélange isotopique) exprimée en tant que multiple d'une masse élémentaire de référence qui se veut proche de celle d'un nucléon unique. En effet, la masse d'un atome est proportionnelle en première approximation au nombre de ses nucléons (protons et neutrons ensemble), dit nombre de masse.

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Bases de la mécanique quantique

Couvre les bases de la mécanique quantique, en se concentrant sur l'opérateur hamiltonien et les équations de Schrdinger.

Chimie générale avancée I

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Mécanique quantique : fonctions ondulatoires et opérateurs

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La science quantique : l’électron et sa dualité onde-particule

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