Mécanique quantique
Claude Cohen-Tannoudji, Bernard Diu et Franck Laloë
EDP Sciences
CNRS
VIII Théorie élémentaire des collisions931
A Introduction931
B Etats stationnaires de diffusion. Calcul de la section efficace936
C Diffusion par un potentiel central. Méthode des déphasages949
Guide de lecture des compléments965
AVIII La particule libre : états stationnaires de moment cinétique bien défini
967
1 Equation radiale967
2 Les ondes sphériques libres969
3 Relation entre les ondes sphériques libres et les ondes planes976
BVIII Description phénoménologique des collisions avec absorption
979
1 Principe de la méthode979
2 Calcul des sections efficaces980
CVIII Exemples simples d'application de la théorie de la diffusion
985
1 Approximation de Born pour un potentiel de Yukawa985
2 Diffusion par une sphère dure à basse énergie988
3 Exercices989
IX Le spin de l'électron993
A Introduction du spin de l'électron994
B Propriétés particulières d'un moment cinétique 1/2998
C Description non relativiste d'une particule de spin 1/21000
Guide de lecture des compléments1007
AIX Opérateurs de rotation pour une particule de spin 1/2
1009
1 Opérateurs de rotation dans l'espace des états1009
2 Rotation des étants de spin1010
3 Rotation des spineurs à deux composantes1013
BIX Exercices
1017
X Composition des moments cinétiques1023
A Introduction1023
B Composition de deux spins 1/2. Méthode élémentaire1027
C Composition de deux moments cinétiques quelconques. Méthode générale1033
Guide de lecture des compléments1049
AX Exemples de composition de moments cinétiques
1051
1 Composition de j1 = 1 et j2 = 11051
2 Composition d'un moment cinétique orbital l entier et d'un spin 1/21054
BX Coefficients de Clebsch-Gordan
1059
1 Propriétés générales des coefficients de Clebsch-Gordan1060
2 Conventions de phase. Réalité des coefficients de Clebsch-Gordan1062
3 Quelques relations utiles1064
CX Composition des harmoniques sphériques
1067
1 Fonction (...)1067
2 Fonctions (...)1068
3 Décomposition d'un produit d'harmoniques sphériques ; intégrale d'un produit de trois harmoniques sphériques1070
DX Opérateurs vectoriels : Théorème de Wigner-Eckart
1073
1 Définition des opérateurs vectoriels ; exemples1074
2 Théorème de Wigner-Eckart pour les opérateurs vectoriels1075
3 Application : calcul du facteur de Landé gj d'un niveau atomique1080
EX Moments multipolaires électriques
1085
1 Définition des moments multipolaires1085
2 Eléments de matrice des opérateurs multipolaires électriques1093
FX Deux moments cinétiques J1 et J2 couplés par une interaction aJ1. J2
1099
1 Rappels classiques1100
2 Equations d'évolution des valeurs moyennes quantiques <J1> et <J2>1102
3. Cas particulier de deux spins 1/21103
4. Etude d'un modèle simple de collision entre deux spins 1/21108
G X Exercices
1113
XI Théorie des perturbations stationnaires1121
A Exposé de la méthode1122
B Perturbation d'un niveau non dégénéré1126
C Perturbation d'un niveau dégénéré1130
Guide de lecture des compléments1135
AXI Oscillateur harmonique à une dimension soumis à un potentiel perturbateur en x, x2, x3
1137
1 Perturbation par un potentiel linéaire1137
2 Perturbation par un potentiel quadratique1139
3 Perturbation par un potentiel en x31140
BXI Interaction entre les dipôles magnétiques de deux particules de spin 1/2
1147
1 Hamiltonien d'interaction W1147
2 Effets de l'interaction dipôle-dipôle sur les sous-niveaux Zeeman des deux particules supposées fixes1150
3. Effets de l'interaction dans un état lié1155
CXI Forces de Van der Waals
1157
1 Hamiltonien d'interaction électrostatique entre deux atomes d'hydrogène1158
2 Forces de Van der Waals entre deux atomes d'hydrogène dans l'état fondamental 1s1160
3 Forces de Van der Waals entre un atome d'hydrogène dans l'état 1s et un atome d'hydrogène dans l'état 2p1164
4 Interaction d'un atome d'hydrogène dans l'état fondamental avec une paroi conductrice1166
DXI Effet de volume : influence de l'extension spatiale du noyau sur les niveaux atomiques
1169
1 Correction énergétique au premier ordre1170
2 Application à quelques systèmes hydrogénoïdes1173
EXI La méthode des variations
1177
1 Principe de la méthode1177
2 Application à un exemple simple1180
3 Discussion1183
FXI Bandes d'énergie des électrons dans les solides : modèle simple
1185
1 Première approche du problème : discussion qualitative1186
2 Etude plus précise sur un modèle simple1190
GXI Exemple simple de liaison chimique : l'ion (...)
1199
1 Introduction1199
2 Calcul variationnel des énergies1202
3 Critique du modèle précédent. Améliorations possibles1211
4 Autres orbitales moléculaires de l'ion (...)1219
HXI Exercices
1231
XII Application de la théorie des perturbations : structure fine et hyperfine de l'atome d'hydrogène1241
A Introduction1241
B Termes supplémentaires dans l'hamiltonien1243
C Structure fine du niveau n = 21249
D Structure hyperfine du niveau n = 11256
E Effet Zeeman de structure hyperfine du niveau fondamental 1s1262
Guide de lecture des compléments1277
AXII Hamiltonien hyperfin magnétique
1279
1 Interaction de l'électron avec les potentiels scalaire et vecteur créés par le proton1279
2 Forme détaillée de l'hamiltonien hyperfin1280
3 Conclusion : hamiltonien de structure hyperfine1285
BXII Calcul des valeurs moyennes de l'hamiltonien de structure fine dans les états 1s, 2s et 2p
1289
1 Calcul de (...), (...) et (...)1289
2 Valeurs moyennes (...)1291
3 Valeurs moyennes (...)1292
4 Calcul du coefficient Epsilon2p associé à WSO dans le niveau 2p1292
CXII Structure hyperfine et effet Zeeman du muonium et du positronium
1293
1 Structure hyperfine du niveau fondamental 1s1293
2 Effet Zeeman du niveau fondamental 1s1294
DXII Influence du spin électronique sur l'effet Zeema de la raie de résonance de l'hydrogène
1301
1 Introduction1301
2 Diagrammes Zeeman des niveaux 1s et 2s1302
3 Diagramme Zeeman du niveau 2p1302
4 Effet Zeeman de la raie de résonance1305
EXII Effet Stark de l'atome d'hydrogène
1311
1 Effet Stark du niveau n = 11311
2 Effet Stark du niveau n = 21312
XIII Méthodes d'approximation pour les problèmes dépendant du temps1315
A Position du problème1316
B Résolution approchée de l'équation de Schrödinger1317
C Cas particulier important : perturbation sinusoïdale ou constante1321
D Perturbation aléatoire1332
E Comportement aux temps longs pour un atome à deux niveaux1336
Guide de lecture des compléments1349
AXIII Interaction d'un atome avec une onde électromagnétique
1351
1 Hamiltonien d'interaction. Règles de sélection1352
2 Excitation non résonnante. Comparaison avec le modèle de l'électron élastiquement lié1362
3 Excitation résonnante. Absorption et émission induite1365
BXIII Réponses linéaire et non linéaire d'un système à deux niveaux soumis a une perturbation sinusoïdale
1369
1 Description du modèle1370
2 Résolution approchée des équations de Bloch du système1373
3 Discussion physique1376
4 Exercices d'application de ce complément1385
CXIII Oscillations d'un système entre deux états discrets sous l'effet d'une perturbation sinusoïdale résonnante
1387
1 Principe de la méthode : approximation séculaire1387
2 Résolution du système d'équations1388
3 Discussion physique1389
DXIII Désintégration d'un état discret couplé à un continuum d'états finals
1391
1 Position du problème1391
2 Description du modèle considéré1392
3 Approximation des temps courts. Lien avec la théorie des perturbations au premier ordre1396
4 Une autre méthode de résolution approchée de l'équation de Schrödinger1398
5 Discussion physique1399
EXIII Perturbation aléatoire dépendant du temps, relaxation
1405
1 Evolution de l'opérateur densité1406
2 Relaxation d'un ensemble de spins 1/21414
3 Conclusion1424
FXIII Exercices
1425
XIV Systèmes de particules identiques1435
A Position du problème1436
B Opérateurs de permutation1442
C Le postulat de symétrisation1451
D Discussion physique1460
Guide de lecture des compléments1473
AXIV Atomes à plusieurs électrons. Configurations électroniques
1475
1 L'approximation du champ central1475
2 Configurations électroniques des divers éléments1479
BXIV Niveaux d'énergie de l'atome d'Hélium : configurations, termes, multiplets
1483
1 Approximation du champ central. Configurations1483
2 Effet de la répulsion électrostatique entre électrons : énergie d'échange, termes spectraux1486
3 Niveaux de structure fine ; multiples1494
CXIV Propriétés physiques d'un gaz d'électrons. Application aux solides
1499
1 Electrons libres enfermés dans une « boîte »1499
2 Electrons dans les solides1509
DXIV Exercices
1515
Appendices1525
I Séries de Fourier et transformation de Fourier
1525
1 Séries de Fourier1525
2 Transformation de Fourier1528
II La « fonction » gama de Dirac
1535
1 Introduction ; principales propriétés1535
2 La « fonction » gama et la transformation de Fourier1540
3 Primitive et dérivées de la « fonction » gama1541
4 La « fonction » gama dans l'espace à trois dimensions1544
III Lagrangien et Hamiltonien en mécanique classique
1547
1 Rappel des lois de Newton1547
2 Fonction de Lagrange et équations de Lagrange1550
3 Fonction de Hamilton et équations canoniques1551
4 Exemples d'application du formalisme hamiltonien1553
5 Principe de moindre action1559
Bibliographie des tomes I et II1565
Index1587