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Cours de physique moderne
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Cours de physique moderne

Maîtrisez le cadre théorique qui définit la physique moderne, de la mécanique quantique et de la relativité restreinte à la structure nucléaire et à la théorie quantique des champs. Ce cours vous mène des échecs de la physique classique jusqu'au modèle standard et au-delà. Que vous fassiez progresser votre carrière académique ou que vous approfondissiez vos bases scientifiques, il s'agit du programme de physique moderne le plus complet disponible.

Dedika pour les entreprises

Ce que vous allez apprendre:

Vous développerez une compréhension approfondie de la mécanique quantique, en commençant par les fonctions d'onde et l'équation de Schrödinger, pour aboutir aux systèmes tridimensionnels, à la structure atomique et à la liaison moléculaire. Vous étudierez la relativité restreinte, la mécanique statistique et la physique du solide, reliant le comportement microscopique quantique aux propriétés physiques macroscopiques. Ce cours couvre également la physique nucléaire et des particules, la théorie quantique des champs et des applications en informatique quantique, en astrophysique et en optique laser. Des méthodes numériques et des techniques expérimentales sont incluses pour vous fournir des outils pratiques de résolution de problèmes. À la fin, vous posséderez la profondeur théorique et les compétences analytiques attendues au niveau du troisième cycle universitaire.

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Avec Dedika pour les entreprises, le cours inclut des exercices et des exemples adaptés à votre propre activité et aux besoins spécifiques de votre entreprise.

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Contenu du cours

8 Chapitres • 38 LeçonsDurée entre 4 et 360 heures (vous décidez)

Chapitre 1Voir les détails

Fondements de la physique moderne

  • Leçon 1 • Quantification de l'énergie

    Présente l'hypothèse des quanta de Planck et le modèle du photon d'Einstein. Fait le pont entre la théorie ondulatoire classique et les paquets d'énergie discrets.

  • Leçon 2 • Fondamentaux de la relativité restreinte

    Introduit les deux postulats d'Einstein et leurs conséquences logiques. Fait le lien avec la mécanique classique en montrant où elle reste valable à basse vitesse.

  • Leçon 3 • Limites de la mécanique classique

    Identifie les échecs de la mécanique newtonienne et de l'électromagnétisme de Maxwell. Prépare le terrain pour comprendre pourquoi une nouvelle physique était nécessaire.

  • Leçon 4 • Énergie et quantité de mouvement relativistes

    Dérive les expressions relativistes de la quantité de mouvement et de l'énergie. Démontre l'équivalence masse-énergie comme conséquence directe de la relativité restreinte.

Chapitre 2Voir les détails

Principes de la mécanique quantique

  • Leçon 1 • Fonctions d'onde et probabilité

    Définit la fonction d'onde comme le descripteur quantique fondamental. Établit l'interprétation probabiliste de Born et les exigences de normalisation.

  • Leçon 2 • L'équation de Schrödinger

    Dérive les équations de Schrödinger dépendante du temps et indépendante du temps. Relie la quantification de l'énergie aux conditions aux limites sur les fonctions d'onde.

  • Leçon 3 • Systèmes quantiques simples

    Résout des modèles exactement solubles pour développer l'intuition physique. Les résultats de ces modèles sous-tendent des systèmes atomiques et moléculaires plus complexes.

  • Leçon 4 • Notation de Dirac et formalisme

    Introduit la notation bra-ket comme un langage quantique compact et général. Prépare les étudiants aux traitements avancés du spin et des systèmes à plusieurs particules.

  • Leçon 5 • Opérateurs et observables

    Introduit les opérateurs hermitiens comme représentations des grandeurs physiques. Relie les équations aux valeurs propres aux résultats mesurables dans les expériences.

Chapitre 3Voir les détails

Mécanique quantique en trois dimensions

  • Leçon 1 • Moment cinétique en mécanique quantique

    Dérive la quantification du moment cinétique orbital à partir des relations de commutation. Établit les nombres quantiques l et m comme étiquettes pour les états de moment cinétique.

  • Leçon 2 • Spin de l'électron

    Introduit le spin intrinsèque comme une propriété purement mécanique quantique. Étend l'ensemble des nombres quantiques pour inclure le spin et explique l'expérience de Stern et Gerlach.

  • Leçon 3 • L'atome d'hydrogène

    Résout exactement le problème du potentiel coulombien en coordonnées sphériques. Produit l'ensemble complet des fonctions d'onde et des niveaux d'énergie de l'hydrogène.

  • Leçon 4 • Équation de Schrödinger 3D

    Généralise l'équation de Schrödinger à trois dimensions spatiales. Introduit la séparation des variables comme stratégie de résolution principale.

  • Leçon 5 • Atomes à plusieurs électrons

    Applique le principe d'exclusion de Pauli pour construire la structure atomique. Explique les tendances du tableau périodique via la configuration électronique et le remplissage des couches.

Chapitre 4Voir les détails

Structure atomique et moléculaire

  • Leçon 1 • Fondamentaux de la liaison moléculaire

    Décrit la liaison covalente par le recouvrement quantique des orbitales atomiques. Introduit l'approximation de Born-Oppenheimer pour séparer le mouvement nucléaire et électronique.

  • Leçon 2 • Théorie des perturbations

    Introduit la théorie des perturbations indépendante du temps comme outil pour les systèmes réels. Applique des corrections aux niveaux d'énergie de l'hydrogène provenant de petites interactions supplémentaires.

  • Leçon 3 • Spectres moléculaires

    Analyse les niveaux d'énergie de rotation et de vibration des molécules diatomiques. Relie les nombres quantiques moléculaires à la spectroscopie infrarouge et micro-onde.

  • Leçon 4 • Spectres atomiques et règles de sélection

    Explique les raies spectrales observées à l'aide des transitions quantiques et des règles de sélection. Relie l'émission et l'absorption de photons aux changements des nombres quantiques.

Chapitre 5Voir les détails

Mécanique statistique et statistiques quantiques

  • Leçon 1 • Condensat de Bose-Einstein

    Décrit l'occupation macroscopique de l'état fondamental dans les systèmes bosoniques. Relie les prédictions théoriques aux observations expérimentales dans les gaz ultra-froids.

  • Leçon 2 • Modèle de l'électron libre dans les métaux

    Applique les statistiques de Fermi-Dirac aux électrons de conduction dans les métaux. Explique la capacité thermique, la conductivité électrique et le concept d'énergie de Fermi.

  • Leçon 3 • Révision de la mécanique statistique classique

    Revient sur les statistiques de Maxwell-Boltzmann comme limite classique. Établit les fonctions de partition et l'énergie libre comme ponts entre les descriptions micro et macro.

  • Leçon 4 • Réexamen du rayonnement du corps noir

    Dérive la distribution de Planck en utilisant les statistiques des photons comme bosons sans masse. Retrouve la loi de Wien et la loi de Stefan-Boltzmann à partir du traitement quantique complet.

  • Leçon 5 • Fonctions de distribution quantiques

    Dérive les distributions de Fermi-Dirac et de Bose-Einstein à partir de l'indiscernabilité. Compare les statistiques quantiques avec le comportement classique de Maxwell-Boltzmann.

Chapitre 6Voir les détails

Physique de l'état solide et de la matière condensée

  • Leçon 1 • Physique des semi-conducteurs

    Analyse les semi-conducteurs intrinsèques et extrinsèques à l'aide de la théorie des bandes. Explique la concentration des porteurs, le dopage et la jonction p-n au niveau quantique.

  • Leçon 2 • Électrons dans des potentiels périodiques

    Applique le théorème de Bloch aux électrons dans un réseau cristallin. Dérive les bandes d'énergie et les gaps de bande à partir du potentiel périodique.

  • Leçon 3 • Structure cristalline et réseaux

    Introduit les réseaux de Bravais, les mailles élémentaires et l'espace réciproque. Fournit la base géométrique pour tous les calculs ultérieurs de structure de bande.

  • Leçon 4 • Fondamentaux de la supraconductivité

    Introduit la phénoménologie de la supraconductivité et la formation des paires de Cooper. Couvre l'effet Meissner et la théorie BCS à un niveau conceptuel.

  • Leçon 5 • Phonons et vibrations du réseau

    Quantifie les vibrations du réseau sous forme de phonons à l'aide de l'approximation harmonique. Relie la dispersion des phonons aux propriétés thermiques et acoustiques des solides.

Chapitre 7Voir les détails

Physique nucléaire et des particules

  • Leçon 1 • Désintégration radioactive

    Analyse les désintégrations alpha, bêta et gamma à l'aide de l'effet tunnel quantique et des règles de sélection. Dérive les lois de désintégration et les applique aux calculs de demi-vie.

  • Leçon 2 • Réactions nucléaires et fission

    Couvre les calculs de valeur Q et de sections efficaces pour les réactions nucléaires. Explique les réactions en chaîne de fission et la physique de la libération d'énergie nucléaire.

  • Leçon 3 • Particules élémentaires et forces

    Classe les quarks, les leptons et les bosons de jauge dans le modèle standard. Décrit les quatre forces fondamentales et leurs particules médiatrices.

  • Leçon 4 • Structure nucléaire

    Décrit le noyau en termes de protons, neutrons et énergie de liaison. Introduit les modèles de la goutte liquide et en couches comme descriptions complémentaires.

  • Leçon 5 • Accélérateurs et détecteurs de particules

    Explique comment les accélérateurs produisent des collisions à haute énergie pour la découverte de particules. Décrit les technologies de détection utilisées pour identifier et mesurer les propriétés des particules.

Chapitre 8Voir les détails

Introduction à la théorie quantique des champs

  • Leçon 1 • Concepts de renormalisation

    Explique les divergences ultraviolettes et la procédure de renormalisation à un niveau conceptuel. Introduit les constantes de couplage courantes et l'idée du groupe de renormalisation.

  • Leçon 2 • Vue d'ensemble de l'électrodynamique quantique

    Introduit la QED comme la théorie quantique des champs des électrons et des photons. Explique l'invariance de jauge et le couplage minimal de la matière au champ électromagnétique.

  • Leçon 3 • Révision de la théorie classique des champs

    Reformule la mécanique classique en termes de champs à l'aide du formalisme lagrangien. Établit le théorème de Noether comme lien entre les symétries et les lois de conservation.

  • Leçon 4 • Quantification du champ scalaire

    Élève le champ scalaire classique au rang d'opérateur quantique en utilisant la quantification canonique. Introduit les opérateurs de création et d'annihilation et l'espace de Fock des états de particules.

  • Leçon 5 • Formulation en intégrale de chemin

    Présente l'intégrale de chemin de Feynman comme une alternative à la quantification par opérateurs. Relie l'action classique aux amplitudes quantiques via la somme sur les histoires.

Certification

Votre certificat valide de réussite

Ce cours est pour vous :

  • Étudiants en physique de premier cycle : prêts à aller plus loin que ne le permet leur cursus.

  • Étudiants diplômés en herbe : bâtir les fondements théoriques pour des candidatures de doctorat compétitives.

  • Ingénieurs électriciens : à la recherche de la mécanique quantique derrière la physique des semi-conducteurs et des dispositifs.

  • Personnes en reconversion professionnelle : passer de l'ingénierie classique aux métiers de la technologie quantique ou de la recherche.

  • Passionnés de sciences : déterminés à comprendre la physique moderne avec toute la rigueur mathématique nécessaire.

  • Physiciens en activité : rafraîchir et formaliser leurs connaissances dans des domaines hors de leur spécialité.

Ce que disent nos élèves

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Giulio Carlo
Giulio CarloÉtudiant en Marketing Digital
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Mariana Ferres
Mariana FerresÉtudiante en Photographie
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Luciana AlvarengaÉtudiante en Design d'Ongles
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André FelipeÉtudiant en Ingénierie de Prompt

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