Préface
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
I.
ÉLECTRON, SA CHARGE ET SA MASSE
1.
Découverte de l'électron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
2.
Détermination de la charge de l'électron . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .
3.
Réalisation pratique de l'expérience de Millikan . . . . . . . . . . . .
. .
4.
Mouvement de l'électron dans des champs électrique et magnétique
5.
Électron dans un champ électrostatique longitudinal . . . . . . . . . .
. .
6.
Méthodes expérimentales de détermination de la charge spécifique
7.
Détermination de la charge spécifique de l'électron
par la méthode de
deux condensateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. Détermination de la charge spécifique de l'électron
par la méthode
de focalisation au moyen d'un champ magnétique
longitudinal . . . .
9.
Focalisation et monochromatisation
des faisceaux de particules chargées . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
10.
Dépendance de la masse de l'électron de sa vitesse . . . . . . . . . . .
II.
ATOMES. ISOTOPES
11. Introduction
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .
12.
Classification périodique des éléments d'après Mendeleïev . . . . .
13.
Détermination des masses vraies des atomes.
Méthode des paraboles . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.
Spectrographes de masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
15.
Spectromètres de masse et spectrographes de masse
à double focalisation . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.
Masses et pourcentage des isotopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
17.
Séparation des isotopes par la méthode de diffusion . . . . . . . . . .
.
18.
Séparation des isotopes par la méthode de diffusion thermique
19.
Séparation des isotopes à l'aide des méthodes électromagnétiques
20.
Séparation des isotopes par des méthodes de distillation
fractionnée et
des réactions d'échange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21.
Séparation des isotopes par la méthode de centrifugation . . . . . . .
22.
Production de l'isotope lourd de l'hydrogène
(deutérium) et de l'eau
lourde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
III.
STRUCTURE NUCLÉAIRE DE L'ATOME
23.
Section efficace de diffusion des particules . . . . . . . . . . . . . . .
. .
24.
Sondage des atomes par des électrons . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
25.
Propriétés des particules a . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26.
Théorie de diffusion des particules a . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
27.
Vérification expérimentale de la formule de Rutherford . . . . . . . .
28.
Détermination de la charge du noyau . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
IV.
RAYONS X ET LEUR APPLICATION
À LA DÉTERMINATION DES CONSTANTES ATOMIQUES
29.
Rayons X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
30.
Absorption des rayons X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
31.
Diffusion des rayons X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
32.
Diffraction des rayons X par un réseau cristallin . . . . . . . . . . . .
.
33.
Réalisation expérimentale de la diffraction des rayons X . . . . . . .
34.
Détermination de la longueur d'onde
des raies spectrales de rayons X . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35.
Spectres de rayons X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
36.
Loi de Moseley . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
37.
Détermination de la longueur d'onde absolue des rayons X . . . . .
38.
Détermination du nombre d'Avogadro
et de la charge de l'électron . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39.
Charge massique de l'électron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . .
V.
STRUCTURE DE L'ATOME ET PHYSIQUE CLASSIQUE
MÉCANIQUE
CLASSIQUE ET STRUCTURE DE L'ATOME
40.
Modèles d'atomes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
41.
Loi de conservation de l'énergie en mécanique . . . . . . . . . . . . .
. .
42.
Diagrammes de potentiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
43.
Loi de conservation de l'impulsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
44.
Collisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
45.
Centre de masse (d'inertie) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
46.
Oscillateur linéaire harmonique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .
47.
Représentation des oscillations sous forme complexe . . . . . . . . . .
48.
Décomposition spectrale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
49.
Forces centrales. Énergie cinétique en coordonnées polaires
. . . .
50.
Mouvement dans un champ de forces centrales . . . . . . . . . . . . . . .
51.
Le problème de Kepler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
52.
Particule a dans le champ du noyau a . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
53.
Masse réduite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
54.
Coordonnées généralisées. État du système . . . . . . . . . . . . .
. . . . .
55.
Fonction de Lagrange. Équations de Lagrange . . . . . . . . . . . . . . .
.
56.
Application des équations de Lagrange au problème du
mouvement dans un champ de forces centrales
. . . . . . . . . . . . . . .
57.
Impulsions généralisées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
58.
Équations canoniques de Hamilton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
59.
Contenu physique de la fonction de Hamilton . . . . . . . . . . . . . . .
.
60.
Coordonnées cycliques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
61.
Crochets de Poisson. Lois de conservation . . . . . . . . . . . . . . . .
. .
62.
Mouvement dans un champ électromagnétique . . . . . . . . . . . . . . .
63.
Mécanique des particules rapides. Transformations de Lorentz
64.
Fondements de la dynamique relativiste de la particule . . . . . . . .
65.
De la relation entre la masse et l'énergie . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .
THÉORIE CLASSIQUE
DU RAYONNEMENT
ÉLECTROMAGNÉTIQUE
66.
Centres élémentaires d'émission de la lumière . . . . . . . . . . . .
. . .
67.
Rayonnement électromagnétique d'un oscillateur linéaire . . . . . . .
68.
Rayonnement total et moyen de l'oscillateur . . . . . . . . . . . . . . .
. .
69.
Spectre électromagnétique d'un oscillateur non harmonique . . . . .
70.
Amortissement des oscillations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .
71.
Frottement de rayonnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . .
72.
Intégrale de Fourier et spectre continu . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
73.
Largeur naturelle des raies spectrales . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
74.
Autres exemples de développement spectral
des processus non périodiques . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
75.
Modèle planétaire de l'atome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . .
76.
Moment magnétique orbital et théorème de Larmor . . . . . . . . . . . .
77.
Effet Zeeman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
78.
Effet Zeeman. Cas général . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
79.
Rayonnement Vavilov - Cerenkov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
VI.
RAYONNEMENT DU CORPS NOIR
ET HYPOTHÈSE DU QUANTUM D'ÉNERGIE
80.
Physique classique et problème du rayonnement thermique . . .
. .
81.
Rayonnement équilibré dans une enceinte close . . . . . . . . . . . . .
.
82.
Loi de Kirchhoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
83.
Lois de rayonnement d'un corps noir théorique . . . . . . . . . . . . . .
.
84.
Étude expérimentale des lois du rayonnement thermique . . . . . . . .
85.
Théorème d'équipartition de l'énergie
suivant les degrés de liberté . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
86.
La formule de Rayleigh - Jeans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .
87.
" Catastrophe ultraviolette " . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
88.
Formule de Planck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
89.
Hypothèse du quantum d'énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .
VII.
NIVEAUX D'ÉNERGIE DES ATOMES
90.
Modèle planétaire de l'atome et postulats quantiques de Bohr . . .
91.
Expériences de Franck et de Hertz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
92.
Collision élastique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
93.
Collisions inélastiques. Potentiels critiques . . . . . . . . . . . . . .
. . .
94.
Perfections apportées à la méthode expérimentale . . . . . . . . . . .
.
95.
Détermination simultanée de tous les niveaux d'excitation . . . . . .
96.
Mesure des potentiels d'ionisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
97.
Rayonnement des atomes excités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .
98.
Émission spontanée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
99.
Absorption et émission forcée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
100.
Planck d'après Einstein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
101.
Propriétés des émissions induites . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .
102.
Sources lumineuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
VIII.
SÉRIES SPECTRALES ET NIVEAUX D'ÉNERGIE
DE L'HYDROGÈNE ATOMIQUE
103.
Série de Balmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
104.
Séries de Lyman, de Paschen, etc.
Formule généralisée de Balmer
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
105.
Termes spectraux. Principe de combinaison . . . . . . . . . . . . . . . .
106.
Quantification des orbites circulaires . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
107.
Théorie de Bohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
108.
Série de Pickering et spectres des ions hydrogénoïdes . . . . . . . .
109.
Application de la théorie précédente.
Découverte de l'isotope lourd de
l'hydrogène . . . . . . . . . . . . . . .
110.
Détermination spectroscopique
de la charge massique de l'électron
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
111.
Diagrammes des niveaux d'énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
112.
Spectre continu limite de l'atome d'hydrogène . . . . . . . . . . . . . .
.
113.
Quantification de l'atome hydrogénoïde
suivant Bohr et Sommerfeld . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
114.
Principe de correspondance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
115.
Crise de la théorie de Bohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . .
IX.
QUANTA DE LUMIÈRE
116.
Fluctuations du champ de radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
117.
Effet photoélectrique et relation d'Einstein . . . . . . . . . . . . . .
. . .
118.
Vérification expérimentale de la relation d'Einstein . . . . . . . . . .
119.
Longueur d'onde limite du spectre continu de rayons X . . . . . . . .
120.
Détermination précise de la constante de Planck . . . . . . . . . . . .
.
121.
Autres expériences
dégageant la nature corpusculaire de la lumière
. . . . . . . . . . . . .
122.
Fluctuations du flux lumineux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .
123.
Diffusion des rayons X (théorie ondulatoire) . . . . . . . . . . . . . .
.
124.
Effet Compton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
125.
Théorie élémentaire de l'effet Compton . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
126.
Les électrons de recul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
127.
Événements élémentaires de diffusion et lois de conservation
128.
Confirmation expérimentale de l'applicabilité des lois de
conservation
aux événements élémentaires de
diffusion . . . . . . .
129.
Effet Mössbauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
130.
Quelques applications de l'effet Mössbauer . . . . . . . . . . . . . . .
.
X.
ONDES ET PARTICULES
131.
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
132.Onde
monochromatique plane dans un milieu homogène . . . . . . .
133.
Équation d'onde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
134.
Superposition d'ondes planes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
135.
Paquet d'ondes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
136.
Vitesses de phase et de groupe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
137.
Dualité onde-corpuscule. Réfraction de la lumière . . . . . . . . . . .
138.
Dualité onde-corpuscule. Effet Doppler . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .
139.
Dualité onde-corpuscule. Réseau de diffraction . . . . . . . . . . . . .
140.
Hypothèse de de Broglie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . .
141.
Propriétés des ondes de de Broglie . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
142.
Confirmation expérimentale de l'hypothèse de de Broglie.
Méthode de
Bragg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .
143.
Réfraction des ondes électroniques
et potentiel intérieur du métal
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
144.
Confirmation expérimentale de l'hypothèse de de Broglie.
Méthodes de
Laue et de Debye - Scherrer . . . . . . . . . . . . . . . . . .
145.
Phénomènes d'interférences
avec des faisceaux moléculaires et des
neutrons . . . . . . . . . . . . .
146.
Paquet d'ondes et particule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . .
147.
Interprétation statistique des ondes de de Broglie . . . . . . . . . . .
.
148.
Relations d'incertitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
149.
Détermination de la position
et de l'impulsion de la microparticule
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
150.
Interprétations erronées des relations d'incertitude . . . . . . . . . .
.
151.
Relations d'incertitude et principe de causalité . . . . . . . . . . . .
. .
XI.
ÉQUATION DE SCHRÖDINGER
152.
Équation de Schrödinger et contenu physique de ses solutions
153.
Réflexion et franchissement d'une barrière de potentiel . . . . . . .
154.
Barrière de potentiel de largeur finie . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
155.
Vibration d'une corde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
156.
Particule dans une boite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
157.
Électron dans un puits de potentiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
158.
Oscillateur linéaire harmonique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
159.
États normal et excités de l'oscillateur linéaire . . . . . . . . . . .
. . .
160.
Oscillateurs couplés. Forces de Van der Waals . . . . . . . . . . . . .
161.
Particule dans une boite à trois dimensions . . . . . . . . . . . . . . .
. .
ANNEXES
1.
Calcul des valeurs moyennes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
2.
Distribution de Boltzmann dans le cas de systèmes quantiques . . . .
3.
A propos de la théorie classique de l'effet Zeeman . . . . . . . . . . .
. .
4.
Formule de la fluctuation quadratique moyenne . . . . . . . . . . . . . .
.
5.
Orthogonalité et normalisation
des fonctions propres de l'oscillateur . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
6.
Théorème du viriel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
INDEX
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
