X.
THÉORIE MOLÉCULAIRE CLASSIQUE
DES PHÉNOMÈNES OPTIQUES
1. Ondes électromagnétiques et structure moléculaire . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
2. Actions électromagnétiques créées par une particule chargée . . . .
. . . . . . .
3. Rayonnement du dipôle de Hertz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
4. Diffusion des ondes électromagnétiques par des électrons libres . . .
. . . . .
5. Extinction liée à la diffusion. Cas des rayons X . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
6. Propagation des ondes électromagnétiques dans un gaz ionisé . . . . .
. . . . .
7. Propagation des ondes électromagnétiques dans les métaux . . . . . . .
. . . . .
8. Forces et couples de radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
9. Milieux dispersifs artificiels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
10. Modèles atomiques et moléculaires classiques des propriétés optiques
Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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XI.
QUANTIFICATION DE L'ÉNERGIE RAYONNANTE
1. Effet photoélectrique des métaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
2. Quantification de l'énergie lumineuse. Les photons . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
3. Production des rayons X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
4. Effet Compton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
5. Création et annihilation de paires d'électrons . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
6. Ondes et photons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
7. Les relations d'incertitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
8. Complémentarité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
9. Groupes d'ondes. Décomposition spectrale . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
10. Polarisation de la lumière et photons . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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XII.
QUANTIFICATION DE L'ÉNERGIE ATOMIQUE
1. Les spectres d'émission et d'absorption de l'atome d'hydrogène . . . .
. . . . .
2. Les postulats de Bohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
3. Excitation électronique des atomes . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
4. Énergie d'ionisation des atomes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
5. Excitation thermique des atomes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
6. Excitation et ionisation des atomes par rayonnement . . . . . . . . . . .
. . . . . .
7. Généralités sur les interactions où interviennent des systèmes
quantifiés
8. Durée de vie moyenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
9. Largeur des raies spectrales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
10. Production des spectres atomiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
11. Cohérence et structure des sources lumineuses . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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XIII. PRINCIPES DE MÉCANIQUE ONDULATOIRE
1. Diffraction des particules matérielles . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
2. Ondes matérielles ou ondes de Broglie . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
3. Équation des ondes matérielles ou équation de Schrödinger . . . . . .
. . . . . .
4. Interprétation probabiliste de la fonction d'ondes . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
5. Onde associée au mouvement d'une particule libre . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
6. Principe de décomposition spectrale . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
7. Relations d'incertitude (Heisenberg) . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
8. Relations entre la mécanique ondulatoire et la mécanique newtonienne .
. .
9. Particules dans les champs de force . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
10. La particule encagée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
11. Ondes matérielles et ondes électromagnétiques . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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XIV.
ÉTATS STATIONNAIRES
DE QUELQUES SYSTÈMES ATOMIQUES
1. Le problème des deux corps en mécanique ondulatoire . . . . . . . . . .
. . . . .
2. Le rotateur diatomique rigide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
3. Le moment cinétique en mécanique quantique . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
4. L'oscillateur linéaire harmonique . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
5. L'atome d'hydrogène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
6. Étude de quelques états énergétiques de l'atome d'hydrogène . . . .
. . . . . . .
7. États stationnaires des atomes à plusieurs électrons . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
8. Détermination de la densité électronique d'un atome . . . . . . . . .
. . . . . . . .
Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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XV.
LES SPECTRES ATOMIQUES
1. Transitions spontanées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
2. Flux de rayonnement émis par un atome . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
3. Règles de sélection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
4. Spectres des atomes et des ions hydrogénoïdes . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
5. Spectres des atomes alcalins. Mise en évidence du nombre quantique l . .
.
6. Propriétés magnétiques de l'électron . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
7. Structure fine des raies spectrales et spin de l'électron . . . . . . .
. . . . . . . . .
8. Moment cinétique total. Nombre quantique interne j . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
9. Structure hyperfine des raies spectrales . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
10. Effet Zeeman normal. Mise en évidence du nombre quantique m . . . . . .
.
11. Effets Zeeman anormaux. Facteur de Landé . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
12. La structure électronique des atomes . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
13. Les spectres de rayons X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
14. Diffusion des rayons X par les atomes . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
15. Rayons g . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
XVI.
NOTIONS SUR LES SPECTRES MOLÉCULAIRES
1. Divers types de spectres moléculaires . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
2. Spectres de rotation pure des molécules diatomiques . . . . . . . . . .
. . . . . . .
3. Spectres de vibration-rotation des molécules diatomiques . . . . . . . .
. . . . .
4. Notions sur les spectres électroniques des molécules diatomiques . . .
. . . .
5. Diffraction des rayons X et des électrons par les molécules . . . . . .
. . . . . .
Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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XVII.
RÉFRACTION ET DIFFUSION
1. Action d'une onde électromagnétique sur un atome ou une molécule . . .
. . .
2. Polarisabilité atomique ou moléculaire . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
3. Réfraction de la lumière par un gaz transparent . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
4. Réflexion de la lumière par un gaz transparent . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
5. Diffusion moléculaire de la lumière par un gaz transparent . . . . . .
. . . . . .
6. Dispersion de réfraction des gaz et des vapeurs . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
7. Permittivité des gaz polaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
8. Réfraction et absorption par les corps condensés . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
9. Diffusion de la lumière par les corps condensés . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
XVIII.
ANISOTROPIES ET BIRÉFRINGENCES
1. Anisotropie des molécules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
2. Spectres de diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
3. Biréfringence des cristaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
4. Dichroïsme des cristaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
5. Biréfringences provoquées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
6. Biréfringence des solides par compression ou étirement . . . . . . . .
. . . . . .
7. Biréfringence électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
8. Biréfringence magnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
9. Biréfringence dynamique des liquides . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
10. Dichroïsme artificiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
11. Structure des milieux optiquement actifs . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
12. Dispersion rotatoire et dichroïsme circulaire . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
13. Théorie atomique du pouvoir rotatoire . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
14. Pouvoir rotatoire magnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
XIX.
ABSORPTION ET ÉMISSION STIMULÉE DU RAYONNEMENT
1. Transitions stimulées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Équilibre thermodynamique entre matière et rayonnement. Le corps noir
3. Lois du rayonnement par incandescence . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
4. Loi et régie de Kirchhoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
5. Théorie quantique du rayonnement thermique. Formule de Planck . . . . .
. .
6. Propriétés comparées de l'émission spontanée et de l'émission
stimulée
7. Application des phénomènes d'émission stimulée . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
XX.
NOTIONS DE SPECTROMÉTRIE
1. Buts et moyens de la spectrométrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
2. Sources de rayonnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
3. Séparation des radiations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .
4. Détection des rayonnements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
5. Appareils spectroscopiques à prismes et à réseaux . . . . . . . . . .
. . . . . . . .
6. Qualités d'un séparateur de radiations . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . .
7. Spectrométrie par transformation de Fourier . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
8. Spectrométrie à haute résolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
9. Mesure des longueurs d'onde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .
10. Exemple d'application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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APPENDICE E SUR LES GRANDEURS MOLÉCULAIRES
E1. Quelques données numériques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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E2. L'agitation thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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E3. Caractère statistique des théories moléculaires . . . . . . . . . . .
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E4. Les jets moléculaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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APPENDICE F OPÉRATEURS ET MÉCANIQUE QUANTIQUE
F1. Notion d'opérateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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F2. L'axiomatique quantique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Exercices
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Solutions des exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Bibliographie en langue française . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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