Les modes propres de systèmes complexes pour décrire la dynamique d'un système moléculaire en terme de modes normaux de vibration.
L'absorption de la lumière (infra-rouge) par les molécules et le lien avec l'effet de serre atmosphèrique.
La lumière comme onde électromagnétique, son interaction avec la matière et les radiations thermiques.
Description quantique de la lumière et de la matière (quanton).
Donner des éléments de physique qui font le lien entre les cours généraux de physique et de mathématique (B1) et la formation en chimie (modes propres et modes de vibrations moléculaires, électromagnétisme et lumière, chimie quantique).
La 1ere partie du cours est consacrée à dynamique des systèmes couplés. Les modes de vibrations moléculaires sont modélisés par des systèmes harmoniques couplés (sur base du cours de mécanique de B1) à travers les exemples des molécules diatomiques et triatomiques.Une généralisation aux systèmes plus complexe est présentée. La molécule de CO2 est plus particulièrement abordée en lien avec son importance dans l'effet de serre atmosphèrique.
La 2e partie est consacrée à la lumière modélisée comme une onde électromagnétique à partir des notions vue en électricité (B1). L'interaction de la lumière avec la matière est présentée et les fonctions de réponses électriques et magnétiques décrites. Enfin, la radiation thermique d'un corps est analysée (corps noir).
La 3e partie est une introduction à la mécanique quantique. Les notions de quanta et de fonction d'onde sont introduites. Les relations d'incertitudes de Heisenberg et l'équation de Schrödinger sont données. Le cours se termine par la résolution de problèmes simples de mécanique quantique (potentiel contant par partie à 1D).
Les modes propres de systèmes couplés : Rappels (Force, énergie, Lois de Newton) - Le potentiel de Coulomb (simple, écranté, solide ionique (Madelung)) ) - Le potentiel interatomique et l'approximation harmonique - Coordonnées généralisées et degrès de liberté - Modes propres de vibrations moléculaires ) - L'effet de serre atmosphèrique (1)
La lumière comme onde éléctromagnétique. Les ondes électromagnétique comme solution des équations de Maxwell - Ondes planes et polarisation - L'interaction lumière - matière - Le rayonnement thermique - L'effet de serre atmosphèrique (2)
Physique quantique : Les photons et les quantons - Le paquet d'ondes et les inégalités d'Heisenberg - Postulats de la physique quantique - Applications au potentiel 1D (quantification et effet tunnel)
Cours magistral. Séances d’exercices (TPs/TDs) avec participation des étudiants.
Examen oral (théorie et exercices) avec préparation écrite en session.
La répartition est de 2/3 de la note finale pour la partie théorique et le 1/3 restant pour les exercices (TPs/TDs).
Syllabus
| Formation | Programme d’études | Bloc | Crédits | Obligatoire |
|---|---|---|---|---|
| Bachelier en sciences chimiques | Standard | 0 | 4 | |
| Bachelier en sciences chimiques | Standard | 2 | 4 |