C4 (Mécanique quantique)

tableau_spectrehydrogene

Remarque : Attention, savoir répondre correctement à ce quiz est nécessaire mais n’est en rien suffisant ! S’entraîner à résoudre les exercices vus en TD, ainsi que la connaissance en profondeur du cours (définitions, démonstrations, remarques…) est évidemment indispensable.

[rapid_quiz question= »Plus la longueur d’onde d’un photon diminue, plus l’énergie qu’il transporte augmente. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »

    \[E=h\\nu=\\frac{hc}{\\lambda}\]

« ]
[rapid_quiz question= »La masse d’un photon étant nulle, sa quantité de mouvement l’est également. » answer= »FAUX » options= »VRAI|FAUX » notes= »La définition de la quantité de mouvement par

    \[\\overrightarrow{p}=m\\overrightarrow{v}\]

est valable uniquement pour les particules matérielles (masse non nulle, donc pas le photon). Pour le photon on a

    \[\\overrightarrow{p}=\\hbar \\overrightarrow{k} = \\hbar \\frac{2\\pi}{\\lambda}\\overrightarrow{u}=\\frac{h}{\\lambda}\\overrightarrow{u}\]

(où

    \[\\overrightarrow{u}\]

est le vecteur unitaire dirigé dans le sens de l’onde lumineuse). »]
[rapid_quiz question= »Si on multiplie par deux la vitesse d’un électron non relativiste, on divise par deux sa longueur d’onde. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »

    \[p=\\frac{h}{\\lambda}\\Longleftrightarrow\\lambda=\\frac{h}{p}=\\frac{h}{mv}\]

« ]
[rapid_quiz question= »La fonction d’onde

    \[\\Psi(x,y,z,t)\]

représente la probabilité de trouver la particule au point

    \[(x,y,z)\]

à l’instant

    \[t\]

. » answer= »FAUX » options= »VRAI|FAUX » notes= »Le module au carré de la fonction d’onde

    \[\\Psi\]

représente une densité de probabilité. La probabilité de trouver la particule dans un volume

    \[dV=dxdydz\]

autour du point

    \[(x,y,z)\]

est donnée par

    \[dP=\\left\\lvert \\Psi(x,z,y,t) \\right\\rvert^2 dV\]

« ]
[rapid_quiz question= »Dans une expérience d’interférences (tyype fentes d’Young) avec des particules quantiques, des particules préparées de manière rigoureusement identiques ne seront pas forcément détectées en un même point de l’écran après passage par le dispositif interférentiel. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »C’est l’indéterminisme quantique, par opposition au déterminisme classique. En physique classique pour un même problème avec les mêmes conditions initiales, l’évolution est fixée (déterminée). En physique quantique, il y a une notion de probabilité, donc de hasard, au fondement même de la théorie. »]
[rapid_quiz question= »Le caractère ondulatoire d’une particule ne peut être révélé dans une expérience d’interférences quantiques, que si le nombre de particules envoyées sur le dispositif interférentiel est suffisamment grand. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »On voit alors apparaître la figure d’interférences petit à petit. »]
[rapid_quiz question= »On peut choisir arbitrairement l’énergie totale d’une particule quantique confinée. » answer= »FAUX » options= »VRAI|FAUX » notes= »L’énergie mécanique d’une particule confinée dans une région de l’espace ne peut prendre que des valeurs discrètes bien déterminées (on parle de quantification de l’énergie, d’où la théorie de la Physique QUANTIQUE tire son nom), contrairement à la physique classique où l’énergie peut prendre n’importe quelle valeur, de manière continue. »]
[rapid_quiz question= »La relation d’indétermination de Heisenberg n’est pas compatible avec la description d’une particule par une trajectoire, comme en mécanique classique. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »La notion de trajectoire suppose que l’on puisse connaître à chaque instant la position

    \[\\overrightarrow{OM}(t)\]

et la vitesse

    \[\\overrightarrow{v}(t)\]

 (pour reconstituer l’ensemble de la trajectoire) avec une précision infinie. Or cela est interdit par la relation d’indétermination de Heisenberg. »]
[rapid_quiz question= »Si l’on décrit un électron par un état quantique associé à une vitesse

    \[\\overrightarrow{v}\]

, alors la position de l’électron est totalement indéterminée dans cet état quantique. » answer= »VRAI » options= »VRAI|FAUX » notes= »D’après la relation d’indétermination de Heisenberg. »]