Êtes-vous un étudiant de l'EPFL à la recherche d'un projet de semestre?
Travaillez avec nous sur des projets en science des données et en visualisation, et déployez votre projet sous forme d'application sur Graph Search.
Concept
Particule dans une boîte
Résumé
En physique, la particule dans une boîte (ou puits de potentiel carré) est une représentation simple d'un système relevant de la mécanique quantique. On étudie une particule confinée dans une région finie de l'espace grâce à des murs de potentiel infini aux bords de cette région. La particule n'est soumise à aucune force à l'intérieur de la boîte, mais y est retenue par une force infinie aux bords. C'est une situation similaire à un gaz confiné dans un contenant. Pour simplifier, le cas unidimensionnel sera premièrement traité. On en déduira les équations des cas bi- et tridimensionnel.
La solution de l'équation de Schrödinger pour une particule dans le problème d'une boîte révèle des comportements quantiques qui sont en accord avec l'expérience, mais contraires aux prédictions de la mécanique classique. C'est une illustration utile puisque ce comportement n'est pas « forcé » par le système, il provient naturellement des conditions initiales.
Le comportement quantique d'une particule libre dans une boîte consiste en:
La quantification de l'énergie - La particule ne peut prendre que certaines valeurs d'énergie bien définies (discrétisation de l'énergie). (C'est différent du résultat d'un système similaire en mécanique classique où le système pourrait théoriquement prendre toutes les valeurs continues d'énergie possibles entre les deux bornes.)
Un état fondamental d'énergie non nulle - L'énergie la plus basse est strictement supérieure à la valeur du plus bas potentiel.
Nœuds - À l'inverse de la mécanique classique, l'équation de Schrödinger prédit que certains états possèdent des nœuds, donnant lieu à des positions où la particule ne peut pas être trouvée.
La réalisation est souvent effectuée à l'aide de la croissance de cristaux sur un substrat semiconducteur (Silicium, GaAs ...).
On obtient ainsi une sorte d'atome artificiel, bien plus grand en fait (~100x), mais dont on peut à loisir choisir les raies d'absorption (couleur et propriétés physiques).
Source officielle
À propos de ce résultat
Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.
Proximité ontologique
Cours associés (24)
PHYS-206: Physics IV
Ondes et introduction à la relativité restreinte.
PHYS-426: Quantum physics IV
Introduction to the path integral formulation of quantum mechanics. Derivation of the perturbation expansion of Green's functions in terms of Feynman diagrams. Several applications will be presented,
PHYS-100: Advanced physics I (mechanics)
La Physique Générale I (avancée) couvre la mécanique du point et du solide indéformable. Apprendre la mécanique, c'est apprendre à mettre sous forme mathématique un phénomène physique, en modélisant l
Séances de cours associées (84)
La Partition dans une boîte
Couvre la particule dans une boîte, en discutant des fonctions d'onde et des niveaux d'énergie.
Mécanique quantique : Particules dans une boîte
Couvre la mécanique quantique d'une particule dans une boîte confinée et ses niveaux d'énergie.
Mécanique quantique : systèmes d'État
Couvre les fondamentaux de la mécanique quantique, se concentrant sur les systèmes d'état et les mesures observables.
Publications associées (104)