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Que l’homme contemple donc la nature entière dans sa haute et pleine majesté, qu’il éloigne sa vue des objets bas qui l’environnent. [...]

Qu’un ciron lui offre dans la petitesse de son corps des parties incomparablement plus petites, des jambes avec des jointures, des veines dans ces jambes, du sang dans ces veines, des humeurs dans ce sang, des gouttes dans ces humeurs, des vapeurs dans ces gouttes ; que, divisant encore ces dernières choses, il épuise ses forces en ces conceptions, et que le dernier objet où il peut arriver soit maintenant celui de notre discours ; il pensera peut-être que c’est là l’extrême petitesse de la nature. Je veux lui faire voir là-dedans un abîme nouveau.

Je lui veux peindre non seulement l’univers visible, mais l’immensité qu’on peut concevoir de la nature, dans l’enceinte de ce raccourci d’atome.

Blaise Pascal (Pensées)

La naissance de la théorie moderne de la physique atomique remonte à la découverte des raies spectrales, suivie du modèle de l’atome de Bohr et de la théorie des quanta.

Ainsi, en ce qui concerne les atomes et leurs nuages d’électrons, denommés parfois cortèges électroniques, on obtenait une meilleure description via ce que l’on a appelé le modèle atomique orbital.

En toute rigueur, il faudrait parler de physique atomique et moléculaire, comme un tout, sachant que l’atome peut être considéré à l’état isolé ou bien lié à d’autres atomes.

De par l’usage, la physique atomique c’est plutôt l’étude de l’atome célibataire :

  • ses niveaux d’énergie, liés aux mouvements internes ;
  • ses fonctions d’ondes, liées à sa forme (orbitales) ;
  • ses interactions avec des champs extérieurs,
    • champs magnétiques ou électriques,
    • statiques ou oscillants (rayonnements électromagnétiques, optiques...,
    • processus d’absorption et d’émission, diffusion, photo-ionisation...

→ Voir aussi la note de rédaction en bas de la page Physiques atomique, moléculaire et nucléaire.

I. Modèle atomique de Bohr-Sommerfeld
Le modèle de Bohr et le modèle de Sommerfeld. Moment cinétique, moment magnétique et spin. Règles d'organisation du cortège électronique, principe de Pauli. L'atome et le photon, interactions. Vers les antiparticules.
II. Ordres de grandeurs atomiques
Distance radiale. Énergie électronique : niveaux, énergies de transitions. Courbe d'énergie moléculaire. Mouvements nucléaires : vibration, rotation. Appendice aux ordres de grandeur.
III. Théorie des perturbations (1) Méthodes de calcul (notations classiques)
Résolution de l'équation de Schrödinger par la méthode des perturbations. Perturbations indépendantes et dépendantes du temps. Valeurs propres non dégénérées et dégénérées. Exemple d'une perturbation de forme périodique.
IV. Théorie des perturbations (2) Aperçu avec les notations de Dirac
Perturbations indépendantes du temps. Méthodologie : valeur propre non dégénérée, valeur propre dégénérée. Perturbations dépendantes du temps (exemple de la perturbation en échelon).
V. Théorie des perturbations (3) L'énergie potentielle en tant que perturbation
Puits de potentiel à 3 dimensions. Cas des grandes énergies.
VI. Mouvement dans un champ central symétrique
Mouvement dans un champ central symétrique. Mouvement dans un champ coulombien. Notions d'états liés et d'états libres.
VII. Atome d'hydrogène (1)
Système à deux particules. L'atome d'hydrogène : équation radiale, équation sans dimension. Spectres de l'hydrogène, états stationnaires. Atomes hydrogénoïdes.
VIII. Atome d'hydrogène (2)
Position du problème. Structure fine et structure hyperfine. Un exemple pratique de construction du spectre.
IX. Effet Compton. Effet photoélectrique
L'effet Compton : un constat et une expérience. L'effet photoélectrique : principe, discussion et calculs pratiques. Planck, Einstein, de Broglie et l'effet photoélectrique.
X. Effet Stark. Effet Zeemann
Effet Stark. Théorie des perturbations. Effet Zeemann. Considérations expérimentales et théoriques.

Article en cours de relecture :

  • VIII. Atome d’hydrogène relativiste

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