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Libres Savoirs >> Physique, optique >> Physique
Responsables :

Pascal Debu
  
Philippe Mine
  


Niveau : Graduate

Langue du cours : Français

Période : Automne

Nombre d'heures : 37

Crédits ECTS : 3
SGS_S2833 Atomes - Lasers
Ressources Pédagogiques :
Objectifs: Le but essentiel de ce cours est tout d'abord de donner une compréhension précise de la structure de l'atome et de la molécule. Ces bases permettent d'étudier ensuite de façon détaillée le fonctionnement et les principales applications du laser. Les phénomènes étudiés sont également à la base de nombreuses techniques expérimentales utilisées dans les méthodes de recherche , de contrôle industriel, de biologie et de médecine : spectroscopies infrarouge et ultraviolette, effet Raman, résonance magnétique, métrologie, imagerie.
Prolongements
Ce cours est orienté vers l'option physique-matériaux. Il devrait intéresser les élèves qui souhaitent avoir un solide aperçu des atomes et des lasers couramment utilisés dans des laboratoires de recherche ou dans l'industrie. Il facilite également la compréhension des cours de physique du solide (4e semestre), de physique nucléaire (5e semestre).
Méthodes pédagogiques
Les tendances de cet enseignement sont partagées entre le souci de tenir un niveau pédagogique relativement élevé et le souci d'aller jusqu'aux applications. L'horaire se divise en cours, séances d'exercices et exposés choisis par les élèves parmi de nombreux sujets proposés. Le contrôle fait intervenir un examen oral et une évaluation des exposés.



Programme: Physique atomique
1) Mécanique quantique : spectroscopie, moment cinétique, harmoniques sphériques.
2) Atome d'hydrogène non relativiste : équation de Schrödinger, dégénérescence des niveaux.
3) Atome d'hydrogène relativiste : perturbations stationnaires, interaction spin-orbite.
4) Addition de moments cinétiques : effet Zeeman, effet Lamb, structure hyperfine.
5) Atome à deux électrons : particules identiques, atome d'hélium.
6) Atome à plusieurs électrons : configurations électroniques, atomes alcalins.
7) Résonance magnétique : RMN, applications biomédicales, imagerie.
8) Horloges atomiques : pompage optique, horloges à hydrogène, à rubidium, à césium, atomes ultrafroids.
Lasers
1) Concepts généraux : principes de fonctionnement, éléments d'un laser.
2) Interaction photon-atome : perturbations dépendantes du temps, coefficients d'Einstein, quantification du champ électromagnétique.
3) Milieu amplificateur de rayonnement : largeur de raie, équations d'évolution.
4) Résonateurs optiques : cavité Fabry-Pérot, propriétés des faisceaux gaussiens.
5) Fonctionnement des lasers : pompages optique, électronique, chimique; lasers continus et pulsés.
6) Types de lasers : lasers à gaz, à solides, à colorants, à semi-conducteurs, à électrons libres, lasers X.
7) Applications : holographie, communications optiques, stockage de données, lasers de puissance, fusion contrôlée, ophtalmologie.

Niveau requis : Une bonne connaissance du cours de Mécanique quantique du tronc commun suffit pour suivre le cours "Atomes-Lasers".

Dernière mise à jour : vendredi 25 mai 2012

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