Introduction à la chimie quantique PDF

L’optique inclut l’étude de la dispersion de la lumière. L’optique est la branche de la physique qui introduction à la chimie quantique PDF de la lumière, de son comportement et de ses propriétés, du rayonnement électromagnétique à la vision en passant par les systèmes utilisant ou émettant de la lumière.


Cet ouvrage est destiné aux étudiants de Master et aux chimistes souhaitant s’initier aux modèles théoriques simples permettant de faire des prédictions sans faire appel au calcul intensif. Principalement centré sur la théorie des orbitales moléculaires, il aborde également la théorie de la liaison de valence et les ponts existant entre ces deux théories. La théorie de Hückel, les diagrammes de corrélation de Woodward-Hoffmann et le modèle des orbitales frontières y sont présentés, ainsi qu’une méthode simple permettant d’obtenir la forme des orbitales moléculaires de composés élémentaires, avec le souci constant de toujours préférer le graphe et la compréhension visuelle aux calculs numériques. Le domaine d’application de ces modèles s’étend de la chimie organique à la chimie des complexes de métaux de transition, dont les principes de base sont exposés.

La plupart des phénomènes optiques peuvent être expliqués en utilisant la description électromagnétique classique. Cependant, cette description, bien que complète, est souvent difficile à appliquer en pratique : on utilise plus souvent des modèles simplifiés. Certains phénomènes dépendent du fait que la lumière possède à la fois des propriétés corpusculaires et des propriétés ondulatoires. L’explication de ces effets est possible grâce à la mécanique quantique. Lorsqu’on considère la lumière comme une particule, on peut la modéliser comme un ensemble de photons. L’optique trouve des applications et est étudiée dans beaucoup de domaines, incluant l’astronomie, différents champs de l’ingénierie, la photographie ou encore la médecine. Historiquement, l’optique, apparaît dès l’Antiquité, puis est développée par les érudits musulmans dont des Perses.

L’optique géométrique propose une analyse de la propagation de la lumière basée sur des principes simples : la propagation rectiligne et le retour inverse. Einstein sur la nature corpusculaire de la lumière donneront naissance au photon et à l’optique quantique. Les physiciens sont alors contraints d’admettre que la lumière présente à la fois les propriétés d’une onde et d’un corpuscule. Snell-Descartes pour la réflexion et la réfraction. Elle donne de bons résultats tant que l’on ne cherche pas à modéliser des phénomènes liés à la polarisation ou aux interférences et qu’aucune dimension du système n’est comparable ou inférieure à la longueur d’onde de la lumière utilisée.

De plus, dans le cadre de l’approximation de Gauss, l’optique géométrique donne des relations mathématiques linéaires permettant l’usage d’outils mathématiques tels que les matrices et la systématisation des calculs par ordinateur. Les calculs reposent alors sur la somme des amplitudes d’ondes sinusoïdales qui se superposent, somme qui, suivant le déphasage, peut conduire à un résultat nul. Il faut ensuite considérer qu’il s’agit d’une onde transversale, si l’on veut interpréter les phénomènes de polarisation. Enfin, Maxwell permettra de comprendre que les ondes lumineuses ne sont que des ondes électromagnétiques caractérisées par un domaine de longueurs d’onde qui les rend visibles pour l’homme. Dans ces contextes, c’est une méthode intermédiaire entre l’optique géométrique, qui ignore les effets ondulatoires, et l’optique ondulatoire qui est une théorie physique exacte. Cette approximation consiste à utiliser les rayons de l’optique géométrique pour estimer les champs sur une surface puis intégrer ces champs sur toute la surface éclairée pour déterminer les champs transmis et réfléchis. Dans les domaines optiques et radiofréquences, cette approximation est utilisée pour calculer les effets d’interférences et de polarisation et estimer les effets de diffraction.

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