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Équation de Schrödinger

1926
  • Erwin Schrödinger
Espace de travail d'un physicien avec l'équation de Schrödinger et des documents sur la mécanique quantique.

Il s'agit d'une équation fondamentale de la mécanique quantique qui décrit comment l'état quantique d'un système physique évolue dans le temps. Il s'agit d'une équation linéaire différentielle partielle pour la fonction d'onde, [latex]\Psi(x, t)[/latex]. La version dépendant du temps est [latex]i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\Psi = \hat{H}\Psi[/latex], où [latex]\hat{H}[/latex] est l'équation de la fonction d'onde. Hamiltonien représentant l'énergie totale du système.

L'équation de Schrödinger est l'équivalent en mécanique quantique de la deuxième loi de Newton en mécanique classique. mécanique. Alors que la loi de Newton prédit la trajectoire d'une particule, l'équation de Schrödinger prédit le comportement futur de la fonction d'onde d'un système. La fonction d'onde, [latex]\Psi[/latex], est une amplitude de probabilité à valeur complexe, et le carré de sa magnitude, [latex]|\Psi|^2[/latex], donne la densité de probabilité de trouver la particule à une position et à un moment donnés. L'équation se présente sous deux formes principales : dépendante du temps et indépendante du temps.

L'équation de Schrödinger dépendante du temps (TDSE), [latex]i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\Psi(x, t) = \hat{H}\Psi(x, t)[/latex], décrit un système évoluant dans le temps. L'équation de Schrödinger indépendante du temps (TISE), [latex]\hat{H}\Psi(x) = E\Psi(x)[/latex], est utilisée pour les systèmes dans un état stationnaire, où l'énergie [latex]E[/latex] est constante. La résolution de la TISE pour un potentiel donné permet d'obtenir les valeurs propres d'énergie autorisées ([latex]E[/latex]) et les fonctions propres d'énergie correspondantes ([latex]\Psi[/latex]), qui représentent les états stables du système, tels que les orbitales électroniques d'un atome. L'opérateur hamiltonien [latex]\hat{H}[/latex] est construit à partir de l'expression classique de l'énergie totale (cinétique et potentielle) en remplaçant les variables classiques par leurs opérateurs quantiques correspondants. Pour une seule particule non relativiste, [latex]\hat{H} = -\frac{\hbar^2}{2m}\nabla^2 + V(x, t)[/latex].

UNESCO Nomenclature: 2210
- Physique quantique

Type

Système abstrait

Perturbation

Révolutionnaire

Utilisation

Une utilisation répandue

Précurseurs

  • Mécanique hamiltonienne (1833)
  • L'hypothèse de la dualité onde-particule de De Broglie (1924)
  • Mécanique matricielle (Heisenberg, 1925)
  • Équations d'ondes classiques

Applications

  • prédiction des orbitales atomiques et moléculaires (chimie quantique)
  • conception de dispositifs semi-conducteurs
  • modélisation des réactions nucléaires
  • comprendre la supraconductivité
  • conception d'algorithmes informatiques quantiques

Brevets :

NA

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En rapport avec : Équation de Schrödinger, fonction d'onde, opérateur hamiltonien, état quantique, équation aux dérivées partielles, mécanique quantique, amplitude de probabilité, niveaux d'énergie.

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