Physique quantique. Relation de Planck-Einstein, impulsion d'un photon. Fonction d'onde pour une particule matérielle, densité de probabilité relative aux mesures de position. Onde de de Broglie pour une particule libre. Diffraction d'une particule par une bi-fente (description qualitative). Équation de Schrödinger. État stationnaire, équation de Schrödinger indépendante du temps. Paquet d'ondes, densité de probabilité relative aux mesures d'impulsion, cas du paquet gaussien, étalement du paquet. Inégalité d'Heisenberg. Diffraction d'une particule par une fente.
Particule dans un potentiel constant par morceaux. Marche de potentiel, barrière de potentiel, effet Tunnel. Particule dans un puits de potentiel de hauteur infinie, quantification de l'énergie des états stationnaires. Superposition d'états stationnaires. Absorption ou émission d'un photon.
Thermodynamique statistique : notion de micro-états, loi de Boltzmann introduite par le modèle d'atmosphère isotherme d'un gaz parfait. Loi de Boltzmann pour un système dont les micro-états sont dénombrables (énoncé général). Calcul de l'énergie moyenne et de la variance, lien avec la capacité thermique. Application à un système de particules indépendantes à énergie quantifiée : deux états, infinité d'états d'énergies régulièrement échelonnées, particules dans un puits de potentiel infini. Comportement à haute température des systèmes quantiques. Système à énergie continue : théorème d'équipartition de l'énergie, application au gaz parfait monoatomique et diatomique. Modèle des solides avec champ moyen, capacité thermique, loi de Dulong et Petit. Modèle d'Einstein des solides.