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Physique quantique : Fondements
H
N
N
H
H
H
d
d
H
H
Fig. 5.11 – Les deux configurations de la molécule d’ammoniac.
possibles de cette molécule sont très variés : elle peut effectuer des mouvements
de translation et de rotation dans l’espace, les atomes peuvent vibrer autour
de leur position d’équilibre, les électrons peuvent se trouver dans des états
excités. Une fois fixés les degrés de liberté de translation, rotation et vibration
pour la molécule dans son état fondamental électronique, il reste encore deux
configurations possibles pour la molécule en rotation
10 autour de son axe de
symétrie, qui sont symétriques l’une de l’autre par réflexion par rapport à un
plan (figure 5.11). Pour passer d’une configuration à l’autre, l’atome d’azote
doit traverser le plan des atomes d’hydrogène. Ceci est possible grâce à un
effet tunnel, que nous expliquerons au § 12.4.5. Dans ce qui suit, nous allons
nous intéresser uniquement à ces deux configurations, ce qui est justifié en
raison des énergies mises en jeu (cf. la note 11). Comme dans le cas de la
molécule d’éthylène, nous utiliserons pour décrire ces deux configurations un
espace des états à deux dimensions : la molécule dans l’état 1 (resp. 2) de
la figure 5.11 sera décrite par le vecteur de base |ϕ 1 (resp. |ϕ 2 ). Si l’atome
d’azote ne pouvait jamais franchir le plan des atomes d’hydrogène, l’énergie
des états |ϕ 1 et |ϕ 2 serait identique, égale à E 0 . Mais il existe une amplitude
10. L’importance de cette rotation pour générer deux configurations différentes est soulignée par Feynman ; dans les exposés qui ont repris ultérieurement sa présentation originale,
ce mouvement de rotation a souvent été oublié. Mais si cette rotation est absente, on passe
continûment d’une configuration à l’autre par une rotation dans l’espace !
Physique quantique : Fondements
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Fig. 5.11 – Les deux configurations de la molécule d’ammoniac.
possibles de cette molécule sont très variés : elle peut effectuer des mouvements
de translation et de rotation dans l’espace, les atomes peuvent vibrer autour
de leur position d’équilibre, les électrons peuvent se trouver dans des états
excités. Une fois fixés les degrés de liberté de translation, rotation et vibration
pour la molécule dans son état fondamental électronique, il reste encore deux
configurations possibles pour la molécule en rotation
10 autour de son axe de
symétrie, qui sont symétriques l’une de l’autre par réflexion par rapport à un
plan (figure 5.11). Pour passer d’une configuration à l’autre, l’atome d’azote
doit traverser le plan des atomes d’hydrogène. Ceci est possible grâce à un
effet tunnel, que nous expliquerons au § 12.4.5. Dans ce qui suit, nous allons
nous intéresser uniquement à ces deux configurations, ce qui est justifié en
raison des énergies mises en jeu (cf. la note 11). Comme dans le cas de la
molécule d’éthylène, nous utiliserons pour décrire ces deux configurations un
espace des états à deux dimensions : la molécule dans l’état 1 (resp. 2) de
la figure 5.11 sera décrite par le vecteur de base |ϕ 1 (resp. |ϕ 2 ). Si l’atome
d’azote ne pouvait jamais franchir le plan des atomes d’hydrogène, l’énergie
des états |ϕ 1 et |ϕ 2 serait identique, égale à E 0 . Mais il existe une amplitude
10. L’importance de cette rotation pour générer deux configurations différentes est soulignée par Feynman ; dans les exposés qui ont repris ultérieurement sa présentation originale,
ce mouvement de rotation a souvent été oublié. Mais si cette rotation est absente, on passe
continûment d’une configuration à l’autre par une rotation dans l’espace !