Auteur/autrice : Benoît Delcourt

Ex-professeur d'Université à Paris XI, centre d'Orsay. Spécialité de recherche: la physique expérimentale des particules élémentaires. Après une thèse sur la photoproduction du méson éta, j'ai participé aux expériences sur les anneaux de collision ACO et DCI, puis sur une expérience d'annihilation p-pbar au CERN, enfin à l'epérience H1 à Hambourg. Je tiens à rendre hommage à mes maîtres, aujourd'hui disparus: Jean Pérez-Y-Jorba et Jean-Claude Bizot.

Direct access of the 9 applications.

Each of the 9 applications on this site can be downloaded separately. It is more efficient to download them all at the same time. This is made possible by the « packaging » in Java: the Java compiler is unloaded only once at the same time as the 9 applications, and finally the place on the hard disk is of the same order of magnitude as for a single application (200 Megabytes typically). Under these conditions, the choice of the application is made once the program is downloaded, then executed, and not at the level of this site.

Link to downloading (total)

 

Accés direct aux 9 applications.

Chacune des 9 applications de ce site peuvent être déchargée séparément. Il est plus efficace de les décharger toutes en même temps. Cela est rendu possible par le « packaging » en Java: le compilateur Java est déchargé une seule fois en même temps que les 9 applications, et finalement la place sur le disque dur est du même ordre de grandeur que pour une seule application (50 à 100 Megaoctets typiquement). Dans ces conditions, le choix de l’application se fait une fois le programme déchargé, puis exécuté, et non au niveau de ce site.

Lien vers le programme à décharger (total)

 

List of programs

There are 9 applications which are detailed below.

You may download (it is free), either separatedly or all applications at the same time (it does not take more place on your hard disk), the choice of application being then made at the level of execution.

Link to the overall downloading (list):

These are the single applications that you may download (it’s free), one application for each subject of physics:

– Optical devices : Michelson- Morley interferometer , Fabry-Perot devices, Young-slits, and also devices of geometrical optics: diopters , lenses, microscope, Galileo telescope, or the eye.

Link to a more precise description and also downloading of the executable: 

                                  optics

–gas in two dimensions , in order to illustrate the kinetic theory of gases ,

Link: Two dimension gas

–kinetic momenta and symmetries P,C, and G.

Link:  Kinetic momenta and Symmetries.

– chain of atoms and propagation

phenomena in one dimension decomposition into stationary waves, etc …

Link:   chain of atomes or springs


– electrical balance of parallel cylindrical conductors ,

Link: Electric equilibrium of conductors


– wire chambers (Charpak chambers), charged particles  detectors .

Link:  Wire chambers of Charpak.


– electric and magnetic dipoles, and dielectrics and ferromagnetic materials in an external field.

Link: Dipoles, susceptibility

– physics of particles: quarks , described in a naive model, only to show what it consists of.

Link:   A naive quark model

Studies of wave packets, of tunnel effect and of stationary states of  potential wells (quantum mechanics):

Link:                   wave packet, tunnel effect, potential wells

 

Accueil.

Les  simulations de  ce site ont majoritairement trait à la Physique  enseignée dans le premier et second cycle des Universités. Elles peuvent être utilisées par les étudiants, mais surtout être montrées en cours par le professeur, pour illustrer ses démonstrations. Les exécutables, ces programmes à télécharger (gratuitement) à partir de ce site, qui vous permettront de démarrer une simulation par un simple clic, sont des .jar, c’est à dire qu’ils ont été écrits en Java et nécessitent un téléchargement de ce langage  (gratuit, depuis le site de la société Oracle à l’exclusion de tout autre). Il est sans doute préférable d’avoir une version moderne de Java (Java 7 et 8 sont les versions utilisées).
Eb cliquant sur ce lien, vous pourrez télécharger (gratuitement)  le logiciel de votre choix.

Kinetic momenta and symmetries.

The kinetic moments, in classical mechanics, have many applications: gyroscope, bicycle, nutation of  stars … We use them here in atomic physics, by describing the ancient planetary model of the hydrogen atom, where the electron revolves around the proton, its centrifugal force balancing the electromagnetic attraction force. This model is now abandoned, but it shows that  the concept of kinetic momentum is useful  in atomic physics.

In quantum mechanics, this concept plays an even more important role, though completely different. The « wave functions », which govern the probabilities of presence for all the points of space defined by  polar and azimutal coordinates , depend of kinetic moments, and the values ​​of these are proportional to integers or half-integers. First, we illustrate these wave functions in polar coordinates and more specifically the effects of the Parity operation, which consists of comparing the wave function at a point and the point opposite to it in space (at « antipodes » for a planet).

As certain kinetic moments are, for isolated systems, « constants of the movement » (they do not vary with time whatever the interactions), we understand then that they play a preponderant role in the disintegration of  elementary particles: we thus arrive at selection rules, linked to the rules of symmetry of the interactions producing these decays, strong, electromagnetic, or weak interactions; for the first two, the Parity is conserved;  for the neutral initial states (zero charge and strangeness), the conjugation of Charge C (particle-anti-particle symmetry, or positive charge-negative charge) is also conserved; for strong interactions, the « Parity G », or isotopic independence, is preserved. It is these relations between P, C and G as a function of the kinetic moments which are illustrated for the decays of the « light » mesons, comprising only two of the three lightest quarks.

moments-cinétiques et symétries

Les moments cinétiques, en mécanique classique, ont de nombreuses applications: gyroscope, bicyclette, nutation des étoiles… Nous les abordons ici en physique atomique, en décrivant l’ancien  modèle planétaire de l’atome d’hydrogène, où l’électron tourne autour du proton, sa force centrifuge équilibrant la force d’attraction électromagnétique. Ce modèle est maintenant abandonné, mais il montre l’utilité du concept de moment cinétique en physique atomique.

En mécanique quantique, ce concept joue un rôle encore plus important, quoique complètement différent. Les « fonctions d’onde », qui régissent les probabilités de présence pour tous les points de l’espace, dépendent, en coordonnées polaires des moments cinétiques, et les valeurs de ces derniers sont proportionnelles à des entiers ou demi-entiers. Dans un premier temps, nous illustrons ces fonctions d’onde  en coordonnées polaires et plus spécialement les effets de l’opération Parité, qui consiste comparer la fonction d’onde en un point et au point qui lui est opposé dans l’espace (aux « antipodes »  pour une planète) .

Comme certains moments cinétiques sont, pour des systèmes isolés, des « constantes du mouvement » (ils ne varient pas au cours du temps quelles que soient les interactions), on conçoit alors qu’ils jouent un rôle prépondérant dans la désintégration des particules élémentaires: on arrive ainsi à des règles de sélection, liées aux règles de symétrie des interactions produisant ces désintégrations, interactions fortes, électromagnétiques, ou faibles; pour les deux premières, la Parité est conservée, ainsi que, pour les états initiaux neutres,  la conjugaison de Charge C (symétrie particule-anti-particule, ou  charge positive-charge négative) ; pour les interactions fortes, la « Parité G », ou indépendance isotopique, est conservée. Ce sont ces relations entre P,C et G en fonction des moments cinétiques qui sont illustrées pour les désintégrations des mésons « légers »,  ne comprenant que deux des trois quarks les plus légers.

Pour télécharger d’un coup les 9 applications de Physique du même auteur(symétries)

Pour télécharger cette application(symetries)

 

 

Liste des applications.

Il y a 9 applications qui sont détaillées ci-dessous.

Vous pouvez les décharger sur votre ordinateur (c’est gratuit), soit une par une, soit toutes d’un seul coup, ce qui ne prend pas plus de place sur votre ordinateur (typiquement 200 Méga-octets), le chox de l’application étant alors pris au niveau de l’exécution.

Lien pour le déchargement des 9 applications(liste)

Liste des sujets traités (un logiciel à décharger gratuitement par sujet)

–appareils d’optique: interféromètres de Michelson-Morley, de Fabry-Pérot, dispositifs de trous d’Young, appareils d’optique géométrique  à une ou plusieurs lentilles (dioptres, microscope, lunette de Galilée, ou l’oeil), et enfin une simulation des relations de Fresnel, avec application à l’angle de Brewster.

Lien vers une descrpition  et le téléchargement, dans ce site:                                     optique

–gaz à deux dimensions, dans le but d’illustrer la théorie cinétique des gaz,

Lien:    gaz-a-deux-dimensions

–chaine d’atomes, et phénomènes de propagation à une dimension, décomposition en ondes stationnaires, etc…

Lien: chaine d’atomes ou de ressorts

–équilibre électrique de conducteurs cylindriques parallèles.

Lien   Fils en équilibre électrique

–chambres de Charpak, détecteurs de particules chargées.

Lien:         chambres à fils de Charpak.

–physique des particules: les quarks, décrit dans un modèle naïf qui permet de voir de quoi il s’agit. Ce programme est une vulgarisation.

Lien:      Un modèle naïf de la physique des quarks.

— Dipoles électriques et magnétiques, volumes diélectriques et ferromagnétiques.

Lien:       dipoles, susceptibilité

Les simulations précédentes ne tiennent pas compte en général de la mécanique quantique.

Etude du paquet d’ondes, effet tunnel et états propres des puits de potentiel (en mécanique quantique):

Lien:                   paquet d’ondes, effet tunnel

Etude des moments cinétiques, en mécanique classique, puis en mécanique quantique. Leurs liens avec les règles de sélection, utilisant les symétries des interactions:

Lien:                       Moments cinétiques et symétries.

 

Welcome

Simulations of this site are principally related to physics taught in universities for under-graduate students; but some of them can also interest curious peoples with some background. They can be be shown, during lectures,  by the professor, to support demonstrations or illustrateused, and also  by students. Executables , programs which start with a  double click,  are to be downloaded (it’s free) from this site; they  are .jar, that is they are written in Java and require a download into your computer of this language (free from the site of the Oracle Corporation) . It is probably better to have a modern version of Java (Java 7 is the version used here). Quantum mechanics is not used here, except for the tunnel effect and stationary states in potential wells.

Link to the list of programs to download(welcome)

 

Dipoles, susceptibility

An electric dipole  est composed of two electric charges  -q et -+q set at a distance  λ: d=qλ . A magnetic dipole  est composed  of a small  loop of current I and of surface s: d=Isn, where n est la positive normal . The fields  of the two kinds of  dipoles are closely  similar.

The program, which  you may download, in its first  part, allows to compare  field lines from  differents dipoles et quadripoles (two identical neighbour dipôles) and  to vary their parameters.

In its second part, you may see and compare volumes, made of dielectric and ferromagnetic material, put inside an external  uniform field , so that they  are ensembles of dipoles. Charges and currents  neutralize themselves inside the volume, but not at its surface. . Resulting  fields are shown, with  their field lines,  together with surface densities of charge and current. Shown  volumes are: a sphere, an ellipsoid of revolution (rugby ball ) and a cylindric bar  of  finite length.

To download  at the same time the 9 applications of Physics of the same author(dipoles)

To download this application(dipoles)

dipoles, susceptibilité

Un dipôle électrique est composé de deux charges électriques -q et -+q distantes d’une longueur λ: d=qλ . Un dipole magnétique est composé d’une petite spire de courant I et de surface s: d=Isn, où n est la normale positive. Les champs des deux sortes de dipôles sont très similaires.

Le programme, que vous pouvez télécharger, vous permet, dans une première partie,  et de varier les paramètres des dipôles et d’en visualiser les lignes de champs. Des quadripôles (deux dipôles identiques voisins) sont également montrés.

Dans une seconde partie, vous pourrez voir et comparer  des volumes diélectriques et ferromagnétiques placés dans un champ extérieur uniforme;  ce sont alors des ensembles de dipôles orientés par le champ. Dans ces deux cas, les charges et courants se retrouvent en surface.  Les champs résultants sont montrés, avec les lignes de champ. Les volumes sont: une boule, un ellipsoïde de révolution (ballon de rugby) et un barreau cylindrique de longueur finie.

Pour télécharger d’un coup les 9 applications de Physique du même auteur(dipoles)