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Chimie · Glossaire

Qu'est-ce que « Opérateur, fonction propre, valeur propre » ?

Aussi appelé : operateur · fonction propre · valeur propre

Définition 1.1 Chimie universitaire — 3e année · Chapitre 1 — La mécanique quantique du chimiste : systèmes modèles

Un opérateur A^\hat A est une règle qui transforme une fonction en une autre fonction : A^f=g\hat A f = g. Il est linéaire si A^(λf+μg)=λA^f+μA^g\hat A(\lambda f + \mu g) = \lambda\hat Af + \mu\hat Ag. Une fonction non nulle ff telle que A^f=af\hat Af = a f pour un nombre aa est une fonction propre de A^\hat A, et aa est la valeur propre associée.

Exemples

Exemple 1.2 (Deux opérateurs : position et quantité de mouvement)

À une dimension, l’opérateur position multiplie par xx, x^f=xf\hat x f = xf, et l’opérateur quantité de mouvement dérive, p^f=−iℏ  ⁣df/ ⁣dx\hat p f = -\iu\hbar\, \dd f/\dd x, avec ℏ=h/2π\hbar = h/2\pi. La fonction eikx\eu^{\iu kx} est une fonction propre de p^\hat p de valeur propre ℏk\hbar k : une onde de longueur d’onde λ=2π/k\lambda = 2\pi/k a une quantité de mouvement h/λh/\lambda, c’est la relation de de Broglie. La fonction sin⁡kx\sin kx n’est pas fonction propre de p^\hat p (sa dérivée est un cosinus), mais elle l’est de p^2=−ℏ2  ⁣d2/ ⁣dx2\hat p^2 = -\hbar^2\,\dd^2/\dd x^2, avec la valeur propre ℏ2k2\hbar^2k^2.

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