Physique de l'état solide - 7e édition

Détails du livre

Titre	Physique de l'état solide
Auteur	Charles Kittel
Éditeur	Dunod
Année	1998
Édition	7e édition (traduction française)
Collection	Sciences Sup
Langue	Français
Pages	218
ISBN	9782100032679
Domaine	Physique du solide, Science des matériaux, Physique de la matière condensée
Taille	2 MB
Extension	DJVU

Présentation de l'ouvrage Physique de l'état solide de Charles Kittel

Physique de l'état solide est la traduction française autorisée de la septième édition d'Introduction to Solid State Physics, le traité fondamental de Charles Kittel qui constitue depuis 1953 la référence absolue en physique du solide et en science des matériaux à l'échelle mondiale. Publié par Dunod en 1998 dans la collection Sciences Sup, cet ouvrage n'est pas un simple manuel pédagogique parmi d'autres : il est le livre qui a formé plusieurs générations de physiciens, d'ingénieurs et de chercheurs à travers le monde entier, traduit en une quinzaine de langues et adopté dans des centaines d'universités sur tous les continents. La septième édition, en particulier, marque une étape importante dans l'histoire de ce traité en intégrant des développements sur des thèmes qui avaient profondément renouvelé la physique des matériaux dans les années 1980 et 1990 : les nanostructures, les super-réseaux, les supraconducteurs à haute température critique et les nouvelles classes de matériaux magnétiques. Par sa portée scientifique, sa rigueur pédagogique et son envergure encyclopédique, cet ouvrage occupe dans la bibliothèque du physicien une place comparable à celle que tient le cours de Feynman dans l'enseignement de la physique générale.

Le contenu de la septième édition couvre l'intégralité des grands chapitres de la physique du solide moderne. Le livre s'ouvre sur les bases structurales de la matière solide : la structure cristalline, les réseaux de Bravais et la symétrie, le réseau réciproque et la diffraction des rayons X, des neutrons et des électrons. Il aborde ensuite les liaisons cristallines — ioniques, covalentes, métalliques, hydrogène et de van der Waals — et leurs conséquences sur les propriétés mécaniques. Les vibrations du réseau et les phonons font l'objet d'un traitement approfondi, connectant la physique des ondes élastiques à la thermodynamique des solides. La partie consacrée aux propriétés électroniques couvre le modèle de Drude, le modèle de Sommerfeld des électrons libres, les bandes d'énergie et les théorèmes de Bloch, la dynamique des électrons dans un réseau périodique et la physique des semi-conducteurs. Les chapitres sur le magnétisme — diamagnétisme, paramagnétisme, ferromagnétisme, antiferromagnétisme, ferrimagnétisme — et sur la supraconductivité complètent ce panorama fondamental. Cette septième édition réintègre de plus la partie sur les ondes et constantes élastiques, à la demande de nombreux lecteurs, et introduit les surfaces et interfaces ainsi que les solides non cristallins.

La force pédagogique de cet ouvrage tient à plusieurs caractéristiques qui ont forgé sa réputation au fil des décennies. Chaque chapitre débute par un exposé rigoureux des concepts fondamentaux, étayé par environ 600 figures de grande clarté qui accompagnent le texte tout au long du volume. Des résumés synthétiques et des bibliographies sélectives permettent au lecteur de consolider ses acquis et de s'orienter dans la littérature spécialisée. Des ensembles de problèmes corrigés accompagnent chaque thème, permettant une mise en pratique immédiate et progressive des notions abordées. Des appendices mathématiques et physiques, réunis en fin de volume, fournissent les outils formels indispensables — fonctions de Bloch, théorie des groupes, théorie des perturbations — sans interrompre le fil du cours. Enfin, les nouvelles sections consacrées aux nanostructures, aux super-réseaux, aux niveaux de Bloch-Wannier, à l'effet tunnel Zener et aux diodes électroluminescentes ancrent le traité dans les préoccupations les plus actuelles de la physique des matériaux et de l'électronique avancée.

Cet ouvrage s'adresse principalement aux étudiants de deuxième et troisième cycles universitaires en physique, physique-chimie et science des matériaux, ainsi qu'aux élèves-ingénieurs des grandes écoles. Le niveau requis suppose une maîtrise des bases de la mécanique quantique, de la thermodynamique et de l'électromagnétisme acquises en première année de cycle universitaire ou en classes préparatoires. Les candidats à l'agrégation de physique y trouveront une source de référence incontournable pour les leçons portant sur les propriétés des matériaux. Les chercheurs et ingénieurs en exercice dans les domaines de la microélectronique, des matériaux magnétiques, des supraconducteurs ou des nanotechnologies peuvent également s'y référer avec profit comme ouvrage de consultation généraliste, grâce à la densité et à la précision de son contenu.

La durabilité et l'autorité de cet ouvrage sont sans équivalent dans la littérature scientifique en physique du solide : la première édition remonte à 1953, et le livre est resté en impression continue jusqu'à sa huitième édition publiée en anglais, adoptée dans des universités du monde entier. La traduction française de la septième édition, publiée par Dunod, a permis aux étudiants et chercheurs francophones d'accéder à ce patrimoine scientifique dans leur langue, avec une fidélité reconnue à l'original. Ce livre constitue à la fois un outil de formation universitaire et une œuvre scientifique fondatrice qui a directement façonné plusieurs décennies d'enseignement et de recherche en physique de la matière condensée. Posséder et maîtriser le Kittel est, dans la communauté des physiciens, une marque d'appartenance à la culture fondamentale de la discipline.

Points forts de l'ouvrage

• Constitue la traduction française de la septième édition du manuel de référence mondial en physique du solide, adopté dans des centaines d'universités à travers le monde.
• Couvre l'intégralité des grands thèmes de la physique du solide : structure cristalline, liaisons, phonons, propriétés électroniques, semi-conducteurs, magnétisme et supraconductivité.
• Intègre pour la première fois dans cette édition des développements sur les nanostructures, les super-réseaux, les niveaux de Bloch-Wannier et l'effet tunnel Zener.
• Présente des avancées significatives dans le domaine des supraconducteurs à haute température critique et de la microscopie électronique à balayage.
• Réintègre à la demande des lecteurs la partie consacrée aux ondes élastiques et aux constantes élastiques des solides.
• Introduit les surfaces, les interfaces et les solides non cristallins, élargissant ainsi la portée du traité aux matériaux réels.
• Contient environ 600 figures de grande clarté illustrant les concepts physiques tout au long de l'ouvrage.
• Fournit des résumés de chapitre, des bibliographies sélectives et des appendices mathématiques permettant une consultation et une révision efficaces.
• Propose des ensembles de problèmes thématiques permettant de vérifier et d'approfondir la compréhension de chaque chapitre.
• Traite la physique des diodes électroluminescentes et des fibres optiques, reflétant les applications technologiques les plus importantes de l'époque.
• Aborde les nouveaux matériaux magnétiques et leurs applications dans les dispositifs de stockage et de conversion d'énergie.
• S'appuie sur une tradition pédagogique éprouvée depuis 1953 et continuellement enrichie au fil des éditions successives.
• Publié dans la collection Sciences Sup de Dunod, garantissant un niveau de rigueur et une adaptation aux standards de l'enseignement supérieur francophone.

À propos de l'auteur

Charles Kittel (18 juillet 1916 — 15 mai 2019) était un physicien américain unanimement reconnu comme l'un des pères fondateurs de la physique du solide moderne. Né à New York, il intègre le Massachusetts Institute of Technology (MIT) en 1934 comme étudiant en chimie avant de se tourner vers la physique, puis il se transfère à l'Université de Cambridge en 1936, où il obtient son Bachelor of Arts en 1938. Il soutient son doctorat en 1941 à l'Université du Wisconsin-Madison, sous la direction de Gregory Breit. Pendant la Seconde Guerre mondiale, il travaille au Naval Ordnance Laboratory sur le démagnétisation et la lutte contre les mines magnétiques, puis sert dans la Marine américaine en Grande-Bretagne et à l'ambassade des États-Unis à Londres. En 1945, il rejoint le Research Laboratory of Electronics du MIT avant d'intégrer en 1947 les Bell Telephone Laboratories de Murray Hill, New Jersey, où il mène pendant quatre ans des recherches théoriques de premier plan sur le magnétisme, les propriétés ultrasoniques et thermiques des solides. Sa collaboration avec Bell Labs lui permet d'établir les fondements de plusieurs théories fondamentales qui portent aujourd'hui son nom.

En 1950, Charles Kittel rejoint l'Université de Californie à Berkeley comme professeur associé invité, puis comme professeur titulaire de physique à partir de 1951, poste qu'il occupe jusqu'à son éméritat en 1978. Il est crédité d'avoir bâti la composante physique du solide (rebaptisée physique de la matière condensée) du département de physique de Berkeley, devenu l'une des références mondiales dans ce domaine. Il est le co-auteur de l'interaction RKKY (Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida) et a découvert le mode magnon de Kittel dans les ferromagnétiques. Parmi ses élèves et post-doctorants figurent des scientifiques de premier plan, dont le Prix Nobel Pierre-Gilles de Gennes. Il a bénéficié de trois Guggenheim Fellowships (1945, 1956 et 1963), a reçu l'Oliver E. Buckley Condensed Matter Physics Prize de l'American Physical Society en 1957, le Distinguished Teaching Award de l'Université de Californie en 1970 et la Médaille Oersted de l'American Association of Physics Teachers en 1978. Il est membre de la National Academy of Sciences des États-Unis depuis 1957. Son manuel Introduction to Solid State Physics, publié pour la première fois en 1953 et parvenu à sa huitième édition, a été traduit en quinze langues et a formé des générations entières de physiciens dans le monde entier, faisant de lui l'un des auteurs de manuels scientifiques les plus influents du vingtième siècle. Il est décédé à Berkeley le 15 mai 2019, à l'âge de 102 ans.

Livres similaires

• Physique de l'état solide — Cours et problèmes — Charles Kittel, Nathalie Bardou, Evelyne Kolb
• Cours de physique de l'état solide — Neil W. Ashcroft, N. David Mermin
• Physique des solides — Jean-Michel Gillet
• Physique du solide — Claude Kittel (traduction 8e éd.) — Charles Kittel
• Introduction to Solid State Physics — Charles Kittel (édition originale anglaise, 8th ed.)
• Solid State Physics — Neil W. Ashcroft, N. David Mermin
• The Oxford Solid State Basics — Steven H. Simon
• Electronic Structure: Basic Theory and Practical Methods — Richard M. Martin

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Questions fréquentes

Q : Quelle est la différence entre la 7e édition et les éditions précédentes du Kittel ?

R : La septième édition se distingue de ses prédécesseurs par l'intégration de thèmes qui avaient profondément renouvelé la physique des matériaux dans les décennies précédentes : les nanostructures, les super-réseaux, les niveaux de Bloch-Wannier, l'effet tunnel Zener et les diodes électroluminescentes y sont abordés pour la première fois. Les développements sur les supraconducteurs à haute température critique — découverts en 1986 par Bednorz et Müller — et sur la microscopie électronique à balayage ont été considérablement approfondis. La partie sur les ondes élastiques et les constantes élastiques, absente de certaines éditions précédentes, a été réintégrée à la demande des lecteurs. Enfin, les surfaces, interfaces et solides non cristallins font leur entrée dans le texte, élargissant le spectre du traité bien au-delà des solides cristallins idéaux.

Q : Cet ouvrage est-il adapté à la préparation de l'agrégation de physique ?

R : Oui, le Kittel est une référence incontournable pour les candidats à l'agrégation de physique, dont le programme inclut de nombreuses leçons portant sur les propriétés des solides : bandes d'énergie, semi-conducteurs, magnétisme, supraconductivité, propriétés thermiques et mécaniques des cristaux. Son niveau théorique, son organisation thématique et la richesse de ses développements en font un outil de préparation complet pour les oraux. Les résumés de chapitres et les bibliographies permettent de structurer rapidement une leçon et d'identifier les approfondissements nécessaires. Il est recommandé de le compléter par un ouvrage d'exercices corrigés spécifiquement dédiés à la physique du solide.

Q : Pourquoi le format DJVU est-il utilisé pour cet ouvrage, et comment peut-on le lire ?

R : Le format DJVU (DjVu) est un format de compression élevée spécialement conçu pour la numérisation de documents imprimés, en particulier les ouvrages scientifiques comportant de nombreuses formules mathématiques, figures et tableaux. Il offre une qualité d'image supérieure à celle du PDF pour des fichiers de taille réduite, ce qui le rend particulièrement adapté aux manuels de physique denses comme le Kittel. Pour lire un fichier DJVU, il suffit d'installer gratuitement un logiciel compatible tel que DjView (multiplateforme), WinDjView (Windows) ou SumatraPDF (Windows), ou d'utiliser une extension de navigateur dédiée. Ces logiciels permettent de naviguer dans le document, de zoomer sur les figures et les équations et d'effectuer des recherches dans le texte.

Q : Comment la physique des semi-conducteurs est-elle traitée dans cet ouvrage ?

R : La physique des semi-conducteurs occupe une place centrale dans le Kittel, abordée à travers plusieurs chapitres complémentaires. L'auteur commence par établir les fondements de la théorie des bandes d'énergie — théorème de Bloch, modèle des électrons presque libres, modèle des liaisons fortes — avant d'introduire les notions de bande de valence, bande de conduction et gap d'énergie. Les semi-conducteurs intrinsèques et extrinsèques (dopés N et P), les niveaux donneurs et accepteurs, les densités de porteurs et les propriétés de transport sont traités avec rigueur. Cette septième édition enrichit ces chapitres avec les hétérostructures semiconductrices, les puits quantiques et les super-réseaux, ouvrant sur les problématiques de l'électronique quantique et des lasers à semi-conducteurs.

Q : Quel traitement la supraconductivité reçoit-elle dans la 7e édition du Kittel ?

R : La supraconductivité fait l'objet d'un chapitre complet qui couvre à la fois la phénoménologie classique — expulsion du flux magnétique (effet Meissner), transitions de phase de type I et de type II — et les fondements théoriques, notamment la théorie BCS de Bardeen, Cooper et Schrieffer. Cette septième édition comporte des développements significatifs sur les supraconducteurs à haute température critique, découverts en 1986, dont les propriétés remarquables et les mécanismes encore partiellement incompris sont exposés dans le contexte de la recherche de l'époque. Les jonctions Josephson et leurs applications en métrologie et en électronique sont également abordées. Ce traitement équilibré entre fondements et avancées récentes fait du chapitre sur la supraconductivité l'un des plus instructifs du volume.

Q : Ce livre traite-t-il des matériaux magnétiques modernes et de leurs applications ?

R : Oui, le magnétisme occupe plusieurs chapitres du Kittel, couvrant le diamagnétisme et le paramagnétisme, le ferromagnétisme, l'antiferromagnétisme et le ferrimagnétisme. Cette septième édition a été enrichie d'une présentation des nouveaux matériaux magnétiques — aimants permanents à base de terres rares, alliages magnétorésistifs — dont les propriétés exceptionnelles avaient transformé les technologies de stockage de l'information et de conversion d'énergie dans les années 1980 et 1990. Les domaines magnétiques, les parois de Bloch et les cycles d'hystérésis sont traités en détail, reliant la théorie microscopique du magnétisme aux propriétés macroscopiques mesurables. Ces développements constituent une ressource précieuse pour les ingénieurs et chercheurs travaillant dans les technologies magnétiques.

Q : En quoi cet ouvrage diffère-t-il du traité Ashcroft-Mermin, l'autre grande référence en physique du solide ?

R : Le Kittel et l'Ashcroft-Mermin (Solid State Physics, 1976) sont les deux piliers de la littérature mondiale en physique du solide, mais ils se distinguent par leur niveau et leur approche. Le Kittel, conçu dès l'origine comme un manuel destiné aux étudiants de deuxième et troisième cycles, privilégie la clarté pédagogique, une progression thématique accessible et un équilibre entre théorie et applications, avec une attention particulière portée aux développements technologiques récents. L'Ashcroft-Mermin, beaucoup plus volumineux et formellement plus exigeant, vise un niveau de deuxième cycle avancé et de doctorat, avec des développements théoriques très approfondis notamment sur la théorie des bandes et les propriétés de transport. Les deux ouvrages sont complémentaires : le Kittel constitue le point d'entrée naturel et le Ashcroft-Mermin l'approfondissement pour les chercheurs.

Q : Une édition plus récente de la traduction française du Kittel est-elle disponible ?

R : La traduction française de la 7e édition présentée ici (Dunod, 1998) est la dernière version complète du traité de Kittel publiée en langue française sous ce format. Une édition ultérieure intitulée Physique de l'état solide — Cours et problèmes, co-rédigée avec Nathalie Bardou et Evelyne Kolb, a été publiée par Dunod et propose un dispositif pédagogique enrichi d'exercices corrigés. La 8e édition du texte original anglais, Introduction to Solid State Physics (Wiley, 2004), est la version la plus récente du traité dans sa langue d'origine et reste la référence internationale actuelle pour les physiciens anglophones. Aucune traduction française de la 8e édition n'a été publiée à ce jour, ce qui fait de l'édition Dunod 1998 la version francophone la plus complète et la plus utilisée dans les bibliothèques universitaires francophones.