Programme de colle S20 : lundi 10 - vend 14 mars

Ondes chap. 4 Ondes linéaires, dispersion, absorption (Cours)

- Demander à un.e étudiant.e de passer de l'écriture complexe d'une "pseudo-OPPH" à son écriture en réel, et d'en déduire l'interprétation physique des parties réelle et imaginaire du vecteur d'onde
- le reste du cours n'a pas encore été traité

 

Ondes chap.3 : OEM dans le vide (Cours et exos)

- Demander à un.e étudiant.e démo structure OEM dans vide (trièdre, rapport des normes, relation dispersion). Démo à faire dans le cas d'une OEM polarisée rectilignement (sinon trop compliqué)
- Demander à un.e étudiant.e aspects énergétiques OPPH pour aboutir à la relation entre Poynting et uem : interprétation physique + relier une valeur numérique de puissance surfacique à l'amplitude du champ E + la relier à un débit de photons
- Demander de reconnaître (par coeur sans justification) l'écriture math d'un état de polarisation rectiligne
- Demander comment reconnaître expérimentalement (sans justifications poussées) :
    - une polarisation rectiligne
    - une polarisation circulaire
    - une polarisation elliptique
    - une lumière "naturelle", "non-polarisée"

 

Ondes chap.2 : ondes sonores dans fluides (Cours et exos)

- demander à un.e étudiant.e démo d'Alembert 1D, après avoir linéarisé les 3 équations. Doit pouvoir être fait sans énoncé
- NB : la démo "en lagrangien", à partir du mouvement d'une particule de fluide, a été traitée en exo
- demander à un.e étudiant.e l'écriture cpx d'une OPPH + correspondance opérateurs diff / opérateurs cpx (en cartésien)
- notion impédance vue uniquement pour OPPH en cpx (pas pour OPP seules)
- demander à un.e étudiant.e démo expression impédance
- Aspects énergétiques : demander l'ensemble des relations par coeurs, puis application à OPPH + interprétation de l'expression de la puissance surfacique par analogie avec phénomènes convectifs ("l'onde transporte de l'énergie")
- Tuyaux sonores pas vraiment au programme, mais ça peut tomber

 

Ondes chap.1 : ondes de d'Alembert (Exos)

- ondes sonores dans solide (modèle continu tout de suite, pas de passage micro->macro et d'approximation continue "en cours de route")
- d'Alembert par coeur (1D seulement pour l'instant, pas laplacien), expression célérité par coeur
- savoir que phénomène décrit est forcément réversible
- savoir que célérité ondes varie comme raideur/inertie
- retrouver ordre de grandeur du module d'Young à partir du modèle microscopique des chaînes d'atomes liés par des ressorts, l'ordre de grandeur des interactions atomiques étant connu
- Corde libre et fixées à ses deux extrémités : savoir retrouver les modes par une méthode graphique, mais aussi par calcul purement mathématique
- Corde de Melde : par le calcul, interprétation : existence d'un phénomène de résonance quand la fréquence d'excitation est une fréquence propre
- exos : attention, rien n'a encore été fait sur réflexion-transmission. Pourquoi pas en exo, mais partir du principe que les étudiants sont vierges sur ce sujet pour le moment

Programme de colle S19 : lundi 17 - vend 21 février

Ondes chap.2 : ondes sonores dans fluides (Cours et exos)

- demander à un.e étudiant.e démo d'Alembert 1D, après avoir linéarisé les 3 équations. Doit pouvoir être fait sans énoncé
- NB : la démo "en lagrangien", à partir du mouvement d'une particule de fluide, sera traité en exo
- Ecriture cpx OPPH
- demander à un.e étudiant.e la correspondance entre opérateurs diff et opérateurs cpx (utilisation nabla en cartésien comme moyen mnémotechnique)
- notion impédance vue uniquement pour OPPH en cpx (pas pour OPP "tout court")
- demander à un.e étudiant.e démo expression impédance
- Aspects énergétiques : demander l'ensemble des relations par coeurs, puis application à OPPH + interprétation de l'expression de la puissance surfacique par analogie avec phénomènes convectifs ("l'onde transporte de l'énergie")
- Tuyaux sonores pas vraiment au programme, mais ça peut tomber

 

Ondes chap.1 : ondes de d'Alembert (Cours et exos)

- demander à un.e étudiant.e démo ondes sonores dans solide (modèle continu tout de suite, pas de passage micro->macro et d'approximation continue "en cours de route")
- d'Alembert par coeur (1D seulement pour l'instant, pas laplacien), expression célérité par coeur
- savoir que phénomène décrit est forcément réversible
- savoir que célérité ondes varie comme raideur/inertie
- demander à un.e étudiant.e de retrouver ordre de grandeur du module d'Young à partir du modèle microscopique des chaînes d'atomes liés par des ressorts, l'ordre de grandeur des interactions atomiques étant connu
- Corde libre et fixées à ses deux extrémités : savoir retrouver les modes par une méthode graphique, mais aussi par calcul purement mathématique
- Corde de Melde : par le calcul, interprétation : existence d'un phénomène de résonance quand la fréquence d'excitation est une fréquence propre
- exos : attention, rien n'a encore été fait sur réflexion-transmission. Pourquoi pas en exo, mais partir du principe que les étudiants sont vierges sur ce sujet pour le moment

 

Optique ondul chap.4 : Michelson (Exos)
- DS vendredi abordera aussi le Michelson

Programme de colle S18 : lundi 10 - vend 14 février

Ondes chap.1 : ondes de d'Alembert (Cours et exos)

- demander à un étudiant la démo de d'Alembert sur la corde vibrante
NB : je fais ici le choix de ne pas faire apparaître les équations de couplage, je n'introduis donc pas la "projection verticale de la tension du brin de droite sur la brin de gauche"
- demander à un.e étudiant.e démo ondes sonores dans solide (modèle continu tout de suite, pas de passage micro->macro et d'approximation continue "en cours de route")
- d'Alembert par coeur (1D seulement pour l'instant, pas laplacien), expression célérité par coeur
- savoir que phénomène décrit est forcément réversible
- savoir que célérité ondes varie comme raideur/inertie
- demander à un.e étudiant.e de retrouver ordre de grandeur du module d'Young à partir du modèle microscopique des chaînes d'atomes liés par des ressorts, l'ordre de grandeur des interactions atomiques étant connu
- Corde libre et fixées à ses deux extrémités : savoir retrouver les modes par une méthode graphique, mais aussi par calcul purement mathématique
- Corde de Melde : par le calcul, interprétation : existence d'un phénomène de résonance quand la fréquence d'excitation est une fréquence propre
- exos : attention, rien n'a encore été fait sur réflexion-transmission. Pourquoi pas en exo, mais partir du principe que les étudiants sont vierges sur ce sujet pour le moment

 

Optique ondul chap.4 : Michelson (Cours et exos)

- Point de vue perso, utilisé en cours : sur le schéma "réel" de l'interféromètre, les RL doivent être dessinés colinéaires aux axes des bras. Les angles entre RL et normales aux miroirs (pour calcul ddm) ne doivent être dessinés que sur les schémas équivalents
- deux types de schémas équivalents :
    -- celui avec une source "primaire" et les deux miroirs en lame d'air ou coin d'air
    -- celui avec deux sources secondaires cohérentes (en lame d'air uniquement)
- à demander à un étudiant : calcul p(M) dans plan focal lentille CV de projection (avec les deux schémas équivalents possibles)
- à demander à un étudiant (ddm par coeur ici) exploitation expression ddm : allure figure interférence, ordre décroît quand on s'écarte du centre de l'écran, rayon des anneaux, faire rentrer les anneaux pour tendre vers le contact optique, que voit-on en lumière blanche ? + réglages des faisceaux !
- à demander à un étudiant : calcul ddm en coin d'air (en l'assimilant à lame d'air d'épaisseur variable), les RL arrivant avec une incidence normale sur le coin, puis exploitation : allure figure interférence, expression interfrange, écarter les franges pour approcher le contact optique, que voit-on en lumière blanche + réglages des faisceaux !

Programme de colle S17 : lundi 03 - vend 07 février

Ondes chap.1 : ondes de d'Alembert (Cours)

- demander à un étudiant la démo de d'Alembert sur la corde vibrante
- NB : je fais ici le choix de ne pas faire apparaître les équations de couplage, je n'introduis donc pas la "projection verticale de la tension du brin de droite sur la brin de gauche"
- tout le reste du chapitre est hors programme de colle

 

Optique ondul chap.4 : Michelson (Cours et exos)

- Point de vue perso, utilisé en cours : sur le schéma "réel" de l'interféromètre, les RL doivent être dessinés colinéaires aux axes des bras. Les angles entre RL et normales aux miroirs (pour calcul ddm) ne doivent être dessinés que sur les schémas équivalents
- deux types de schémas équivalents :
    -- celui avec une source "primaire" et les deux miroirs en lame d'air ou coin d'air
    -- celui avec deux sources secondaires cohérentes (en lame d'air uniquement)
- à demander à un étudiant : calcul p(M) dans plan focal lentille CV de projection (avec les deux schémas équivalents possibles)
- à demander à un étudiant (ddm par coeur ici) exploitation expression ddm : allure figure interférence, ordre décroît quand on s'écarte du centre de l'écran, rayon des anneaux, faire rentrer les anneaux pour tendre vers le contact optique, que voit-on en lumière blanche ? + réglages des faisceaux !
- à demander à un étudiant : calcul ddm en coin d'air (en l'assimilant à lame d'air d'épaisseur variable), les RL arrivant avec une incidence normale sur le coin, puis exploitation : allure figure interférence, expression interfrange, écarter les franges pour approcher le contact optique, que voit-on en lumière blanche + réglages des faisceaux !

Programme de colle S16 : lundi 27 - vend 31 janvier

Optique ondul chap.3 : Trous Young, élargissement spatial et spectral de la source (Cours et exos)

- demander à un.e membre du trinôme : démo expression ordre p(M) trous Young dans conditions std, puis allure éclairement sur écran (numérotation des franges)
- demander à un.e membre du trinôme : démo expression ordre p(M) trous Young dans conditions Fraunhofer
- Effet de l'introduction d'une lame de verre
- la généralisation au cas des fentes est issue de l'observation expérimentale
- Comparaison avec l'expérience : enveloppe de diffraction (différence trous / fentes)
- effet déplacement spatial de la source
- Cas du doublet spatial a été traité
- Cas du doublet spectral a été traité
- Source spatialement large et spectre large traité : calcul intégral complet a été fait
- critère brouillage doit pouvoir aussi être énoncé par coeur avec Δp (signification de "Δ" doit être claire)
- Cas lumière blanche : notions de blanc d'ordre supérieur et de spectre cannelé, dénombrement (en un point de l'écran) des cannelures et valeurs des longueur d'ondes éteintes
- réseau plan : retrouver expression ddm, montage expérimental (conditions Fraunhofer), minimum de déviation

 

Optique ondul chap.2 : Superposition d'ondes (Cours)

Tout le cours concerne les interférences à deux ondes, sauf le dernier point

- demander à un(e) étudiant(e) de refaire la démo mettant en évidence les différentes conditions nécessaires à la réalisation d'interférences (avec énoncé)
- ils doivent aussi pouvoir les énoncer par coeur
- attention aux pb de vocabulaire : DeltaPhi = "différence de retard de phase" (au point M ? en S à l'émission ?)
- ddm, ordre d'interférences
- demander à un(e) étudiant(e) d'établir la formule de Fresnel avec les complexes (en supposant donc les deux sources cohérentes), après que la cohérence des deux sources (secondaires nécessairement) a été affirmée
- critère milieu frange brillante, milieu frange sombre
- demander à un(e) étudiant(e) le cas d'interférences à N ondes avec ddm en progression arithmétique (réseau plan) : calcul math de l'éclairement (avec énoncé détaillé). NB : méthode avec diagramme de Fresnel n'est plus au programme

 

Optique ondul chap.1 : Modèle scalaire (Cours)

Programme de colle S15 : lundi 20 - vend 24 janvier

Révisions d'optique géométrique

- utile de poser des questions de cours, sur fondamentaux, pas détails
(cf. questionnaire de révision sur ce blog, ça donne une idée de ce que j'appelle les fondamentaux)
- éviter les exos basés sur les lois de Descartes, plutôt tracés de RL et études d'instruments d'optique

 

Optique ondul chap.3 : Trous Young, élargissement spatial et spectral de la source (Cours et exos)

- TD sera fait mardi, mais on peut déjà poser des exos (bien guider)
- demander à un.e membre du trinôme : démo expression ordre p(M) trous Young dans conditions std, puis allure éclairement sur écran (numérotation des franges)
- Effet de l'introduction d'une lame de verre
- la généralisation au cas des fentes est issue de l'observation expérimentale
- Comparaison avec l'expérience : enveloppe de diffraction (différence trous / fentes)
- effet déplacement spatial de la source
- Cas du doublet spatial a été traité
- Cas du doublet spectral PAS ENCORE traité
- critère brouillage (cas doublets) doit pouvoir aussi être énoncé par coeur avec Δp

- Source spatialement large et spectre large PAS ENCORE traité
- cas lumière blanche : PAS ENCORE traité
- Young en conditions de Fraunhofer PAS ENCORE traité, ne pas poser de cas avec lentilles.
- réseau plan : PAS ENCORE traité

 

Optique ondul chap.2 : Superposition d'ondes (Cours)

Tout le cours concerne les interférences à deux ondes, sauf le dernier point

- demander à un(e) étudiant(e) de refaire la démo mettant en évidence les différentes conditions nécessaires à la réalisation d'interférences (avec énoncé)
- ils doivent aussi pouvoir les énoncer par coeur
- attention aux pb de vocabulaire : DeltaPhi = "différence de retard de phase" (au point M ? en S à l'émission ?)
- ddm, ordre d'interférences
- demander à un(e) étudiant(e) d'établir la formule de Fresnel avec les complexes (en supposant donc les deux sources cohérentes), après que la cohérence des deux sources (secondaires nécessairement) a été affirmée
- critère milieu frange brillante, milieu frange sombre
- demander à un(e) étudiant(e) le cas d'interférences à N ondes avec ddm en progression arithmétique (réseau plan) : calcul math de l'éclairement (avec énoncé détaillé). NB : méthode avec diagramme de Fresnel n'est plus au programme

 

Optique ondul chap.1 : Modèle scalaire (Cours)

- écriture math d'une onde monochromatique (ne pas porter son attention sur l'amplitude, uniquement sur la phase), vocabulaire "retard de phase"
- interroger au moins un(e) étudiant(e) sur la notion de train d'onde : sinus limité dans le temps, retard de phase à l'émission est aléatoirement distribué, pas de corrélation avec le train suivant. Lien en odg avec largeur pic en fréquence
- train d'onde = modèle pour source quasi-monochromatique (raie), mais peut-être utilisé pour des raisonnements qualitatifs (ou d'odg) dans le cas de spectres larges
- Déf éclairement, pourquoi un carré ? pourquoi une moyenne ? (se contenter d'une comparaison entre temps caractéristique, notion filtrage passe-bas)
- cohérence spatiale n'est pas au programme, il s'agit juste de savoir que deux points d'une source émettent des trains d'onde dont les retards de phase n'ont aucun lien entre eux
- Définition chemin optique à partir de la durée propagation (c'est son intérêt fondamental, l'expression fonction de indice et distance a été dém ensuite)
- expression chemin optique en fonction distance parcourue dans milieu homogène (le cas général, indice non-uniforme a été vu, mais pas essentiel)
- expression donnant l'évolution du retard de phase au cours de la propagation en fonction du chemin optique (par coeur, éventuellement démo, mais pas essentiel)
- Th. Malus (admis) à énoncer en précisant bien qu'il ne faut pas de diffraction "en route"
- traduction du stigmatisme en optique ondulatoire

Programme de colle S14 : lundi 13 - vend 17 janvier

Résumé des questions de cours imposées :
- chap.8 : démo négliger courant déplacement
- chap.7 : démo rapport gyromagnétique (modèle planétaire)
- chap.6 : énergie constitution noyau atomique

 

Révisions d'optique géométrique

- utile de poser des questions de cours, sur les fondamentaux, pas les détails
(cf. questionnaire de révision sur ce blog, ça donne une idée de ce que j'appelle les fondamentaux)
- éviter les exos basés sur les lois de Descartes, plutôt tracés de RL et études d'instruments d'optique

 

Optique ondul chap.1 : Modèle scalaire (Cours)

- écriture math d'une onde monochromatique (ne pas porter son attention sur l'amplitude, uniquement sur la phase), vocabulaire "retard de phase"
- interroger au moins un(e) étudiant(e) sur la notion de train d'onde : sinus limité dans le temps, retard de phase à l'émission est aléatoirement distribué, pas de corrélation avec le train suivant. Lien en odg avec largeur pic en fréquence
- train d'onde = modèle pour source quasi-monochromatique (raie), mais peut-être utilisé pour des raisonnements qualitatifs (ou d'odg) dans le cas de spectres larges
- Déf éclairement, pourquoi un carré ? pourquoi une moyenne ? (se contenter d'une comparaison entre temps caractéristique, notion filtrage passe-bas)
- cohérence spatiale n'est pas au programme, il s'agit juste de savoir que deux points d'une source émettent des trains d'onde dont les retards de phase n'ont aucun lien entre eux
- Définition chemin optique à partir de la durée propagation (c'est son intérêt fondamental, l'expression fonction de indice et distance a été dém ensuite)
- expression chemin optique en fonction distance parcourue dans milieu homogène (le cas général, indice non-uniforme a été vu, mais pas essentiel)
- expression donnant l'évolution du retard de phase au cours de la propagation en fonction du chemin optique (par coeur, éventuellement démo, mais pas essentiel)
- Th. Malus (admis) à énoncer en précisant bien qu'il ne faut pas de division d’onde "en route"
- traduction du stigmatisme en optique ondulatoire

 

EMag chap.8 : Induction (Cours et exos)

- révisions PCSI
- ARQS magnétique : MAmpère comme en statique, puis validité loi des noeuds
- demander à un(e) étudiant(e) la démo justifiant de négliger le courant de déplacement
- Attention : seule la version de Faraday de PCSI est au programme de spé (i.e. flux à travers une surface délimitée par un circuit filiforme). Un contour de Faraday immatériel n'est pas explicitement au programme
- les courants de Foucault n'ont donc pas été traités en cours
- Coeff d'inductance : définition et intérêt, L dans cas solénoïde, énergie magnétique (bobine seule, et bobines couplées)
- (la demo de l'expression du couple de Laplace sur cadre rectangulaire est HPgm de colle)

 

EMag chap.7 : Magnétostatique (Cours et Exos)

- Déterminations de B avec Ampère, nbeux exemples traités
- rappel : courant 2D hors programme, donc donner suffisamment d'indications si apparaissent dans un exo
- dipôle magnétostatique
- Forcément poser à un(e) étudiant(e) le calcul du rapport gyromagnétique (atome H cas classique)
- ordre de grandeur par analyse dim : magnéton Bohr
- moment magnétique volumique max d'un aimant, actions subies par un dipôle placé dans champ ext (formules doivent être données, l'effet du couple doit pouvoir être justifié via la formule)

 

EMag : chap.6 

- forcément demander : Energie de constitution d'un noyau atomique

Programme de colle S13 : lundi 06 - vendredi 10 janvier

Résumé des questions de cours imposées :
- chap.8 : démo négliger courant déplacement
- chap.7 : démo rapport gyromagnétique (modèle planétaire)
- chap.6 : énergie constitution noyau atomique

Remarques :
- le noyau atomique a été travaillé en autonomie pendant les vacances (vidéo à l'appui)
- Th d'Ampère = coeur de la colle pour les exos
- induction : avons passé 4h en cours pour refaire les exos de base (en plus des révisions de cours en autonomie, vidéos à l'appui)

 

EMag chap.8 : Induction (Cours et exos)

- révisions PCSI
- ARQS magnétique : MAmpère comme en statique, puis validité loi des noeuds
- demander à un(e) étudiant(e) la démo justifiant de négliger le courant de déplacement
- Attention : seule la version de Faraday de PCSI est au programme de spé (i.e. flux à travers une surface délimitée par un circuit filiforme). Un contour de Faraday immatériel n'est pas explicitement au programme
- les courants de Foucault n'ont donc pas été traités en cours
- Coeff d'inductance : définition et intérêt, L dans cas solénoïde, énergie magnétique (bobine seule, et bobines couplées)
- (la demo de l'expression du couple de Laplace sur cadre rectangulaire est HPgm de colle)

 

EMag chap.7 : Magnétostatique (Cours et Exos)

- Déterminations de B avec Ampère, nbeux exemples traités
- rappel : courant 2D hors programme, donc donner suffisamment d'indications si apparaissent dans un exo
- dipôle magnétostatique
- Forcément poser à un(e) étudiant(e) le calcul du rapport gyromagnétique (atome H cas classique)
- ordre de grandeur par analyse dim : magnéton Bohr
- moment magnétique volumique max d'un aimant, actions subies par un dipôle placé dans champ ext (formules doivent être données, l'effet du couple doit pouvoir être justifié via la formule)

 

EMag : chap.4 à 6 (Cours et exos)

- Potentiel, énergie potentielle, relations V- E (locale et intégrale)
- cartes de champ
- analogie avec gravitation
- Effet Hall : à demander à un(e) étudiant(e)
- Condensateur
- Dipôle EStat : actif et passif (passif : formules à connaître par coeur, sauf force dans cas Eext non-uniforme)
- Polarisabilité d'un atome de Thomson
- forcément demander : Energie de constitution d'un noyau atomique

Programme de colle S12 : lundi 16 - vend 20 décembre

Partie cours imposante, résumé des parties à tester dans la colle (avec énoncé) :
    condensateur plan
    dipôle EStat : E et V créés
    Calcul Effet Hall
    Polarisabilité d'un atome de Thomson
    B créé par fil ou cylindre
Attention : noyau atomique hors pgm cette semaine

 

EMag chap.7 : Magnétostatique (Cours)

- Déterminations de B avec Ampère : cas du fil ou du cylindre à poser à un(e) étudiant(e)
- rappel : courant 2D hors programme
- chapitre non terminé

 

EMag : chap.4 à 6 (Cours et exos)

- Potentiel, énergie potentielle, relations V- E (locale et intégrale)
- cartes de champ
- analogie avec gravitation
- Effet Hall : à demander à un(e) étudiant(e)
- Condensateur plan : à demander à un(e) étudiant(e)
- Dipôle EStat actif : demander calcul V puis E à un(e) étudiant(e)
- Dipôle EStat passif : formules à connaître par coeur, sauf force dans cas Eext non-uniforme
- Polarisabilité d'un atome de Thomson : demander calcul V puis E à un(e) étudiant(e)
- Attention : Energie de constitution d'un noyau atomique hors pgm

 

EMag : chap.3 Gauss (Cours et exos)

- de nombreux exemples faits ensemble, méthode doit être maîtrisée

Programme de colle S11 : lundi 09 - vend 13 décembre

EMag : chap.4 (Cours et exos)

- Potentiel, énergie potentielle, relations avec champ élec
- Lecture carte de champ : Attention, surfaces équipotentielles pas encore traitées, ni la suite du chapitre

 

EMag : chap.3 Gauss (Cours et exos)

- de nombreux exemples faits ensemble, méthode doit être maîtrisée

 

EMag : chap.2 Maxwell (Cours et exos)

- vérifier que equ Maxwell sont connues. Attention, nous n'avons pas encore vu tous les équivalents intégrales
- tester aussi relation locale conservation énergie EMic (dans vide, puis avec porteurs mobiles), pas de démo, vérifier compréhension physique des termes
- niveau cours, tester les membres du trinôme sur un des deux thèmes suivants :
  1- accélération particule chargée entre deux plaques avec ddp U
   2- mouvement plan circulaire dans champ B, deux possibilités :
      - soit on suppose le caractère circulaire, et les étudiants trouve le rayon en polaire
      - soit ils utilisent la base de Frenet (nveaux pgm) pour tout démontrer (trajectoire plane, circulaire, rayon)