Programme de colle S22 : mardi 02 - vend 05 avril

Dernière semaine de colle

MécaQ chap.1 : Particule libre

- fonction d'onde : état mécanique, "amplitude de probabilité", interprétation physique du module au carré, unité
- Attention : les ondes complexes ne sont pas un simple intermédiaires de calcul en mécaQ. La partie réelle de la fonction d'onde ne représente rien de particulier
- superposition : on somme les fonctions d'onde issues de la division d'une fonction d'onde mère, et l'on "voit" le module au carré, analogie avec l'optique ondulatoire
- dualité onde-corpuscule : exp fentes d'Young, relations de Planck-Einstein et de de Broglie (bien utiliser notations de spé : h_barre, relation de Broglie est vectorielle). On pense onde lors propagation, on pense corpuscule lors détection.
- Equ Schrö ne doit pas être connue par coeur
- famille de solution : séparation des variables => états stationnaires (dté proba constante)
- Etats stationnaires particule libre = OPPH de de Broglie. Leur expression n'a pas été admise, mais a été démontrée en cours
- les états stationnaires sont des états dont l'énergie est parfaitement déterminée
- Attention piège vocabulaire : les états stationnaires ne sont pas les ondes stationnaires de la physique classique
- Relation de dispersion des OPPH de de Broglie, le vide est dispersif, vitesse de phase ne s'identifie pas à la vitesse des particules en méca du point, les OPPH ne vérifient pas la condition de normalisation (pour des CL qcq)
- les OPPH ne permettent donc pas de décrire correctement les particules quantiques
- les paquets d'OPPH sont des solutions math qui décrivent bien les particules, vitesse de groupe s'identifie à la vitesse des particules classiques
- paquet d'onde <=> spectre en w et en k. Donc les particules n'ont pas une énergie fixée, ni une quantité de mouvement fixée. Mais un spectre en énergie, et un spectre en impulsion.
- pté des TFourier implique les relations d'incertitude de Heisenberg (en temps-énergie, et en position-impulsion)
- Savoir interpréter physiquement l'expression admise d'un courant de probabilité

 

Ondes chap.5 : Réflexion / transmission à une interface (Cours et exos)

- demander à un.e étudiant.e d'établir les expressions des coeff réflexion et transmission en vitesse, surpression et puissance surfacique, dans le cas d'une interface entre deux fluides
- OU demander à un.e étudiant.e d'établir les expression des coeff en réflextion et transmission pour E dans cas de deux milieux d'indices cpx. Coeff en puissance uniquement quand indices sont réels

 

Ondes chap. 4 Ondes linéaires, dispersion, abosrption (Cours et exos)

- pas prioritaire d'établir les équations de couplage et l'équation d'onde : les donner et en tirer les conséquences physiques. L'établissement des ces équations peut être rejeté en fin d'exo
- OPPH à vecteur d'onde complexe : "pseudo-OPPH", savoir proposer une écriture par coeur en complexe
- un.e étudiant.e au moins doit (cours ou exo) passer de l'écriture complexe d'une "pseudo-OPPH" à son écriture en réel
- dispersion, absorption, vitesse phase et groupe, interprétation physique, raisonnements énergétiques associés
- NB : la distinction atténuation / absorption ne semble pas être au pgm (j'en ai parlé)
- demander à un.e étudiant.e OEM transverse dans plasma peu dense, avec énoncé
- demander à un.e étudiant.e OEM dans métal BF (i.e. loi ohm réelle valide), effet peau

Révisions de mécanique PCSI

- Exercices (Exos_revisions_mecapoint.pdf)

- Consignes :
> Traiter les 4 premiers exercices d'ici vendredi 05 avril
> Ceux qui m'envoient un pdf de leur travail recevront le corrigé pdf
> Profitez des 10 jours (à peu près) qu'il nous reste pour me poser des questions sur cette partie du programme

Physique quantique : chap. 1 à 3

- Chap.1 (MecaQ_chap1_phi_Schro.pdf)

- Chap.2 (MecaQ_chap2_potentiels.pdf)

- Chap.3 (MecaQ_chap3_effettunnel.pdf)

Ondes chap.5 : Réflexion / transmission à une interface

- Cours (Ondes_chap5_interfaces.pdf)

- TD associé (Ondes_chap5_interfaces_TD.pdf)
Ex 1 à préparer pour mardi 02 avril
Ex 2 facultatif (ne sera pas corrigé, me poser des questions par mail si besoin)

Programme de colle S21 : lundi 25 - vend 29 mars

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

- méthode générale a été appliquée en cours, mais TD pas encore fait, être indulgent sur la vitesse d'exécution
- insister sur situations où l'équation d'onde n'est pas d'Alembert
- un.e étudiant.e au moins doit (cours ou exo) passer de l'écriture complexe d'une "pseudo-OPPH" à son écriture en réel
- pas prioritaire d'établir les équations de couplage et l'équation d'onde : les donner et en tirer les conséquences physiques. L'établissement des ces équations peut être rejeté en fin d'exo
- dispersion, absorption, vitesse phase et groupe, interprétation physique, raisonnements énergétiques associés
- OPPH à vecteur d'onde complexe : "pseudo-OPPH", savoir proposer une écriture par coeur en complexe
- NB : la distinction atténuation / absorption ne semble pas être au pgm (j'en ai parlé)
- demander à un.e étudiant.e OEM transverse dans plasma peu dense, avec énoncé
- demander à un.e étudiant.e OEM dans métal BF (i.e. loi ohm réelle valide), effet peau

 

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) un état de polarisation après avoir donné l'écriture mathématique

 

Ondes chap.2 : ondes sonores dans fluides (Exos)

Ondes chap.4 : TD

- TD (Ondes_chap4_ondes_lineaires_dispersion_absorption_TD.pdf)
Exos 1 et 2 (exo 2 question 1 surtout) à traiter pour mardi 26/03

Ondes chap. 1, 2, 3 et 4

- Cours chap.1 Ondes d'Alembert 1D (Ondes_chap1_unidim_Alembert.pdf)
- TD associé (Ondes_chap1_unidim_Alembert_TD.pdf)

 

- Cours chap.2 Ondes sonores dans les fluides (Ondes_chap2_onde_sonore_fluide.pdf)
- TD associé (Ondes_chap2_onde_sonore_fluide_TD.pdf)
Ex 1 à traiter pour mardi 19/03

 

- Cours chap.3 OEM dans le vide (Ondes_chap3_OEM.pdf)
- TD associé (Ondes_chap3_OEM_TD.pdf)
Ex 1 à traiter pour mardi 19/03

 

- Cours chap.4 Dispersion, absorption (Ondes_chap4_ondes_lineaires_dispersion_absorption.pdf)

Programme de colle S20 : lundi 18 - vend 22 mars

nous n'avons pas encore fait d'exercices pour les chap. 2 et 3,
mais exos possibles, à bien guider

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
- 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) un état de polarisation après avoir donné l'écriture mathématique

 

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
- NB1 : pour linéariser la déf du coeff de compressibilité (déf à partir de V ou rho, peu importe), je demande aux étudiants de faire Taylor-Young sur rho(P) (S est constante) autour de la situation d'équilibre (P0,S0). De nombreuses versions (livres, cours) me semblent physiquement et mathématiquement très contestables sur ce calcul
- NB2 : 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 comme moyen mnémotechnique)
- 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 11 - vend 14 mars

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

- demander à un.e étudiant.e démo d'Alembert 1D, après avoir linéarisé les 3 équations. Doit pouvoir être fait sans énoncé
- NB1 : pour linéariser la déf du coeff de compressibilité (déf à partir de V ou rho, peu importe), je demande aux étudiants de faire Taylor-Young sur rho(P) (S est constante) autour de la situation d'équilibre (P0,S0). De nombreuses versions (livres, cours) me semblent physiquement et mathématiquement très contestables sur ce calcul
- Ecriture cpx OPPH
- demander à un.e étudiant.e correspondance entre opérateurs diff et opérateurs cpx (utilisation nabla comme moyen mnémotechnique)
- Impédance : définition, utilité et conditions de validité
- aspects énergétiques : formules et interprétations physiques (aucune démo) : pas encore de calculs avec OPPH
- la suite du cours n'a pas encore été traitée : HPgm de colle

 

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)
pour compléter la colle si besoin, mais pas le coeur du programme de colle

Cours en distanciel : Rayonnement thermique (pour le 04 mars)

- Cours tapé (Cours_corps_noir.pdf)

- Poly manuscrit (Cours_corps_noir_manuscrit.pdf)

- Vidéo d'accompagnement (à visionner intégralement) :
https://www.youtube.com/watch?v=a1AvK6JOHtU
https://www.youtube.com/watch?v=4Rt0fiwt0bU