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Le Blog à STRUBEL - Page 3

  • Programme de colle 3

    PC-PC* 2018/2019 - Programmes de colle de physique –

     

    Colle 3 – lundi 1 au vendredi 5 octobre 2018

     

    Principes de la thermodynamique pour un système ouvert en régime stationnaire :

    Le programme de PCSI n’a pas été révisé, hormis les machines thermiques : modélisation d’un moteur, d’un réfrigérateur, d’une pompe à chaleur dithermes : définition et signe des échanges énergétiques, définition du rendement ou de l’efficacité, calcul dans le cas ditherme réversible.

    Exploitation de diagrammes LnP,h et T,s : la modélisation de la machine (ou d’une partie de machine) est donnée.

     

    Optique physique :

    Chapitres 1 : modèle scalaire des ondes lumineuses.

    Chapitre 2 : superposition de deux ondes.

    Chapitre 3 : interférences à division du front d’onde (cours et exercices classique en lumière monochromatique pour ce dernier chapitre).

     

    Notions et contenus

    Capacités exigibles

    1. Modèle scalaire des ondes lumineuses

     

    a)    Modèle de propagation dans l’approximation de l’optique géométrique.

     

    Chemin optique. Déphasage dû à la propagation.

     

     

    Surfaces d’ondes. Loi de Malus.

     

     

     

    Onde plane, onde sphérique ; effet d’une lentille mince dans l’approximation de Gauss.

     

     

    b)    Modèle d’émission. Approche expérimentale de la longueur de cohérence temporelle. Relation entre le temps de cohérence et la largeur spectrale.

     

     

     

     

     

     

    c)    Récepteurs. Intensité.

     

    Associer la grandeur scalaire de l’optique à une composante d’un champ électrique.

     

     

    Exprimer le retard de phase en un point en fonction du retard de propagation ou du chemin optique.

     

    Utiliser l’égalité des chemins optiques sur les rayons d’un point objet à son image.

     

     

    Associer une description de la  formation des images en termes de rayon lumineux et en termes de surfaces d’onde.

     

    Classifier différentes sources lumineuses (lampe spectrale basse pression, laser, source de lumière blanche…) en fonction du temps de cohérence de leurs diverses radiations  et connaître quelques ordres de grandeur des longueurs de cohérence temporelle associées. Utiliser la relation Df.Dt»1 pour relier le temps de cohérence et la largeur spectrale Dlde la radiation considérée.

     

    Relier l’intensité à la moyenne temporelle du carré de la grandeur scalaire de l’optique.

     

    Citer le temps de réponse de l’œil.

    Choisir un récepteur en fonction de son temps de réponse et de sa sensibilité fournis.

     

    Notions et contenus

    Capacités exigibles

    2. Superposition d’ondes lumineuses

     

     

     

    Superposition de deux ondes quasi-monochromatiquescohérentes entre elles : formule de Fresnel I=I1+I2+2sqrt(I1I2) cos f.  Contraste.

    Établir la formule de Fresnel.

    Citer la formule de Fresnel et justifier son utilisation par la cohérence des deux ondes.

    Associer un bon contraste à des intensités I1 et I2 voisines.

     

    Superposition de deux ondes incohérentes entre elles.

     

    Justifier et utiliser l’additivité des intensités.

     

     

    Notions et contenus

    Capacités exigibles

    3. Exemple de dispositif interférentiel par division du front d’onde : trous d’Young

     

    Trous d’Young ponctuels dans un milieu non dispersif : source ponctuelle à grande distance finie et observation à grande distance finie. Champ d’interférences. Ordre d’interférences p.

     

    Variations de p avec la position du point d’observation ; franges d’interférences.

     

     

    Comparaison entre deux dispositifs expérimentaux : trous d’Young et fentes d’Young.

     

    Variation de p par rajout d’une lame à faces parallèles sur un des trajets.

     

    Variations de p avec la position d’un point source ; perte de contraste par élargissement spatial de la source.

     

     

    Variations de p avec la longueur d’onde. Perte de contraste par élargissement spectral de la source.

     

     

     

     

    Observations en lumière blanche (blanc d’ordre supérieur, spectre cannelé).

    Savoir que les franges ne sont pas localisées. Définir, déterminer et utiliser l’ordre d’interférences.

     

     

    Interpréter la forme des franges observées sur un écran éloigné parallèle au plan contenant les trous d’Young.

     

    Confronter les deux dispositifs : analogies et différences.

     

     

    Interpréter la modification des franges

     

     

    Utiliser le critère semi-quantitatif de brouillage des franges |Dp| >1/2 (où |Dp| est évalué sur la moitié de l’étendue spatiale de la source) pour interpréter des observations expérimentales

     

    Utiliser le critère semi-quantitatif de brouillage des franges |Dp| >1/2 (où |Dp| est évalué sur la moitié de l’étendue spectrale de la source) pour interpréter des observations expérimentales. Relier la longueur de cohérence, Dlet l en ordre de grandeur.

     

    Déterminer les longueurs d‘ondes des cannelures.

     

    Quelques questions pour réviser l’optique :

     

    1. Modèle scalaire des ondes lumineuses :

     

    Qu’est ce qu’un train d’onde ?

    Quel est l’ordre de grandeur de la fréquence et de la période d’une vibration lumineuse visible ?

    Quel est l’ordre de grandeur de la durée de cohérence et de la longueur de cohérence pour :

    • Un laser ;
    • Une lampe à spectre de raies ( exemple ? ) ;
    • Une lampe blanche ?

    Quelle relation lie le temps de cohérence à la largeur spectrale d’une source en fréquence ?

    Comment s’écrit l’amplitude d’une vibration émise par une source S quasi-monochromatique :

    • au point S ?
    • en un point M atteint par cette vibration ?

    Définir le chemin optique ; que représente-t-il physiquement ?

    Définir l’intensité (éclairement).

    Donner un ordre de grandeur du temps de réponse de l’œil.

     

    1. Superposition d’ondes lumineuses :

     

    Définir qualitativement le phénomène d’interférences lumineuses.

    Donner les conditions d’obtention des interférences ( qualitativement ou *en explicitant la notion de temps de cohérence).

    Comment s’écrit l’intensité en un point du champ d’interférences dans le cas d’interférences à deux ondes cohérentespour lesquelles δ⎜< Lc ?

     

    1. Trous et fentes d’Young :

     

    Définir la différence de marche, l’ordre d’interférence, la visibilité.

    Décrire le dispositif des trous d’Young ; définir et calculer dans ce cas la différence de marche.

    Que vaut l’éclairement si les deux trous sont identiques ?

    Pourquoi peut-on remplacer les trous d’Young par des fentes ( de quelle direction ) ?

    Définir l’interfrange et calculer sa valeur.

    Schématiser le montage avec lentille et calculer la différence de marche.

     

     

  • Programme de colle 2

    Colle 2 – lundi 24 au vendredi 28 septembre 2018

     

     

    Programme de la colle 1 : diffusion de particules et diffusion thermique

    +

    Rayonnement thermique : aucune connaissance particulière ne doit être retenue, mais les étudiants doivent maitriser les lois de Wien et Stefan-Boltzmann fournies ( signification physique des grandeurs mises en jeu, unités, calculs simples). L’effet de serre doit pouvoir être décrit qualitativement seul, et quantitativement avec un énoncé. Aucun autre exercice n’a été fait.

    Principes de la thermodynamique pour un système ouvert en régime stationnaire :

    Le programme de PCSI n’a pas été révisé, hormis les machines thermiques : modélisation d’un moteur, d’un réfrigérateur, d’une pompe à chaleur dithermes : définition et signe des échanges énergétiques, définition du rendement ou de l’efficacité, calcul dans le cas ditherme réversible.

    Exploitation de diagrammes LnP,h et T,s : la modélisation de la machine (ou d’une partie de machine) est donnée.