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date de publication20.03.2018
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MP* 1 Interrogations de physique et chimie

quinzaine 8 du 30 / 01 au 03 / 02 / 17 (semaine B)



ELECTROMAGNETISME : 
Energie électromagnétique: cours et exercices

Identité de Poynting (démonstration non exigible), signification : densité volumique d’énergie électromagnétique associée au champ (E ,B), vecteur de Poynting. Exemples : cylindre conducteur en régime permanent.
PROPAGATION :

Cours et exercices simples :

Ondes électromagnétiques planes dans le vide (dépendance temporelle quelconque), transversalité des champs, structure de l’onde plane progressive, transport d’énergie. OPPM électromagnétiques dans le vide: vecteur d’onde, polarisations, représentation complexe des champs E et B ,valeur moyenne du vecteur de Poynting (flux surfacique normal).

Notions (admises) sur la propagation d’une OPPM dans un milieu transparent d’indice n(), vitesse de phase. Existence du phénomène de dispersion.

cas des OPPM transverses dans un plasma dilué : équation de propagation de E, relation de dispersion, pulsation de plasma, étude de la vitesse de phase et de la vitesse de groupe.

L’étude de l’effet de peau dans un conducteur ohmique a été abordée succinctement; le but est de mettre en évidence la propagation avec atténuation décrite à l’aide d’un vecteur d’onde à partie imaginaire.

Notions sur la cohérence temporelle des ondes lumineuses, causes d’élargissement des raies spectrales.

Production et analyse d’une lumière polarisée rectilignement: polariseur, analyseur, loi de Malus. Les lames à retard demi-onde et quart d’onde ne sont plus au programme.

Réflexion d’une OPPM hyperfréquence sur un miroir métallique, dans le cas de l’incidence normale , modèle du conducteur parfait ; étude de l’onde stationnaire, pression de radiation.

Onde guidée entre 2 plans parallèles parfaitement conducteurs, modes TE n,0 ; relation de dispersion. Modes TE n,0 d’un guide d’ondes rectangulaire.

Rayonnement dipolaire électrique : aucune démonstration des formules donnant les champs rayonnés n’est exigible, mais les approximations qui y conduisent doivent être connues (dipolaire, non relativiste, zone de rayonnement). Calcul du vecteur de Poynting dans la zone de rayonnement et de la puissance rayonnée.
OPTIQUE GEOMETRIQUE :

Révisions MPSI : lois de Descartes, réflexion, réfraction, réflexion totale. Objets et images réels, virtuels, à l’infini. Lentilles sphériques minces dans l’approximation paraxiale (ou de Gauss), foyers, distances focales et plans focaux, constructions géométriques, formules de conjugaison et de grandissement de Newton et Descartes (démonstration non exigible).

Le principe de Fermat n’est pas au programme; le miroir sphérique et le dioptre sphérique non plus.

Cours de seconde année : cours seulement :

Approximation de l’optique géométrique, rayons et surfaces d’onde, théorème de Malus. Trajet optique et retard de phase. La condition générale de stigmatisme n’est plus au programme ; on se contente de montrer que, conformément au théorème de Malus, le stigmatisme revient à une condition d’accord de phase sur les surfaces d’onde de l’espace image .
ARCHITECTURE DE LA MATIERE, révision MPSI:
Structure électronique des atomes : Niveaux d’énergie et spectre d’émission de l’atome d’hydrogène et des ions hydrogénoïdes ; nombres quantiques n , l et m. Existence du spin de l’électron.

La notion de fonction d’onde et l’équation de Schrödinger ne font pas partie de ce programme. Atomes à plusieurs électrons : principe d’exclusion de Pauli, configurations fondamentales : règles de Klechkowski et de Hund ; exceptions à la règle de Klechkowski: Cr, Cu, cations des métaux de transition. Les constantes d’écran de Slater sont hors programme.

Classification périodique, propriétés quasi-périodiques des éléments chimiques: énergie de 1e ionisation des atomes , notion qualitative d’électronégativité ; évolution dans les lignes et les colonnes.

Questions de cours sur le programme 8B (liste non exhaustive) :



  • Identité de Poynting (démonstration non exigible), signification : densité volumique d’énergie électromagnétique associée au champ (E ,B), vecteur de Poynting.

  • Structure de l’onde plane électromagnétique progressive dans le vide, transport d’énergie

  • OPP électromagnétiques sinusoïdales dans le vide: polarisations, représentation complexe des champs E et B, valeur moyenne du vecteur de Poynting (flux surfacique normal).

  • Caractère limité de la cohérence temporelle des ondes lumineuses « monochromatiques », causes d’élargissement des raies spectrales.

  • Production et analyse d’une lumière polarisée rectilignement: polariseur, analyseur, loi de Malus.

  • Effets de la dispersion sur la propagation des paquets d’onde, vitesse de phase et vitesse de groupe.

  • OPPM transverses dans un plasma dilué; relation de dispersion, pulsation de coupure, vitesse de phase, vitesse de groupe.

  • Réflexion d’une OPPM hyperfréquence sur un miroir métallique, dans le cas de l’incidence normale, modèle du conducteur parfait ; étude de l’onde stationnaire, pression de radiation.

  • Onde guidée entre 2 plans parallèles parfaitement conducteurs, modes TE n ; relation de dispersion

  • Modes TE n,0 d’un guide d’ondes rectangulaire.

  • Rayonnement dipolaire électrique : approximations conduisant à l’expression des champs E et B dans la zone de rayonnement, structure de ces champs, calcul du vecteur de Poynting dans la zone de rayonnement et de la puissance rayonnée.

  • Rayonnement par un dipôle vibrant rectilignement, applications (ciel bleu, soleil couchant).

  • Rayonnement par une charge accélérée non-relativiste, formule de Larmor.

  • Lentilles sphériques minces dans l’approximation de Gauss.

  • Collimateur, viseur, lunette réglée à l’infini, lunette autocollimatrice.

  • Rayons et surfaces d’onde, théorème de Malus.


Chimie :


  • Niveaux d’énergie et spectre d’émission de l’atome d’hydrogène et des ions hydrogénoïdes.

  • Atomes à plusieurs électrons : principe d’exclusion de Pauli, configurations fondamentales : règles de Klechkowski et de Hund, exceptions : Cr, Cu, cations des métaux de transition.

  • Propriétés quasi-périodiques des éléments chimiques : énergies de 1e ionisation des atomes, électronégativité.

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