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Document de 10 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 12 - Thermodynamique statistique

Document de 10 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 12 - Thermodynamique statistique

Document de 12 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 12 - Thermodynamique statistique

Document de 1 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 12 - Thermodynamique statistique

Document de 817 ko, dans Sciences Physiques/Chapitre 12 - Thermodynamique statistique

Document de 1 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 12 - Thermodynamique statistique

Thermodynamique statistique :

• Modèle de l'atmosphère isotherme pour un gaz parfait.
• Facteur de Boltzmann.
• Système à deux niveaux : probabilités d'occupation, énergie moyenne, fluctuations, capacité thermique.
• Système de $N$ particules dans un puits infini à une dimension. Calcul de l'énergie moyenne dans le cadre de l'approximation continue.
• Théorème d'équipartition de l'énergie.
• Capacité thermique des gaz monoatomiques et diatomiques à température ambiante.
• Capacité thermique des solides : loi de Dulong et Petit.

Transferts thermiques :

• Conduction, convection, rayonnement.
• Vecteur densité de flux thermique. Flux thermique.
• Loi de Fourier, loi de Newton.
• Divergence, laplacien, théorème de Green-Ostrogradski.
• Equation locale de conservation de l'énergie et équation de diffusion sans terme source. Remarque : la démonstration de ces équations n'est exigible que dans des problèmes à une dimension.
• Temps caractéristique de diffusion.
• La notion de résistance thermique, d'épaisseur de peau, l'équation de diffusion avec terme source n'ont pas encore été vues en cours et ne sont pas au programme de colle.

Exemples de questions de cours exigibles :

• Calculer la pression $p(z)$ dans le modèle de l'atmosphère isotherme.
• Etablir les probabilités d'occupation du système à deux niveaux, et calculer l'énergie moyenne.
• Calculer les fluctuations d'énergie dans le système à deux niveaux et les relier à sa capacité thermique.
• Présenter le modèle de $N$ particules dans un puits infini 1D ; définir et justifier l'approximation continue.
• Présenter le théorème d'équipartition de l'énergie et déterminer la vitesse quadratique moyenne dans un gaz parfait.
• Déterminer le coefficient $\gamma$ des gaz parfaits monoatomiques et diatomiques.
• Énoncer et démontrer la loi de Dulong et Petit.
• Présenter succintement les trois types de transferts thermiques.
• Présenter la loi de Fourier, et interpréter physiquement le gradient et le signe -.
• Etablir l'équation locale de conservation de l'énergie dans un système 1D à géométrie cartésienne.
• A partir du premier principe local, etablir l'équation de diffusion thermique en géométrie cartésienne à une dimension.
• Par une analyse dimensionnelle, estimer le temps caractéristique de diffusion et la profondeur de pénétration d'une perturbation thermique dans un milieu.
• etc...

Document de 3 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 12 - Thermodynamique statistique

Document de 11 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 12 - Thermodynamique statistique

Document de 2 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 13 - Transferts thermiques

Document de 2 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 13 - Transferts thermiques

Document de 3 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 11 - Dualité onde-particule

Mécanique quantique - dualité onde-particule :

• Relation de Planck-Einstein. Longueur d'onde de De Broglie.
• Introduction historique à la mécanique quantique. Modèles de l'atome d'hydrogène. Fentes d'Young avec électrons.
• Fonction d'onde. Densité de probabilité. Condition de normalisation.
• Equation de Schrödinger (à 1 dimension uniquement)
• Etats stationnaires. Equation de Schrödinger indépendante du temps (à 1 dimension).
• Etats stationnaires du puits de potentiel infini. Quantification de l'énergie. Analogie avec la corde de Melde.
• Principe d'indétermination de Heisenberg.
• Superposition d'états stationnaires.

Thermodynamique statistique :

• Modèle de l'atmosphère isotherme pour un gaz parfait.
• Facteur de Boltzmann.
• Système à deux niveaux : probabilités d'occupation, énergie moyenne, fluctuations, capacité thermique.
• Système de $N$ particules dans un puits infini à une dimension. Calcul de l'énergie moyenne dans le cadre de l'approximation continue.
• Théorème d'équipartition de l'énergie.
• Les capacités thermiques des gaz et des solides n'ont pas encore été traitées et ne sont pas au programme de colle.

Exemples de questions de cours exigibles :

• En exploitant la condition de normalisation, montrer que la densité de probabilité de présence dans un état stationnaire est indépendante du temps.
• Démontrer l'équation de Schrödinger indépendante du temps à l'aide de la méthode de séparation des variables.
• Montrer que l'énergie est quantifiée dans une puits de potentiel infini carré.
• Montrer que la superposition d'états stationnaires n'est pas un état stationnaire.
• Calculer la pression $p(z)$ dans le modèle de l'atmosphère isotherme.
• Etablir les probabilités d'occupation du système à deux niveaux, et calculer l'énergie moyenne.
• Calculer les fluctuations d'énergie dans le système à deux niveaux et les relier à sa capacité thermique.
• Présenter le modèle de $N$ particules dans un puits infini 1D ; définir et justifier l'approximation continue.
• Présenter le théorème d'équipartition de l'énergie et déterminer la vitesse quadratique moyenne dans un gaz parfait.
• etc...

Document de 2 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 12 - Thermodynamique statistique

Document de 190 ko, dans Sciences Physiques/Chapitre 12 - Thermodynamique statistique

Document de 940 ko, dans Sciences Physiques/TP d'Electronique

Document de 75 ko, dans Sciences Physiques/TP d'Electronique

Document de 182 ko, dans Sciences Physiques/TP d'Electronique

Document de 3 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 10 - Interférences par division de front d'onde

Document de 526 ko, dans Sciences Physiques/Chapitre 09 - Interférences par division d'amplitude

Document de 1 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 11 - Dualité onde-particule

Document de 185 ko, dans Sciences Physiques/Chapitre 11 - Dualité onde-particule

Document de 674 ko, dans Sciences Physiques/Chapitre 11 - Dualité onde-particule

Document de 15 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 11 - Dualité onde-particule

Interférences par division de front d'onde :

• Dispositif des fentes d'Young. Montage sans lentille. Montage avec lentille (écran dans le plan focal image).
• Critère de brouillage portant sur l'ordre d'interférence.
• Perte de cohérence spatiale et temporelle. Critère de brouillage portant sur la largeur angulaire de la source. (Le calcul intégral du facteur de contraste pour une fente de largeur $b$ a été fait en cours à titre d'exemple mais n'est pas exigible).
• Formule des réseaux en transmission
• Expression de l'intensité transmise par un réseau en fonction de la différence de phase $\Delta \varphi$ entre les ondes diffractées par deux motifs successifs. Demi-largeur du pic de diffraction.

Mécanique quantique - dualité onde-particule :

• Relation de Planck-Einstein. Longueur d'onde de De Broglie.
• Introduction historique à la mécanique quantique. Modèles de l'atome d'hydrogène. Fentes d'Young avec électrons.
• Fonction d'onde. Densité de probabilité. Condition de normalisation.
• Equation de Schrödinger (à 1 dimension uniquement)
• Etats stationnaires. Equation de Schrödinger indépendante du temps (à 1 dimension).
• Etats stationnaires du puits de potentiel infini. Quantification de l'énergie. Analogie avec la corde de Melde.
• Principe d'indétermination de Heisenberg.
• Superposition d'états stationnaires.

Exemples de questions de cours exigibles :

• Etablir l'expression de la différence de marche dans le dispositif des trous d'Young (avec ou sans lentilles).
• Présenter le critère de brouillage sur l'ordre d'interférences, en déduire le critère de brouillage sur la largeur angulaire de la source pour les fentes d'Young.
• Etablir la formule des réseaux.
• Calculer l'intensité résultat d'une suite de $N$ ondes dont les phases sont en progression arithmétique et estimer la demi-largeur du pic de diffraction.
• En exploitant la condition de normalisation, montrer que la densité de probabilité de présence dans un état stationnaire est indépendante du temps.
• Démontrer l'équation de Schrödinger indépendante du temps à l'aide de la méthode de séparation des variables.
• Montrer que l'énergie est quantifiée dans une puits de potentiel infini carré.
• Montrer que la superposition d'états stationnaires n'est pas un état stationnaire.
• etc...

Document de 3 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 09 - Interférences par division d'amplitude

Document de 10 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 10 - Interférences par division de front d'onde

Document de 1 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 10 - Interférences par division de front d'onde

Document de 467 ko, dans Sciences Physiques/Chapitre 10 - Interférences par division de front d'onde

Document de 3 Mo, dans Sciences Physiques/Chapitre 10 - Interférences par division de front d'onde

Interférences par division d'amplitude :

• Interférences par une lame d'air/d'eau. Teintes de Newton.
• Interféromètre de Michelson.
• Configuration en lame d'air, anneaux d'égale inclinaison.
• Configuration en coin d'air, franges d'égale épaisseur (l'expression de la différence de marche en coin d'air n'est pas à connaître et doit être fournie aux étudiants si nécessaire).
• Doublet spectral ; lien entre perte de contraste et largeur d'une raie spectrale.

Interférences par division de front d'onde :

• Dispositif des fentes d'Young. Montage sans lentille. Montage avec lentille (écran dans le plan focal image).
• Critère de brouillage portant sur l'ordre d'interférence.
• Perte de cohérence spatiale et temporelle. Critère de brouillage portant sur la largeur angulaire de la source. (Le calcul intégral du facteur de contraste pour une fente de largeur $b$ a été fait en cours à titre d'exemple mais n'est pas exigible).
• Formule des réseaux en transmission
• Expression de l'intensité transmise par un réseau en fonction de la différence de phase $\Delta \varphi$ entre les ondes diffractées par deux motifs successifs. Demi-largeur du pic de diffraction.

Exemples de questions de cours exigibles :

• Présenter les teintes de Newton et leur origine
• Présenter les configurations expérimentales correspondant à des observations en lame d'air et en coin d'air avec le Michelson
• Calculer la différence de marche lorsque le Michelson est en lame d'air
• Calculer le rayon des anneaux sur un écran lorsque le Michelson est en lame d'air
• Déterminer l'expression du facteur de contraste des interférences dans le cas d'un doublet spectral
• Expliquer, par la méthode de son choix, pourquoi la largeur spectrale d'une raie est associée à une perte de contraste loin du contact optique
• Etablir l'expression de la différence de marche dans le dispositif des fentes d'Young (avec ou sans lentilles).
• Présenter le critère de brouillage sur l'ordre d'interférences, en déduire le critère de brouillage sur la largeur angulaire de la source pour les fentes d'Young.
• Etablir la formule des réseaux.
• Calculer l'intensité résultat d'une suite de $N$ ondes dont les phases sont en progression arithmétique et estimer la demi-largeur du pic de diffraction.
• etc...