Analyse
Ce qu'a observé le jury
Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.
Présentation du sujet
Sujet sur l'optique ondulatoire et la physique quantique, faisant le pont avec la relativité restreinte (énergie-impulsion). Partie I : notions de relativité. Partie II (très courte) : spectre de l'hydrogène. Partie III (très classique) : dispositif optique de type Michelson pour mesurer les raies. Partie IV (décorrélée) : équations de Schrödinger et Klein-Gordon comme équations d'ondes, effet tunnel relativiste avec transmission totale.
Structure de l'épreuve
- Partie I — Partie I — Relativité restreinte (énergie-impulsion)(Q1-Q8)Niveau attendu
Q1-Q3 bien traitées (dimension, relation impulsion-vitesse). Q4 : majorité qui ne simplifie pas au maximum. Q5 « étonnamment sélective » — masse photon « très petite » au lieu de strictement nulle. Q6 contre toute attente très sélective (bilan énergie + impulsion).
- Partie II — Partie II — Spectre de l'hydrogène(Q7-Q9)Difficile
Partie très courte. Q7 peu traitée (confusion E_i et énergie de masse mc²). Q8 souvent mal traitée : la longueur d'onde du photon émis est associée à une différence d'énergie, et non à un niveau d'énergie seul.
- Partie III — Partie III — Dispositif optique (interférométrie classique)(Q10-Q16)Difficile
Q10 bien traitée (taille des sources et localisation). Q12 : Malus et retour inverse de la lumière invoqués de façon incantatoire. Q13 : « incertitude-type relative » mal interprétée, presque aucune copie n'a calculé Δλ/λ_0. Q15 : calculs sans protocole expérimental clair.
- Partie IV — Partie IV — Schrödinger / Klein-Gordon (équations d'ondes)(Q17-Q25)Très difficile
Q19 : interprétation inverse de la formule (décalage vers le rouge au lieu du bleu). Q20 : confusion état stationnaire / onde stationnaire. Q21-Q22 : « v_g > c donc l'équation est relativiste » (justifications alarmantes). Q23 : effet tunnel bien connu. Q24-Q25 peu traitées.
Analyse globale du jury
« Le jury insiste à nouveau : il est conseillé aux candidats de toujours vérifier l'homogénéité des équations obtenues. Le sujet manipulait des grandeurs dimensionnellement simples (vitesses, énergies, impulsions) pourtant malmenées beaucoup trop régulièrement (Q1-Q4, Q20-Q22). Le jury déplore qu'une trop grande proportion de candidats ne maîtrise pas les connaissances du cours — sur l'interféromètre de Michelson par exemple, on peut citer le tracé des rayons, la démonstration rigoureuse de la différence de marche en lame d'air, le calcul du rayon des anneaux. Des questions de cours bien traitées permettent d'obtenir un bon nombre de points suffisant pour atteindre la moyenne à l'épreuve. Bien lire l'énoncé : si on demande E = f(E_0, v, c), une réponse contenant la masse m ne peut convenir. »
Top pièges sanctionnés
Homogénéité non vérifiée sur des grandeurs simples (Q1-Q4, Q20-Q22)-2 pts
« S'il s'agit d'une remarque habituelle de jury de physique, la correction de cette épreuve nous impose d'insister à nouveau sur ce point : il est conseillé aux candidats et candidates de toujours vérifier l'homogénéité des équations obtenues ! Le sujet manipulait des grandeurs dimensionnellement simples (vitesses, énergies, impulsions essentiellement) pourtant malmenées beaucoup trop régulièrement. »
Masse du photon « très petite » au lieu de strictement nulle (Q5)-1 pts
« Une minorité non négligeable des copies mentionne une masse du photon « très petite » ou « négligeable ». Comme toujours en physique, ces formulations n'ont pas de sens sans grandeur à laquelle la comparer. Ici la masse doit être strictement nulle pour espérer que la formule ait un sens si v = c. »
Cours d'optique non maîtrisé (Michelson, états stationnaires)-2 pts
« Cette année particulièrement, le jury déplore qu'une trop grande proportion de candidats ne maîtrise pas les connaissances du cours. Sur l'interféromètre de Michelson par exemple, on peut citer le tracé des rayons, la démonstration rigoureuse de la différence de marche en lame d'air, le calcul du rayon des anneaux. (...) Des questions de cours bien traitées permettent d'obtenir un bon nombre de points suffisant pour obtenir la moyenne à l'épreuve. »
« v_g > c donc l'équation est relativiste » (raisonnement alarmant Q21-Q22)-1 pts
« Les calculs de cette question et celle d'après ont donné un grand nombre de calculs inhomogènes, ainsi que des justifications alarmantes se résumant à « v_g > c, donc l'équation est relativiste ». »
Confusion état stationnaire / onde stationnaire (Q20)-1 pts
« Le jury a vu un nombre considérable de réponses manquant de cohérence où après avoir assuré qu'il s'agissait d'une « onde » stationnaire, il était écrit juste en-dessous que l'onde se déplaçait. Les notions d'état stationnaire et d'onde stationnaire ne doivent pas être confondues. »
Réponse hors-question : ne pas lire l'énoncé-2 pts
« Il est conseillé de bien lire l'énoncé. Si l'énoncé demande une fonction E = f(E_0, v, c), une réponse contenant la masse m ne peut convenir. De plus, la quantité demandée est E et non E². Si l'énoncé demande une relation vectorielle, donner une relation scalaire fait perdre des points. Lorsqu'un schéma est demandé, l'absence de schéma est systématiquement sanctionnée. De même, la réponse à une question doit être formulée par une phrase. Trop de copies ne sont que de longues suites de formules sans le moindre effort pour expliquer son raisonnement. »
Chapitres clés à maîtriser
Source : Rapport du jury Mines-Ponts · Physique MP, session 2025 · PDF officiel ↗
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