Analyse
Ce qu'a observé le jury
Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.
Présentation du sujet
Sujet sur la physique des interactions laser-matière, et plus précisément l'émission lumineuse d'un plasma résultant de l'irradiation d'un gaz ou d'un solide par une impulsion laser femtoseconde. Trois parties s'appuyant sur des documents en annexe : (1) création d'un plasma au sein d'un gaz et propriétés des interactions ; (2) idem pour les solides — oscillations plasma, propagation EM, émission cohérente ;…
Structure de l'épreuve
- Partie I — Partie 1 — Plasma dans un gaz et interactions (Q1-Q10)(Q1-Q10)Niveau attendu
Q1 force centrale, force coulombienne, énergie potentielle. Q2 énergie mécanique du mouvement circulaire uniforme, conversion J/eV. Q3 puissance moyenne / éclairement / champ E ; champ E ne s'exprime ni en V, J, W, C. Q4 ω et k pas même dimension. Q5 lien r ↔ x non connu.…
- Partie II — Partie 2 — Plasma dans un solide et propagation (Q11-Q17)(Q11-Q17)Difficile
Q11 div E ≠ 0 vs E = 0 (équation locale). Q12 équations de Maxwell — équation de D'Alembert dans un plasma surprenante. Q14 conservation de ky, déduction kx via relation de dispersion. Q15 ωp(x) lié à ωmax. Q16 raisonnement qualitatif. Q17 schéma et retard.
- Partie III — Partie 3 — Pulsation plasma et température (Q18-Q21)(Q18-Q21)Difficile
Q18 modèle du gaz parfait (fondamental). Q19 conservation du nombre d'électrons via document IV. Q20 pulsations maximales dans la figure IV.b. Q21 expression de ωmax non abordée.
Analyse globale du jury
« Le problème de difficulté croissante s'appuyait sur le cours d'électromagnétisme de deuxième année, en particulier l'électrostatique et les ondes EM dans les plasmas. De nombreuses questions reposaient sur une approche documentaire — extraire les données pertinentes pour trouver les valeurs numériques des grandeurs essentielles. Les candidats ayant consacré du temps à ces déterminations ont été récompensés. Une lecture superficielle des documents a souvent conduit à un survol préjudiciable du sujet. Il est surprenant que certains candidats se présentent à cette épreuve sans connaître les fondamentaux du cours de physique. »
Top pièges sanctionnés
Q3 — champ électrique en V, J, W ou C (faux)-1 pts
« Un champ électrique ne s'exprime ni en Volt, Joule, Watt ou Coulomb. »
Q4 — comparer ω et k (dimensions différentes)-1 pts
« Comparer deux grandeurs comme ω et k qui ne possèdent pas la même dimension est impossible. »
Q6 — relation de structure confondue avec relation de dispersion-2 pts
« Ne pas connaître la force de Lorentz, confondre relation de structure et relation de dispersion et ne pas savoir trouver une énergie potentielle à partir d'une force conservative témoignent d'une préparation défaillante. »
Q11 — div E = 0 vs E = 0-2 pts
« La signification d'une équation locale n'est pas acquise pour tous les candidats et provoque la confusion div E(M) = 0 et E(M) = 0. »
Q12 — équation de D'Alembert dans un plasma-2 pts
« Il est surprenant de voir apparaitre l'équation de D'Alembert sur le champ électrique ou magnétique dans un milieu comme le plasma. Et que penser ensuite, d'une équation d'onde type D'Alembert qui conduit finalement à la relation de dispersion demandée ? »
Q7 — 0 et T distincts pour une fonction T-périodique-1 pts
« 0 et T ne sont pas deux valeurs distinctes d'une fonction T-périodique. »
Chapitres clés à maîtriser
Source : Rapport du jury Mines-Ponts · Physique PC, session 2018 · PDF officiel ↗
Ressources
Téléchargements
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