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Annale · 2021★★★★DurSession du 29 avril 2021· 3 328 candidats

Physique II Centrale-Supélec PC 2021 — sujet, corrigé et rapport jury

3 parties autour de détection de molécules individuelles à température ambiante. Moyenne 8.93, σ=4.04, médiane 8.5. Sujet officiel, analyse Hadamard du rapport jury et top pièges sanctionnés.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Session 2021 :

Physique IIChimieMaths IMaths II
Aperçu rapide

Difficulté

★★★★Dur

Moyenne

8.93/20

Top 25%

12.0

Présents

3 328

Top piège du sujet : Indices des lentilles omis (Q3)

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

8.93

Médiane

8.5

Écart-type

4.04

Q1 (25%)

6.0

Q3 (75%)

12.0

Candidats présents

3 328

sur 3 650 inscrits · 8.8% d'absents

Analyse

Ce qu'a observé le jury

Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.

Présentation du sujet

Sujet très visuel et centré sur la détection de molécules individuelles à température ambiante. Inspiré de travaux de recherche menés au sein des laboratoires d'Orsay (Université Paris Saclay), il propose d'étudier la possibilité de détecter individuellement, par microscopie confocale, des molécules fluorescentes dispersées dans un échantillon. La détection individuelle, en éliminant le moyennage spatial, permet d'exploiter ces molécules comme des sondes locales, à l'échelle nanométrique, de le…

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie I — Détection du signal de fluorescence de molécules individuelles à température ambiante(Q1-Q29)Difficile

    I.A — Objectif de microscope et microscopie classique (accommodation, ouverture numérique, latitude de mise au point). I.B — Observation des sillages (optique géométrique, construction des images B' et C'). I.C — Séparation lumière fluorescence/diffuse (filtres). I.D — Émission de fluorescence par…

  2. Partie IIPartie II — Analyse de la lumière de fluorescence(Q30-Q37)Difficile

    Établissement de l'équation de diffusion. Développements limités, valeurs moyennes (équiprobabilité), ordres de grandeur (à un facteur 2 près).

  3. Partie IIIPartie III — Exaltation du signal par un substrat métallique présentant une rugosité(Q38-Q44)Très difficile

    III.A — Dipôle induit dans une nanoparticule métallique sphérique de taille 10 nm (polarisabilité, exaltation, résonance). III.B — Modèle de Drude pour les électrons métalliques de la nanoparticule (puissance moyenne, pulsation résonante).

Analyse globale du jury

« Bien que s'intéressant à ce qui se passe à l'échelle nanoscopique, ce sujet permet d'ouvrir un champ large sur les connaissances acquises au cours des deux années de classes préparatoires et les candidats ont su le reconnaitre. Globalement, les candidats ont eu la possibilité d'aller au bout du sujet pour une majorité d'entre eux et ont su trouver les questions proches du cours. La progressivité des questions, au sein de chaque partie, a permis à tout étudiant sérieux de valoriser ses savoirs et savoir-faire acquis au cours de ses deux années de classes préparatoires. Le jury a pleinement conscience que cette génération d'étudiants a été particulièrement éprouvée par la pandémie et, eu égard à cette situation, est tout spécialement admiratif de la bonne tenue de beaucoup de copies. Il tie… »

Top pièges sanctionnés

  • Indices des lentilles omis (Q3)-1 pts

    « Le jury regrette toutefois la négligence de certains candidats qui semblent juger superflus les indices associés aux lentilles : ils sont en fait indispensables ! »

  • Latitude de mise au point peu maîtrisée (Q5)-2 pts

    « La notion de latitude de mise au point est compliquée pour la majorité des étudiants et la moitié d'entre eux laisse de côté cette question. Seule une infime partie a obtenu ici la totalité des points attribués. »

  • Question ouverte ignorée (Q27)-2 pts

    « Cette question est annoncée comme une question ouverte, et assurément, elle l'est ! Manifestement, elle a fait peur aux candidats qui, dans leur grande majorité, l'ont ignorée. Et pourtant, le jury tient à faire part de sa grande mansuétude face à des réponses cohérentes, et non forcément justes, lors d'une telle question. »

  • Vecteurs identifiés à des scalaires (Q40-Q41)-1 pts

    « Le jury déplore la négligence de certains candidats quant à l'écriture des vecteurs, qui se retrouvent régulièrement identifiés à des scalaires. »

  • Confusion entre grandeurs quadratiques réelles et complexes (Q42)-2 pts

    « Le jury relève des confusions trop fréquentes entre grandeurs quadratiques réelles, produit de représentations complexes, valeurs moyennes, pouvant déboucher sur un facteur dépourvu de sens comme exp(2jωt) ou une expression incorrecte comme ⟨P⟩ = Re(j̲ · E̲*). »

Chapitres clés à maîtriser

Optique géométrique — objectif de microscope, ouverture numérique, latitude de mise au point
Physique des lasers — gaussienne, section efficace, ON
Traitement d'images — comptage de photons, rapport signal sur bruit
Diffusion — équation de diffusion, marche aléatoire, valeurs moyennes
Électromagnétisme dans les milieux — polarisabilité, modèle de Drude, résonance

Source : Rapport du jury Centrale-Supélec · Physique PC, session 2021 · PDF officiel ↗

Ressources

Téléchargements

Sujet officiel, corrigé Hadamard et rapport jury — tout en un endroit.

FAQ

Questions fréquentes — 2021

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Préparation Centrale-Supélec · Physique PC

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