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Annale · 2023★★★Niveau moyenSession du 18 avril 2023· 1 069 candidats

Physique-SI X-ENS MP 2023 — sujet, corrigé et rapport jury

Sujet en deux parties. Moyenne 9.55, σ=4.78 sur 1069 candidats. Sujet, corrigé Hadamard et synthèse rapport jury.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Aperçu rapide

Difficulté

★★★Niveau moyen

Moyenne

9.55/20

Top 25%

12.8

Présents

1 069

Top piège du sujet : Délaisser les questions d'analyse au profit des questions calculatoires

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.55

Médiane

9.6

Écart-type

4.78

Q1 (25%)

6.3

Q3 (75%)

12.8

Candidats présents

1 069

Analyse

Ce qu'a observé le jury

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

Présentation du sujet

Sujet en deux parties. Partie 1 (la plus longue, 3 sous-parties) sur le principe de fonctionnement d'un laser continu et sa modélisation par schéma-blocs. 1.1 : optique de la cavité (linéaire, miroirs plans, pertes par absorption/transmission). 1.2 : amplification optique — interaction onde EM/atome, insertion dans cavité en anneau. 1.3 : laser sous forme de schéma-blocs (peu abordée, ~5 % candidats). Partie 2 (6 questions) : asservissement de fréquence, correcteur optimal…

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie 1.1 — Cavité optique linéaire(Q1-Q10)Niveau attendu

    Cavité formée de 2 miroirs plans parallèles. Cas idéal réfléchissant, puis pertes par absorption ou transmission. Q1-Q5b : taux de réponse 65-95 %. Q6-Q10 : 5-30 %. Q1 traitée par 80 % mais réussie par 18 %.

  2. Partie IIPartie 1.2 — Amplification optique (interaction onde EM-atome)(Q11-Q19)Difficile

    Interaction d'une onde électromagnétique avec un système matériel (atome) : émission stimulée, gain. Insertion dans la cavité en anneau. Q11-Q14 : 60-90 %. Q15 : 50 %. Q16-Q19 : chute à 0-20 %.

  3. Partie IIIPartie 1.3 — Schéma-blocs et fonction de transfert du laser(Q20a-Q20d)Très difficile

    Étude du laser sous forme de schéma-blocs pour identifier sa fonction de transfert et son point de fonctionnement. Très peu abordée : 1-5 % des candidats sur Q20a-Q20d.

  4. Partie IVPartie 2 — Asservissement en fréquence(Q21-Q26)Très difficile

    Boucle d'asservissement : trouver le correcteur optimal pour stabilité et rapidité. Partie 'Sciences de l'Ingénieur' du sujet. Q21-Q26 : 0-40 % d'abord, ~0 % sur Q24-Q26.

Analyse globale du jury

« Sujet sur l'asservissement en fréquence d'un laser continu, en deux parties (étude du laser puis asservissement). Les parties 1.3 et 2 ont été nettement moins abordées que les deux premières sous-parties, à part les premières questions de la partie 2. Ce sont pourtant ces parties qui ont permis de départager les meilleurs candidats. Pour les sous-parties 1.1 et 1.2, seule la moitié des questions a été abordée par la majorité. Les questions nécessitant des qualités d'analyse ont été significativement moins abordées que celles strictement calculatoires : Q1 traitée par 80 % mais seulement 18 % de réussite. 1069 candidats présents : moyenne 9,55/20, σ=4,78. Distribution : 11 % en [0,4[, 24 % [4,8[, 34 % [8,12[, 19 % [12,16[, 12 % [16,20]. »

Top pièges sanctionnés

  • Délaisser les questions d'analyse au profit des questions calculatoires-2 pts

    « On regrettera que les questions nécessitant des qualités d'analyse aient été significativement moins abordées que celles plus strictement calculatoires. Lorsqu'elles ont été abordées, elles ont été assez mal traitées, comme la question 1 par exemple qui a été traitée par environ 80 % des candidats mais seuls 18 % des candidats ont répondu correctement. »

  • Abandonner les parties 1.3 et 2 — elles départagent les meilleurs-3 pts

    « Les parties 1.3 et 2 ont été nettement moins abordées que les deux premières sous-parties […]. Ce sont pourtant ces parties, moins abordées par les candidats, qui ont permis de départager les meilleurs d'entre eux. »

Chapitres clés à maîtriser

Optique ondulatoire (cavité Fabry-Pérot, modes propres)
Interaction onde-matière (émission stimulée, gain optique)
Automatique (schéma-blocs, fonction de transfert)
Asservissement (correcteur PID, stabilité, rapidité)
Électromagnétisme (ondes EM, miroirs)

Ressources

Téléchargements

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

FAQ

Questions fréquentes — 2023

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