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Annale · 2021★★★Niveau moyenSession du 19 avril 2021

Physique X-ENS PSI 2021 (XCR) — modulation acousto-optique

Sujet Physique X-ENS PSI 2021 (sigle XCR) sur la modulation acousto-optique. Trois parties : propagation d'ondes acoustiques (air, cristal), transducteur piézoélectrique, effet acousto-optique. Moyenne 9,5/20, écart-type 3,18. Sujet, top pièges et analyse Hadamard.

Mohamed K.

Mohamed K.

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Session 2021 :

PhysiqueMathsPhysiqueS2I
Aperçu rapide

Difficulté

★★★Niveau moyen

Moyenne

9.50/20

Top 25%

11.7

Présents

Top piège du sujet : Valeurs parachutées sans explication (Q1)

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.50

Médiane

9.3

Écart-type

3.18

Q1 (25%)

7.4

Q3 (75%)

11.7

Candidats présents

Analyse

Ce qu'a observé le jury

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

Présentation du sujet

Sujet sur la modulation acousto-optique. Étude d'une courbe expérimentale d'émetteur ultrasonore, propagation d'ondes acoustiques dans l'air avec mesure expérimentale, propagation dans un cristal avec équation de d'Alembert et relation de dispersion des phonons. Partie 2 : transducteur piézoélectrique (Maxwell-Gauss, capacité, piézoélectricité, résonance, modèle équivalent). Partie 3 : effet acousto-optique.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IPartie 1 — Émetteur et propagation d'ondes acoustiques(Q1-Q12)Niveau attendu

    Émetteur ultrasonore, propagation dans l'air et le cristal. Q1 valeurs parachutées (Q et Δf) sans explication sanctionnées. Q3 question de cours sur la linéarisation, à expliquer.

  2. Partie IIPartie 2 — Transducteur piézoélectrique(Q13-Q25)Difficile

    Maxwell-Gauss dans les milieux, capacité, piézoélectricité, résonance, modèle équivalent. Q14 réponse incomplète sur formulation intégrale et Green-Ostrogradski. Q15 confusions densités volumiques de charges. Q16 électrostatique dans cadre nouveau, beaucoup de problèmes.

  3. Partie IIIPartie 3 — Effet acousto-optique(Q26-Q40)Très difficile

    Interaction onde EM/onde acoustique, approche corpusculaire, diffraction acousto-optique. Étude des faisceaux pour obtenir longueurs d'ondes acoustiques.

Analyse globale du jury

« Le sujet s'intéressait à des concepts physiques autour de la modulation acousto-optique, traitant de nombreux domaines de la physique. Moyenne 9,5, écart-type 3,184, médiane 9,3. 8,20% de notes au-dessus de 14. Le taux de réponse aux questions se réduit au fil du sujet de façon assez régulière. »

Top pièges sanctionnés

  • Valeurs parachutées sans explication (Q1)-1 pts

    « Question bien réussie en général. Notons que toutes les informations numériques nécessaires étaient disponibles dans l'énoncé. Les valeurs parachutées (Q et Δf) sans explications ont été sanctionnées. »

  • Trafiquer le résultat précédent à partir d'une erreur (Q8)-2 pts

    « Attention, les candidats ayant faux à la question 6 et trafiquant les expressions pour aboutir aux résultats ont été sanctionnés. »

  • Pas d'analyse de symétries/invariances en électrostatique (Q16)-2 pts

    « De nombreuses copies ne présentent pas d'analyse des symétries et invariances pour obtenir les résultats demandés. »

  • Théorème de Gauss appliqué sans préciser densités (Q15)-2 pts

    « Beaucoup de copies présentaient des confusions sur les densités volumiques de charges, provoquant des erreurs sur l'écriture du théorème de Gauss pour le champ D. »

Chapitres clés à maîtriser

Ondes acoustiques (équation d'Alembert, dispersion phonons)
Électromagnétisme dans la matière (Maxwell-Gauss, déplacement électrique)
Piézoélectricité, transducteurs
Optique ondulatoire et corpusculaire (diffraction)
Régimes harmoniques, résonance

Source : Rapport du jury X-ENS · Physique PSI, 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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