Interrogations orales PC* : semaine 11 du 12 au 16 décembre 2016

Interrogations orales PC* : semaine 11 du 12 au 16 décembre 2016
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Physique des ondes.
1.1
Ondes électromagnétiques dans le vide.
— Bref historique du développement séparé de l’électrostatique, de la magnétostatique, puis de l’induction, et des
travaux de Maxwell.
~ et B
~ dans une région sans charge ni courant.
— Équations de propagation des champs E
— Identification par Maxwell de la lumière comme étant une onde électromagnétique.
— Célérité des ondes électromagnétiques dans le vide. Définition du mètre de 1983.
— Les OPPM (=OPPH). Double périodicité. Notation complexe. Structure.
— Extension de la structure des OPPM aux OPP (par superposition, dans le cadre de l’analyse de Fourier).
— États de polarisation des OPPM : elliptique, circulaire, rectiligne.
— Le spectre électromagnétiques : les différents domaines. Quelques notions sur les différents mécanismes de
production des ondes dans les différents domaines, sur leur utilisation.
— Transparence/opacité de l’atmosphère dans les différents domaines.
— Quelques notions sur le photon : énergie, quantité de mouvement. Danger pour la matière vivante des radiations
à partir de l’ultraviolet.
— Aspects énergétiques. Cas particuliers d’une OPPM, d’une OPP.
— Intensité d’une OPPH. Lien avec l’aspect corpusculaire (flux de photons).
— Ordres de grandeur de flux énergétiques surfaciques moyens (laser hélium–néon, flux solaire, téléphonie mobile).
1.2
Ondes électromagnétiques dans les milieux transparents.
Les milieux considérés sont transparents, homogènes, isotropes, non magnétiques, caractérisés par un indice réel n.
— Définition de l’indice de réfraction (comme vc ). Ordres de grandeur.
— Longueur d’onde dans le vide, longueur d’onde dans le milieu.
— Milieux dispersifs.
~ et B,
~ c par c ).
— Structure des OPPM (admise ; on remplace, dans les expressions de E
n
— Réflexion et transmission d’une OPPM à l’interface plane entre deux tels milieux, sous incidence normale (la
continuité du champ électromagnétique dans cette configuration est admise) ; seul le cas d’une polarisation
rectiligne a été traité en cours. Coefficients de réflexion et de transmission pour les amplitudes et pour les
puissances.
2
Électromagnétisme.
—
—
—
—
Équations de Maxwell. Formes intégrales.
~ et B
~ ; linéarité ; principe de superposition.
Propriétés : couplage des champs E
L’ARQS ; exemples, ordres de grandeur.
L’ARQS “magnétique” ; simplification de l’équation de Maxwell–Ampère. Extension du domaine de validité des
~ obtenues en régime stationnaire.
expressions des champs B
— Aspects énergétiques : densité volumique d’énergie électromagnétique, vecteur de Poynting, équation locale de
Poynting.
3
Optique : modèle scalaire des ondes lumineuses.
—
—
—
—
—
—
—
Approximation de l’optique géométrique.
Modèle scalaire : grandeur vibratoire a(~r, t).
Principe de superposition.
Chemin optique. Déphasage dû à la propagation.
Photodétecteurs ; temps de réponse ; sensibilité spectrale.
Intensité lumineuse.
Rayons lumineux : en optique géométrique, en optique ondulatoire. Forme dans un milieu homogène, dans un
milieu inhomogène (qualitatif) ; phénomène de mirage ; courbure des “rayons” sismiques.
— Surfaces d’onde.
TSVP −→
—
—
—
—
4
Théorème de Malus.
Onde plane.
Onde sphérique.
Effet d’une lentille mince dans l’approximation de Gauss.
Rappels et compléments mathématiques.
— Formule du double rotationnel.
— Formule du double produit vectoriel.
5
Révisions de première année : optique géométrique.
Tout le programme d’optique géométrique de PCSI est à revoir ; ce qui suit n’est pas exhaustif, se reporter au programme
officiel.
— Réflexion. Réfraction. Lois de Descartes.
— Miroir plan.
— Conditions de Gauss.
— Lentilles minces (les formules de conjugaison doivent être fournies). Tracés de rayons, d’images.
— L’œil.