Physique expérimentale - Département de Physique de l'Ecole Normale supérieure

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Physique expérimentale

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Enseignants : Aurélie Fargette, Guillaume Michel et Arnaud Raoux
Chargé des TD :
ECTS : 6
Langue d’enseignement : français et anglais
Site web

Description

Cette option d’un semestre consiste en une série de travaux pratiques
effectués en binômes. Le but est d’apprendre à mener une expérience
quantitative simple, en analysant de manière critique les résultats pour
vérifier une loi physique ou mesurer une grandeur pertinente, ainsi que de
se familiariser avec des instruments de mesure de la recherche en
physique. Dans le but de préparer à un stage long expérimental au second
semestre, un soin particulier sera accordé à la notion d’incertitude
(capitale en physique expérimentale) et un choix est donné entre trois
cursus détaillés ci-dessous pour cibler au mieux un sujet donné.

L’évaluation se fera par un contrôle continu et une présentation orale où
sera effectuée et commentée une expérience traitée au cours du semestre.
Cette option peut également être vue comme une préparation anticipée à
l’épreuve de montage de l’agrégation, l’ensemble des expériences proposées
couvrant une partie notable du programme de ce concours.

Cursus 1 : Physique de la matière condensée

Cette option est consacrée à l’étude des conséquences macroscopiques de la
structure microscopique des solides. On s’intéressera ainsi spécifiquement
aux propriétés des cristaux, métaux, matériaux piézoélectriques,
semi-conducteurs et milieux magnétiques en abordant plusieurs
applications. Parmi ces dernières se trouvent de nombreux objets de la vie
quotidienne comme la diode laser et les cellules photovoltaïques mais
aussi des méthodes d’investigation microscopique (diffraction d’électrons,
mesure de gap, etc.).

cursus 2 : Physique macroscopique

Sous l’appellation de physique macroscopique sont regroupés des thèmes de
physique classique tels la mécanique des fluides ou la thermodynamique. Un
effort est mis sur les méthodes de visualisation optique, permettant par
exemple l’observation de contraintes mécaniques, ondes acoustiques,
mouvements convectifs ou encore de diffusion d’un liquide dans un autre.
Cette option est aussi l’occasion de découvrir expérimentalement des
sujets de recherche actuels comme la physique non-linéaire.

Cursus 3 : Optique : aspects classique, ondulatoire et quantique

Un semestre entier est nécessaire pour aborder les différentes facettes de
l’optique. Après des rappels d’optique classique sera développée l’optique
ondulatoire au travers des problématiques usuelles de
diffraction/interférences ainsi que de celles plus rarement abordées de
biréfringence et de contrôle de la polarisation. L’optique quantique sera
ensuite évoquée via l’étude de différents types de lasers et de
photorécepteurs. Ces techniques seront mises en oeuvre pour remontrer à des
résultats de physique atomique comme la structure hyperfine ou la largeur
des raies d’une lampe spectrale.

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