Prepa HelpCentrale 2020 PC Physique 1 : sujet en PDF
Sujet de l'épreuve de Physique 1 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2020, filière PC, en 4 heures. Thème : Force de van der Waals entre deux atomes : dipôles, atomes de Rydberg et pince optique.
Ce que traite le sujet, partie par partie
- Partie I : étude de la force de van der Waals. Champ et potentiel d'un dipôle électrostatique à grande distance, lignes de champ, polarisabilité d'un atome dans le modèle de Thomson et ordre de grandeur. Interaction entre deux dipôles induits alignés : force en 1/x^7, caractère attractif et énergie potentielle d'interaction.
- Partie II : atomes de Rydberg. Modèle de Bohr de l'atome d'hydrogène : mouvement circulaire, quantification du moment cinétique, rayons et énergies des niveaux. États de Rydberg très excités, longueur d'onde d'excitation, transmission d'atomes de sodium à travers un réseau de fentes, puis moment dipolaire induit à partir de documents sur les orbites elliptiques.
- Partie III : mesure de l'énergie d'interaction de van der Waals. Électron de valence modélisé par un oscillateur amorti en régime sinusoïdal forcé : puissance absorbée, résonance, force de Lorentz moyenne. Polarisabilité hors résonance, faisceau laser gaussien et pince optique, focalisation par une lentille, puis exploitation de mesures d'énergie d'interaction entre atomes de rubidium piégés.
Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet
- Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
- Régime sinusoïdal forcé
- Équations différentielles linéaires du second ordre
- Optique géométrique et formation des images
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