| Libellé du cours : | Physique avancée |
|---|---|
| Département d'enseignement : | CMA / Chimie et Matière |
| Responsable d'enseignement : | Monsieur YANNICK DUSCH |
| Langue d'enseignement : | Anglais |
| Ects potentiels : | 4 |
| Grille des résultats : | Grade de A+ à R |
| Code et libellé (hp) : | G1G2_ED_CMA_PAV - Physique avancée |
Equipe pédagogique
Enseignants : Monsieur YANNICK DUSCH / Monsieur ABDELKRIM TALBI / Monsieur NICOLAS TIERCELIN / Monsieur OLIVIER BOU MATAR-LACAZE / Monsieur PHILIPPE PERNOD
Intervenants extérieurs (entreprise, recherche, enseignement secondaire) : divers enseignants vacataires
Résumé
La physique quantique est la science des mouvements dans le micro-monde et de la structure de la matière. Elle représente les fondements de la physique atomique et de la spectroscopie, de la physique du solide (en particulier physique des semi-conducteurs et supraconducteurs), du magnétisme, de l’interaction des ondes électromagnétiques avec la matière, de la chimie physique, de la physique nucléaire et de l’astrophysique. La mécanique quantique est une base de l’électronique de l’état solide, de la nano-physique, de l’ingénierie des lasers, de la résonance magnétique et la tomographie, de la microscopie à effet tunnel, les dispositifs interférométriques quantiques, ainsi que d’autres tranches de l’ingénierie moderne. C’est également une base méthodologique de la recherche physique, comprenant en particulier la théorie de la mesure. Le présent cours est dédié aux étudiants motivés pour approfondir les fondements de la physique théorique et, en particulier, ses applications à l’électronique, l’optique, l’acoustique, la radio-physique et l’ingénierie moderne en général. Dans un second temps cet enseignement propose une introduction aux matériaux ferroïques magnétiques et diélectriques. Ces matériaux sont présents dans de nombreuses applications de pointe (Dispositifs médicaux, contrôle non destructif, capteurs, actionneurs, micro et nanoélectronique...) et leur description théorique possède de nombreuses analogies qui seront mises en évidence
Objectifs pédagogiques
À l’issue du cours, l’élève sera capable de : - D’appréhender les concepts et le formalisme de la mécanique quantique - D'envisager l'utilisation des propriétés quantiques dans des applications technologiques - D'étudier théoriquement, numériquement et expérimentalement les propriétés des matériaux ferroïques (magnétiques et diélectriques) - De lier les propriétés des matériaux ferroïques à leurs applications technologiques - De choisir un matériau ferroïque adapté pour une application donnée Contribution du cours au référentiel de compétences ; à l’issue du cours, l’étudiant aura progressé dans : - Capacité à élargir à d'autres usages un outil ou un concept (1.2) - Capacité à collecter et analyser de l'information avec logique et méthode (1.5) - Capacité à mobiliser une culture scientifique/technique (transdisciplinarité et/ou spécialisation) (1.6) - Capacité à comprendre et formuler le problème (hypothèses, ordres de grandeur, etc...) (2.1) - Capacité à utiliser des concepts ou des principes dans les descriptions d'événements (2.2) - Capacité à reconnaître les éléments spécifiques d'un problème (2.3) - Capacité à identifier les interactions entre éléments (2.4) - Capacité à proposer un ou plusieurs scénarios de résolution (2.5) - Capacité à converger vers une solution acceptable (suivi hypothèses, ordres de grandeur ...) (2.7) - Capacité à approfondir rapidement un domaine (3.2)
Objectifs de développement durable
Modalités de contrôle de connaissance
Contrôle Continu
Commentaires: - Quizs de connaissance
- Devoirs à la maison
- Devoirs sur table
Ressources en ligne
- Supports des cours, exercices ; - Livres de référence ; - Liens vers des cours/illustrations sous forme de vidéos en ligne. - Comsol Multiphysics
Pédagogie
L’enseignement s’articule autour de deux axes: - Physique quantique: le contenu prolonge et complète l’enseignement de physique moderne de S5b. - Ferroélectricité, Magnétisme et Matériaux ferroïques. L’enseignement est organisé en séminaires, suivi de temps d’approfondissement en autonomie via des exercices fournis et des lectures proposées. Classe inversée pour la partie Cours / TD (1 enseignant par groupe de 32 étudiants) : - Distribution de la partie du polycopié concernant l’activité traitée la semaine suivante, de la feuille d’exercice, des modèles Comsol éventuels. - Quizz de connaissance sur la partie cours en début de séance ou sur Moodle - Présentation synthétique du cours et réponse aux questions des étudiants. - Correction d’un ou deux exercices types. - Travail en autonomie des étudiants sur les exercices non traités de la feuille de TD. - Retour / correction des exercices de TD lors de la dernière heure de la séance de travaux pratiques de la semaine. Ramassage pour notation de quelques travaux d’étudiants.
Séquencement / modalités d'apprentissage
| Nombre d'heures en CM (Cours Magistraux) : | 24 |
|---|---|
| Nombre d'heures en TD (Travaux Dirigés) : | 0 |
| Nombre d'heures en TP (Travaux Pratiques) : | 0 |
| Nombre d'heures en Séminaire : | 8 |
| Nombre d'heures en Demi-séminaire : | 0 |
| Nombre d'heures élèves en TEA (Travail En Autonomie) : | 24 |
| Nombre d'heures élèves en TNE (Travail Non Encadré) : | 0 |
| Nombre d'heures en CB (Contrôle Bloqué) : | 0 |
| Nombre d'heures élèves en PER (Travail PERsonnel) : | 0 |
| Nombre d'heures en Heures Projets : | 0 |
Pré-requis
Module du socle commun : Physique Moderne Éléments d’électromagnétisme de classes préparatoires ou L1/L2
Nombre maximum d'inscrits
64
Remarques
La résolution des exercices fournis pour le travail en autonomie et l’interprétation des résultats de ces exercices s'appuieront en particulier sur l’utilisation d’outils numériques communs à d’autres modules (Python, Matlab...).