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Master Sciences, Technologies, Santé
MENTION PHYSIQUE FONDAMENTALE ET APPLICATIONS

Enseignements de M1 physique à distance (M1 PAD)

présentation

Le Département de Master de Physique et Applications de l'UPMC propose à partir de la rentrée 2016 un M1 de physique complet, enseigné entièrement à distance sous une forme originale. L’objectif de cette offre est d’une part de permettre aux étudiants titulaires de la Licence de physique à distance (L3 PAD) de l'UPMC de poursuivre leurs études de physique sur le même mode, et d’autre part d’accueillir un nouveau public.

 

Vous souhaitez apprendre ou revoir les bases de la physique moderne, voire les approfondir en poursuivant un cursus de niveau Master ?

 

Cet enseignement est conçu pour vous si vous possédez des acquis solides de niveau Licence en mathématiques, mécanique, thermodynamique et électromagnétisme, quels que soient votre situation professionnelle, votre âge ou votre lieu de résidence.

L'UPMC, qui possède une grande expérience dans la formation à distance, met à disposition de ses étudiants une plateforme interactive accessible par internet, ainsi que des vidéos conçues par les enseignants-chercheurs (voir ci-dessous).

Chaque étudiant(e) bénéficiera :

  1. de polycopiés ou des notes d'accompagnement à la lecture d'ouvrages de référence.
  2. d'exercices auto-correctifs et de devoirs corrigés par les enseignants-chercheurs impliqués dans ces cours.
  3. de vidéos de cours ou d'expériences filmées.
  4. d'un dispositif d'enseignement en ligne offrant un environnement interactif d'apprentissage.

                  

 

L'évaluation consiste en des devoirs maison corrigés pendant l'année et en deux sessions d'examens, l'une en juin, l'autre en juillet sur le site de Jussieu (Paris 5ème). Un certificat de l'UPMC sera délivré pour chaque UE validée.

PROGRAMME SUCCINCT

Mécanique quantique (9 ECTS) :

Principes, oscillateur harmonique, système à 2 états, confinement (2D, 1D, 0D), des électrons et des photons, atomes et solides, moment cinétique, spin et magnétisme, méthodes d'approximations, électrons et photons, états intriqués, paradoxe EPR, particules identiques, évolution, collisions, interaction spin-orbite.

Mécanique statistique (9 ECTS) :

Ensembles statistiques (micro-canonique, canonique, grand-canonique); applications aux gaz (parfaits, diatomiques, réels), aux transitions de phases; statistiques quantiques (fermions, bosons, photons, phonons).

Électrons dans les solides (3 ECTS) :

Structures cristallines. Réseaux de Bravais et réseau réciproque. Modèle des électrons libres : Approximation de l’électron indépendant, densité d’états, énergie de Fermi, paquet d’ondes, vitesse de groupe. Électron de Bloch et théorie de bandes. Zones de Brillouin. Dynamique électronique. Masse effective. Approximation des électrons presque libres. Approximation des liaisons fortes. Transport électronique : conducteurs, semi-conducteurs et isolants. Modèle classique de Drude. Contribution des bandes d’énergie au transport électronique.

Introduction à la physique des plasmas (3 ECTS) :

État plasma, quatrième état de la matière dominé par les forces électromagnétiques. Exemples de plasmas astrophysiques ou créées en laboratoire. Dynamique de particules chargées dans des champs électriques et magnétiques, les ondes pouvant se propager dans les plasmas ainsi que leurs instabilités. Effets spécifiques de la physique des plasmas : gel des lignes de champ magnétique dans la matière, chocs non-collisionnels, effet Landau d'amortissement des ondes.

Physique atomique et moléculaire (6 ECTS) :

Ce cours s’appuie sur des acquis de mécanique quantique pour comprendre la structure électronique des atomes et de petites molécules afin d’appréhender leurs propriétés intrinsèques. L’interaction de ces systèmes avec un champ électromagnétique traité classiquement est également étudiée. Les thèmes abordés sont : atomes à un électron (structure fine et hyperfine, les alcalins, les ions hydrogénoïdes), atomes complexes (cas de l’hélium, les différents couplages de moments cinétique,…), atome-rayonnement (transitions induites, approximation dipolaire‐électrique et termes d'ordre supérieur,…), molécules simples (symétries, orbitales moléculaires, mouvement nucléaire, spectres).

Physique des solides (6 ECTS)

Solides moléculaires, ioniques, covalents et métaux : propriétés. La diffraction X, outils de choix pour la cristallographie. Vibrations des solides ordonnées. Phonons. Capacité calorifique. Spectroscopie IR et Raman. Équation de Boltzmann et transport électronique. Phénomènes thermoélectriques. Initiation à la physique des semi-conducteurs. Loi d’action de masse. Dopage, transport et propriétés optiques. Effet Hall. Jonction p-n, diodes, transistors et cellules solaires. Composés ioniques. Possibilité de travaux pratiques à l’UPMC (facultatif) : diffraction des RX, exploitation des résultats expérimentaux.

Projet M1 (3 ECTS)

Cette UE prévoit un projet expérimental, numérique ou bibliographique. L’étudiant est encadré à temps partiel par un enseignant-chercheur, à l’UPMC ou par visioconférence. Les objectifs sont l’initiative et l’autonomie, le développement de compétences transversales, dans la recherche comme dans l’enseignement et en entreprise.
Il sera possible de mener le projet dans l’environnement professionnel de l’étudiant. Pour les enseignants du secondaire, le projet pourra être centré sur leurs activités pédagogiques. Des moyens des laboratoires de physique de l’UPMC seront mis à disposition pour la réalisation des projets.

Groupes finis et leurs représentations (6 ECTS)

Ce cours s’adresse non seulement aux mathématiciens mais aussi aux physiciens et aux chimistes. Il traite des groupes finis, de leurs structures et de leurs représentations linéaires en s’appuyant sur de nombreux exemples.

Introduction à la mécanique des milieux continus (6 ECTS)

Objectifs de l’UE : Il s’agit d’initier l’ étudiant à la notion de milieux déformables, solides et fluides, en introduisant les équations de conservation qui régissent ces milieux, la notion de loi de comportement et les modélisations associées à quelques exemples simples.

Théorie classique des champs (3 ECTS)

Cette UE présente de façon approfondie et unifiée la relativité restreinte et l'électromagnétisme. Elle construit la cinématique et la dynamique relativiste et montre que l'électromagnétisme de Maxwell dérive naturellement du cadre relativiste, dans une approche Lagrangienne fondée sur un principe de moindre action. Elle présente des connaissances approfondies sur le rayonnement électromagnétique (rayonnement de particules accélérées, développements multipolaires ...).

Stage de M1 (9 ECTS)

Chaque étudiant doit faire un stage d'au moins 30 jours effectifs pour compléter sa formation de M1. Ce stage se déroule soit dans un laboratoire de recherche universitaire, soit dans une entreprise. Le stage est évalué par un rapport et une soutenance orale. L'évaluation tient également compte de l'appréciation du tuteur de stage.

Mécanique quantique

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Physique statistique

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Physique des plasmas

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30/03/17

Contact

VOTRE INTERLOCUTEUR - M1 PAD

 

Max Marangolo (marangolo @ insp.jussieu.fr)

Institut des Nanosciences

UMR 7588 UPMC-CNRS