Cours & analyses scientifiques
Ces cours ont été rédigés pour mes élèves ou pour servir de mémo pour ma thèse.
N'hésitez surtout pas à me signaler les erreurs que vous pourrez trouver dans ces documents.
► Enseignements à l'Ecole polytechnique
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- PHY530 Refresher Course in Physics
- Introduction to solar PV
Basic elements of quantum mechanics and statistical physics required to start photovoltaics science, presented at Ecole polytechnique for the STEEM Master program.
An overview of PV history, trends and challenges presented at ENSTA Paritech for the ATHENS program.
► Niveau math sup / L1
Des notes qui cours qui abordent le programme de première année et en particulier l'électromagnétisme et la thermodynamique.
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- Dipoles électrostatiques et magnétostatiques
- Electrostatique
- Magnétostatique
- Effet Doppler
- Thermodynamique : théorie cinétique et gaz parfaits
- Thermodynamique : Premier principe
- Thermodynamique : Seconde principe
- Sous la pluie
Définitions, champs crées, énergie potentielle...
Les règles de base pour déterminer le champ électrostatique crée par une distribution de charges
La même chose pour le champ magnétostatique
Explications et démonstrations sur l'effet Doppler classique (mouvement de la source ou du capteur) et de l'effet Doppler en relativité restreinte. La version RG est à venir
Un résumé des points de cours majeurs (pression et température cinétique, coefficients thermodynamiques...)
Un résumé des points de cours majeurs (Enoncé, lois de Joule, relation de Mayer, lois de Laplace ...)
Un résumé des points de cours majeurs (Enoncé, interprétation statistique, ...)
Vaut il mieux marcher ou courir sous la pluie ? La réponse en équations !
► Niveau math spé / L2
Plusieurs résumés de cours sur le programme de seconde année, en particulier en optique et en électromagnétisme.
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- Cours d'optique ondulatoire
- Onde électromagnétique sur un dioptre
- Effet Zeeman
- Induction
- Autour des équations de Maxwell
- Deux écoulements particuliers
- Mouvement Brownien
- Faire un bilan
- Analogies
Un résumé (avec démonstrations) des résultats du cours d'optique ondulatoire (Modélisation, formule de Fresnel, interférences, diffraction par une pupille ou un réseau ...)
Démonstration des relations de Snell Descartes et de l'expression des coefficients de Fresnel, onde évanscente.
Une démonstration classique de l'effet Zeeman normal (décalage et polarisation des raies d'émission en présence d'un champ magnétique extérieur)
Un rappel de cours sur l'induction dans les métaux, avec démonstrations et explications.
Un résumé (très) rapide de quelques points du cours d'électromagnétisme sur les équations de Maxwell : pourquoi c'est bien et qu'est ce qu'on peut en faire.
Démonstrations des écoulements de Couette et de Poiseuille (champ de vitesse et de presion, débit, puissance)
Une approche simple du mouvement Brownien : modélisation par une marche aléatoire discrête et par une équation de Langevin
Une méthode générale pour faire des bilans de particules, de charge, de quantité de mouvement ou de patates.
Un résumé des analogies les plus souvent utilisées en prépa (en construction).
► Quelques conseils pour les concours
Initialement rédigés pour mes élèves de math spé et disponibles ici.
► Mécanique Quantique
Des présentations générales et des démonstrations détaillées.
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- Postulats de la mécanique quantique
- Modèle de Schrodinger de l'atome d'hydrogène
- Atomes froids
L'objectif de ce document est de présenter les éléments clés des techniques de refroidissements d'atomes utilisés expérimentalement.
Les calculs n'utilisent que des outils classiques : mécanique du point, équations de Maxwell, milieux diélectriques.
- Effet Zeeman quantique
All you ever wanted to know about the Zeeman effect: hamiltonian as derived from Wigner Eckart theorem, Breit Rabi formula derivation, high and low field regime (Paschen Back). The references cited in this document can be found in my PhD manuscript
- Théorie de la supraconductivité
Un tour d'horizon des théories de la supra : approche thermodynamique, théorie de Ginzburg Landau, théorie BCS à température nulle et non nulle.
Document en cours d'élaboration :)
- Diffusion résonnante
Démonstration de la section efficace de diffusion de la lumière. Rappel sur les sections efficaces de diffusion résonante et non résonnante.
- Collisions
Elements of elastic interactions at low energy: dephasing and pseudo potential, S & T matrices, scattering cross section, scattering amplitude, diffusion length. The references cited in this document can be found in my PhD manuscript
Présentation des postulats mathématiques de la mécanique quantique
Calcul des niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène par l'équation de Schrodinger (+structure fine et hyperfine)
► Physique statistique
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- A guide to blackbody physics
- A review on chemical potential.
- Résumé de cours
- Définition des ensembles micro canonique, canonique et grand canonique
- Calcul des densités d'états
- Distribution de Maxwell Boltzmann, de Fermi Dirac et de Bose Einstein
- Rayonnement du corps noir
Une démonstration de l'expression du rayonnement d'un corps noir dans l'approche grand canonique.
- Modèle d'Ising
- Théorème de Wiener Khintchine
- H theorem
- Réponse linéaire
Section 1 Radiometrics
This part is quite boring, but it is necessary to well define the quantities at stake : their definition are non-intuitive at all and lead to easy mistakes. Moreover, many authors have their own definition / notations of some quantities, making it even more confusing. The following quantities are considered in this section: Radiant flux, Radiant exitance, Irradiance, Radiant intensity, Radiance, Optical étendue, Absorption coefficient, Absorptivity and Absorption rate
Section 2 Thermodynamics of a (blackbody) radiation in a cavity
The photon density inside a blackbody (or gray-body) is derived, using several methods. Notably, the van Roosbroeck - Shockley equation, expressing the spontaneous emission rate inside the medium is obtained.
Section 3 Thermodynamics of a blackbody radiation in free space
A discussion on the relation between the radiation inside the body and the radiation emitted by the body is offered and emitted flux of photon, energy and entropy are calculated. Several tricky questions are addressed: what is the entropy produced by emitting radiation ? What does a blackbody look like ? What is the validity range of classical approximations ? Should étendue or aperture be considered ?
Section 4 Thermodynamics of graybodies
Kirchhoff law of radiation and the Shockley Queisser limit are presented in details, including a long discussion on chemical potentials in solar cells. The approach of Tom Markvart is also presented to give a thermodynamic interpretation on energy loss terms.
For fermions, bosons and classical particles, in the canonical and grand canoncial picture.
Les grandes lignes d'une introduction à la physique statistique, un résumé de cours utilisé pour un tutorat à l'École polytechnique et diverses démonstrations / résumés..
Une démonstration des résultats de base sur le magnétisme en utilisant le modèle d'Ising.
Un des outils magiques du traitement statistique. Application au calcul de la forme d'une raie atomique.
A short discussion about the colision-less Botlzmann equation, entropy and famous paradoxes rising from the H-theorem. The references cited in this document can be found in my PhD manuscript
Formule du Kubo et tout ce qui s'en suit. (pas encore disponible)
► Autre
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- Kohn, virial and Bertrand theorems
- Mémo de mécanique des milieux continus
- Vie d'une étoile
- Effet Cerenkov
- Mécanique quantique relativiste de particules libres
Derivation of three famous theorems of classical mechanics. The references cited in this document can be found in my PhD manuscript
Un pense bête pour les formules utilisées en mécanique des milieux continus.
Un rapide aperçu des différentes étapes de la vie d'une étoile.
Une démonstration (qui marche !) de l'angle d'ouverture du cône Cerenkov et du spectre de radiation.
Exposé dans le cadre du séminaire des élèves "Diagrammatica" du Centre de Physique Théorique de l'Ecole Polytechnique