M1 - Physique Numérique (PhysNum)

Les fluides sont tout autour de nous en permanence à toutes les échelles. Comprendre la mécanique des fluides, c’est comprendre la mécanique de ce qui nous entoure : air et eau en particulier. A ce titre l’hydrodynamique fait partie du bagage de base du physicien.

L’UE Hydrodynamique constitue une introduction à la mécanique des fluides incompressibles parfaits (Euler) et visqueux Newtoniens (Navier-Stokes). Les écoulements classiques sont présentés, ainsi que la notion de couche limite, d’instabilité et de turbulence. L’accent est mis plus sur les idées physiques plus que sur les méthodes de résolutions mathématiques ou numériques avancées.

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Cours TD d’anglais, à l’intention des étudiants de la filière Master 1 Physique et qui visent l’autonomie professionnelle en langue anglaise scientifique.

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Cet enseignement fait partie du fondement de la physique moderne. Il fournit un socle de connaissances strictement nécessaire pour tous les parcours en physique puisque il pose les bases de la description théorique de l’interaction entre le champ électromagnétique et les éléments quantiques élémentaires tels que les systèmes à deux niveaux, les atomes et les molécules. Il fournit par ailleurs l'enseignement nécessaire à la compréhension du LASER, des dispositifs optiques modernes, ainsi que des méthodes et des analyses de spectroscopies.

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A travers deux exemples particuliers (la diffraction de rayons X et les vibrations), ce module montre en détail comment on modélise les propriétés physiques d’un solide. Le formalisme sera aussi appliqué aux systèmes finis, comme des nanoparticules, et restera valable pour les matérieux amorphes, mais une attention particulière sera accordée aux systèmes périodiques (de la chaîne linéaire aux cristaux de protéines en passant par le graphène et le silicium). Associée à cette périodicité apparaitra naturellement la notion de réseau réciproque.

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Introduction à la physique statistique avancée : ensemble grand canonique ; statistiques quantiques ; fluides quantiques (condensation de Bose-Einstein, rayonnement thermique ; théorie de Sommerfeld) ; transitions de phase ; modèle d’Ising ; théorie de champ moyen ; dynamique des systèmes complexes.

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Projet tuteuré de 10 ECTS pendant lequel des groupes d’étudiants travaillent à l’élaboration d’un logiciel destiné à la recherche ou l’enseignement.

Ce projet est destiné à donner aux étudiants leur première expérience semi-professionnelle en travaillant en groupe de (>2) sur un projet assez important généralement proposé par des collègues chercheurs désirant développer et/ou étendre des logiciels destinés à un travail de recherche ou à l’adresse du grand publique.

L’encadrement est assuré par des collègues physiciens et éventuellement informaticiens. Les étudiants livrent un code avec sa notice. Un rapport est rédigé et une soutenance orale a lieu.    

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L’UE « Physique de la Matière Condensée 2: propriétés électroniques » est destinée aux étudiants intéressés par la physique du solide.

Dans la continuité de l’UE « Physique de la Matière Condensée 1: propriétés structurales » cette UE aborde les propriétés des électrons dans les solides cristallins, la structure de bandes des niveaux électroniques ainsi que les concepts de base de la physique des semi-conducteurs.

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La physique expérimentale actuelle nécessite généralement la mise en place d’une chaîne d’acquisition plus ou moins complexe impliquant différents types d’instruments : sources, capteurs, actionneurs, etc. et contrôleur (de type ordinateur). L’objectif de cette UE est de familiariser les étudiants à ce type de problématique afin qu’ils puissent mettre en place un tel système d’acquisition de données. Au niveau du contrôleur, la partie pilotage sera mise en œuvre en Python (en particulier avec la librairie PyVisa).  

- Présentation des interfaces/ports de communication les plus communs : série (RS-232, USB), parallèle (GPIB) ou encore réseau (éthernet) (CM).

- Mise en œuvre d’exemples simples de communication, de paramétrage d’appareils et d’acquisitions de données (TD).

- Développement d’une chaîne d’acquisition plus complète, via des projets (TP). 

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Savoir acquérir et traiter des données constitue des compétences indispensables dans un contexte professionnel de type scientifique et/ou technique. L’objectif de cet enseignement est d’adresser au mieux trois types de savoir-faire standards dans le milieu professionnel :

· L’utilisation avancée de tableurs/grapheurs (MS EXCEL, LO-CALC) pour un usage scientifique et technique

· Les interconnexions de réseaux : infrastructures, suite de protocoles TCP-IP, sécurité

· L’initiation aux bases de données relationnelles (MS ACCESS, LO-BASE) – concepts & vocabulaire, création de requêtes, états graphiques, formulaires.

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