Licence PhysiqueParcours type : Physique et ses interactions

Code : S08AN3I1

Contenu : Les cours se déroulent en anglais et reposent sur l'interaction entre étudiants, sollicitée et guidée par les enseignants. Les thèmes étudiés sont abordés par le biais de documents écrits, audio et video variés, récents et authentiques accessibles sur la plateforme AMeTICE et la mise en activité des étudiants vise à renforcer leurs compétences par la pratique. Des supports numériques de soutien et d'approfondissement sont mis à disposition des étudiants pour leur auto-apprentissage.

Volume horaire : 18h de TD

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Code : S08PH3M2

Contenu : Chocs et systèmes non-isolés, transfert de quantité de mouvement ; Collisions et systèmes isolés, conservation de la quantité de mouvement, référentiel du centre de masse, bilan d’énergie, angle de diffusion ; Moment cinétique d’un point matériel par rapport à un point, moment de force, force centrale ; Gravitation dans la limite d’un centre fixe : potentiel effectif pour le mouvement radial, états liés et libres, angle sur l’orbite en fonction du rayon, adaptation au modèle de Bohr ; Changements de référentiels, force et accélération de Coriolis ; Relativité : invariance de la célérité, transformations de Lorentz, quadrivecteur vitesse, quadrivecteur quantité de mouvement, énergie, invariants, collisions, effet Compton.

Volume horaire : 11h de CM - 22h de TD - 3h de TP

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Code : S08PH3M3

Contenu : Approfondissement des notions vues en Thermodynamique 1 : relations entre coefficients calorimétriques, relation de Mayer générale ; Gaz réels : digramme d'Amagat, équation d'état de Van der Waals et de Viriel ; Potentiels thermodynamiques : Legendre, Clapeyron, Gibbs Duhem ; Changements d’état d’un corps pur : diagramme des phases, règle des moments, enthalpie de changement d’état, sens d’évolution, pression de vapeur saturante, évaporation, ébullition, états métastables ; Machines Thermiques : monothermes, dithermes, rendements, machine de Carnot, applications avec changements d’état.

Volume horaire : 16h de CM - 18h de TD - 6h de TP

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Code : S08PH3M4

Contenu : Équation de l'oscillateur harmonique, définition d'un équilibre stable ; Résolution de l'équation canonique, fréquence propre ; Terme d'amortissement (origine physique…), résolution mathématique et observation expérimentale ; Régime transitoire et oscillations forcées, résonance, facteur de qualité ; Gain, oscillateurs auto-entretenus ; Oscillateurs couplés, transfert d'énergie, battements ; Retour à l'équilibre d'un système, cas de 2 positions d'équilibre.

Volume horaire : 14h de CM - 14h de TD - 12h de TP

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Code : S08PH3M5

Contenu : Systèmes de coordonnées (cartésiennes, cylindriques, sphériques), opérateurs différentiels, intégrales multiples ; Charge, force de coulomb ; Électrostatique : théorème de Gauss, équation de Laplace ; Dipôle électrostatique ; Conducteurs à l’équilibre ; Condensateurs, énergie électrostatique.

Volume horaire : 14h de CM - 13h de TD - 3h de TP

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Code : S08PH3M6

Contenu : Algèbre linéaire : espaces vectoriels (dimension finie n quelconque), dimension et base, applications linéaires et matrices, sous-espaces vectoriels, produit scalaire et dualité, applications multilinéaires et déterminants, matrice inverse, cofacteurs et comatrice pour le calcul du déterminant et de l'inverse, trace, changements de base et invariants, résolution des systèmes linéaires ; Types de matrices : projection, nilpotentes, idempotentes, symétriques et hermitiennes, orthogonales et unitaires, matrices définies par blocs ; Exemples d'espaces vectoriels : polynômes trigonométriques, polynômes et exponentielles-polynômes, géométrie dans l'espace (projection, base duale, produit scalaire, vectoriel et mixte) ; Convergence des suites et séries numériques (généralités, suites de Riemann et géométrique, équations aux différences) ; Dérivation des fonctions à plusieurs variables, différentielle et matrice jacobienne, dérivée partielle et théorème de Schwarz, règle de dérivation en chaîne ; Intégration simple et multiple (version Riemann élémentaire), changement de variable et jacobien, quelques opérateurs courants (grad, div, rot, Laplacien, chaleur, ondes). TP numérique (Python) : traitement numérique des limites : suites et séries numériques, intégration du type méthode des trapèzes.

Volume horaire : 24h de CM - 30h de TD - 6h de TP

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Code : S08XX3M80

Contenu : Cette UE vise à initier l’étudiant à la démarche scientifique. Elle se base sur une véritable synergie entre enseignants de français et de physique pour œuvrer dans un but commun : initier l’étudiant à la démarche scientifique, de la prise de note en conférence et l’étude de textes, en passant par la mise en place d’un protocole expérimental pour finir par l’élaboration d’un compte rendu de travaux expérimentaux et une initiation à la restitution du travail accompli sous format oral. Les conférences et TP sont enseignés par des enseignants physiciens et les séances de TD sont enseignées par des enseignants de français. I. Déroulement approximatif d’un cycle : conférence/TP/TD Deux conférences disciplinaires positionnées en début et milieu de semestre vont sensibiliser l’étudiant sur 2 thématiques différentes. Une série de documents en relation avec la thématique de la conférence sera distribuée aux étudiants. Les étudiants devront développer un protocole expérimental par trinômes. À l’issue de la séance de TP, les étudiants exploiteront leur données puis identifieront les lacunes de leur travail expérimental avant d'effectuer une nouvelle séance de TP portant sur le même sujet. Enfin, un compte rendu sera rédigé. II. Contenu des TD Objectifs : mettre au jour les grandes étapes d'un article scientifique, intro/ccl, présentation des différentes étapes, isoler le protocole de recherche, la présentation des résultats, leurs limites. Être capable de repérer les idées principales et la façon dont elles s'enchaînent. Repérer des éléments de style dans la construction du discours. De quoi se compose une bibliographie ? Comment est-elle présentée ? Quelles sont les normes (APA ou autres) ? Aide à l'écoute d'une conférence : prendre des notes avec efficacité et savoir restituer l'essentiel d'un propos ; Aide à la rédaction des CR de TP : Petit rappel orthographe/syntaxe + démarche logique ; établir avec les étudiants la grille d’évaluation du TP (fourni par les enseignants de physique) ; Prise de parole à l'oral. III. Contenu des conférences et des TP La première conférence portera sur la mesure de G, et le lien entre g et G. Le TP qui sera associé à cette conférence d’introduction porte sur la détermination de g en utilisant le pendule tournant. La deuxième conférence portera sur la spectroscopie. Le TP associé utilisera un prisme et pourra être utilisé en complément de sources étendue et sources atomiques (lampe à vapeur de mercure, sodium,…).

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Code : S08PH4M1

Contenu : Valeurs propres et vecteurs propres, formes canoniques des matrices carrées (diagonalisation, Schur, Jordan), polynômes caractéristique et minimal, théorème de Cayley-Hamilton. Suites et séries de fonctions (convergence simple et convergence uniforme), séries de Fourier. Équations différentielles ordinaires (linéaires du premier ordre, linéaire à coefficients constants du second ordre, variables séparables, différentielles exactes et facteur intégrant). Probabilités (éléments de la théorie des ensembles, tribus, axiomes de Kolmogorov, théorème de Bayes…) et Statistiques (moyenne, écart-type, quelques distributions usuelles…). Introduction aux groupes matriciels et aux tenseurs. Systèmes d'EDO linéaires à coefficients constants et exponentielle d'une matrice (notions de fonctions de matrice et de convergence de suite de matrices). TP numérique (Python) : calcul matriciel numérique élémentaire.

Volume horaire : 24h de CM - 30h de TD - 6h de TP

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Code : S08PH4M2

Contenu : I. Mécanique des fluides : Tension de surface, capillarité ; Cinématique : descriptions eulérienne et lagrangienne, équation de continuité, bilan local et version intégrale ; Dynamique des fluides parfaits : équation d’Euler, théorème de Bernouilli ; Dynamique des fluides newtoniens : viscosité, Reynolds, Navier-Stokes. II. Mécanique du solide indéformable : Solide et système de points matériels, position, angles d’Euler ; Moment cinétique, moment d’inertie, énergie cinétique ; Théorèmes de Koenig ; Roulement sans glissement ; Travail ; Solide en rotation autour d’un axe fixe. II. Mécaniques lagrangienne et hamiltonienne : Liaisons (contraintes), inconvénients de l’approche newtonienne, coordonnées généralisées ; Lagrangien, principe d’action stationnaire, équations d’Euler-Lagrange ; Symétries et lois de conservation, théorème de Noether ; Transformée de Legendre et équations de Hamilton ; Crochets de Poisson et espace de phase.

Volume horaire : 30h de CM - 30h de TD

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Code : S08PH4M3

Contenu : I. Diffusion des particules - transport de matière : Introduction : expériences qualitatives, distinction entre diffusion et convection ; Définitions : concentration, densité de courant et flux de particules ; Loi de conservation (1D, 3D), continuité du flux ; Loi de Fick : approche phénoménologique, domaine de validité ; Coefficient de diffusion : dimensionalité et ordre de grandeur ; Equation de diffusion : 1D, 3D, propriétés ; diffusion en symétries sphérique et cylindrique ; Bilan généralisé incluant diffusion, convection et production ; Analogies avec la loi d’Ohm : conductivité électrique, flux de charges ; Exemples de phénomènes diffusifs ; Exemples de solutions stationnaires. II. Transfert thermique : Introduction : retour sur la thermodynamique vue aux semestres précédents, les différents modes de transfert thermique, flux thermique ; Conduction thermique : densité de courant thermique, flux thermique traversant une surface ; Loi de conservation : équation locale de bilan thermique (1D, 3D) ; Loi de Fourier : approche phénoménologique, domaine de validité, dimensionnalité et ordre de grandeur de la conductivité thermique ; Équation de diffusion : 1D, 3D, propriétés, diffusion en symmétrie sphérique et cylindrique ; Diffusion thermique avec terme de source ; Champ de température en régime permanent, résistances thermiques, ponts thermiques ; Exemples de résolution de l’équation de diffusion en régime variable, variation de température dans une cave ; Rayonnement thermique : loi de Planck, loi de Wien, loi de Stefan, rayonnement solaire et terrestre, effet de serre ; Convection : loi de Newton, résistances thermiques équivalentes, expérience de Ingen-Housz, applications, rendement de Curzon-Ahlborn ; III. Du microscopique au macroscopique : Marche aléatoire : lien entre coefficient de diffusion D et fréquence de saut ; Théorie cinétique des gaz : distribution des vitesses dans un gaz ; Description microscopique de l’entropie : entropie selon Boltzmann.

Volume horaire : 8h de CM - 16h de TD - 6h de TP

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Code : S08PH4M4

Contenu : Lien entre optique géométrique et optique ondulatoire : théorème de Malus, principe de Huygens, surfaces d'onde ; Interférences : addition de 2 ondes, différence de marche ; Introduction à la notion de cohérence, principe d'émission ; Interférence à ondes multiples : Fabry-pérot ; Introduction à la diffraction : diffraction de Fraunhofer (application : diffraction par une et deux fentes) ; Énoncé du critère de Rayleigh. Travaux pratiques : Interférences à 2 ondes et diffraction ; Interféromètre de Michelson ; Diffraction par les réseaux.

Volume horaire : 10h de CM - 10h de TD - 10h de TP

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Code : S08PH4M5

Contenu : Densité de courant ; Magnétostatique ; Force de Laplace ; Moment magnétique ; Induction, auto-induction, conducteurs en mouvement. Travaux pratiques : Mesure de champs ; Induction mutuelle (solénoïdes) ; Bobines de Helmholtz, auto-induction.

Volume horaire : 12h de CM - 9h de TD - 9h de TP

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Code : S08PH4M6

Contenu : États de la matière, notion d'ordre et désordre, liaisons chimiques, potentiel interatomique ; Matière ordonnée (réseau, motif, maille, symétries) ; Réseau réciproque, loi de Bragg, facteur de structure, intensité diffractée.

Volume horaire : 14h de CM - 13h de TD - 3h de TP

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Code : S08PH4M7

Contenu : Cet enseignement est une introduction à la notion de mesure à partir de composants électroniques de base. L'accent est porté sur la partie expérimentale à travers la rélaistaion d'une chaîne complète de mesure : de la mise en forme d'un signal issu d'un capteur à son exploitation.

Volume horaire : 8h de CM - 7h de TD - 15h de TP

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Code : S08XX4I10

Contenu : Les cours se déroulent en anglais et reposent sur l'interaction entre étudiants, sollicitée et guidée par les enseignants. Les thèmes étudiés sont abordés par le biais de documents écrits, audio et video variés, récents et authentiques accessibles sur la plateforme AMeTICE et la mise en activité des étudiants vise à renforcer leurs compétences par la pratique. Des supports numériques de soutien et d'approfondissement sont mis à disposition des étudiants pour leur auto-apprentissage.

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Code : S08AN5I1

Contenu : Les cours se déroulent en anglais et reposent sur l'interaction entre étudiants, sollicitée et guidée par les enseignants. Les thèmes étudiés sont abordés par le biais de documents écrits, audio et video variés, récents et authentiques accessibles sur la plateforme AMeTICE et la mise en activité des étudiants vise à renforcer leurs compétences par la pratique. Des supports numériques de soutien et d'approfondissement sont mis à disposition des étudiants pour leur auto-apprentissage.

Volume horaire : 18h de TD

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Code : S08PH5B7

Contenu : Cours : Utilisation d’Igor pro comme outil d’analyse puis comme interface avec une carte d’acquisition pour réaliser une mesure de signaux issus d'un capteur. Travaux Pratiques : Nature corpusculaire et/ou ondulatoire d’un électron par l'expérience de Millikan ; Effet photoélectrique ; Élargissement collisionnel de raies spectrales (IgorPro) ; Interféromètre de Michelson (mesure du doublet du sodium) ; Interféromètre de Michelson (mesure de longueur de cohérence) ; Oscillateurs libres d’un système mécanique à deux degrés de libertés (IgorPro) ; Analyse des signaux périodiques (IgorPro) ; Mesure de petits signaux lumineux (IgorPro).

Volume horaire : 8h de CM - 32h de TP

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Code : S08PH5M1B

Contenu : Rappels sur les suites et séries de fonctions ; Intégration ; Transformation de Fourier ; Distributions ; Espaces de Hilbert ; Variables complexes ; Transformation de Laplace ; Équations aux dérivés partielles.

Volume horaire : 24h de CM - 30h de TD - 6h de TP

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Code : S08PH5M2

Contenu : Phénomènes quantiques : effet photoélectrique, expériences de Franck et Hertz, fentes de Young ; Fonction d'ondes : superposition, interprétation probabiliste ; Équation de Schrödinger ; Postulats de la Mécanique Quantique, formalisme de Dirac ; Barrière et puit : états liés, diffusion, effet tunnel ; Oscillateur harmonique ; Moment angulaire et atome d'hydrogène. Travaux pratiques  : détermination de la constante de Rydberg

Volume horaire : 20h de CM - 17h de TD - 3h de TP

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Code : S08PH5M3B

Contenu : Introduction : déterminisme, macroscopique versus microscopique, fluctuations et stabilité ; Outils statistiques : rappels d’analyse combinatoire, de probabilités, variables aléatoires discrètes versus continues, lois de distribution ; Description d’un système à grand nombre de particules : coordonnées généralisées, espace des phases, formalisme de Hamilton ; Postulats et bases de la physique statistique : postulats, descriptions microcanonique, canonique, grand canonique ; Étude des gaz : distribution de Maxwell-Boltzmann, cinétique des gaz, gaz parfaits, gaz réels ; La thermodynamique retrouvée : les principes de thermodynamique, potentiels thermodynamiques (équilibres chimiques).

Volume horaire : 20h de CM - 17h de TD - 3h de TP

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Code : S08PH5M4

Contenu : Équations de Maxwell, relations constitutives ; Propagation dans le vide ; Polarisation ; Notation complexe, régime harmonique ; Ondes planes ; Vecteur de Poynting, puissance rayonnée ; Dioptre plan, coefficients de Fresnel, réflexion d’une OEM.

Volume horaire : 12h de CM - 15h de TD - 3h de TP

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Code : S08PP5I5

Contenu : non disponible.

Volume horaire : 2h de CM - 12h de TD

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Code : S08AN6I7

Contenu : Les cours se déroulent en anglais et reposent sur l'interaction entre étudiants, sollicitée et guidée par les enseignants. Les thèmes étudiés sont abordés par le biais de documents écrits, audio et video variés, récents et authentiques accessibles sur la plateforme AMeTICE et la mise en activité des étudiants vise à renforcer leurs compétences par la pratique. Des supports numériques de soutien et d'approfondissement sont mis à disposition des étudiants pour leur auto-apprentissage.

Volume horaire : 18h de TD

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Code : S08PH6B1

Contenu : Principes de la mécanique quantique et formalisme de Dirac ; Spin et moment cinétique, Système de deux spins 1/2 ; Particules identiques ; Introduction aux méthodes de résolution approchée ; Système à deux niveaux ; Introduction à la notion d'intrication quantique.

Volume horaire : 20h de CM - 20h de TD

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Code : S08PH6B2B

Contenu : I. Propagation d'ondes électromagnétiques dans les milieux Polarisation dans les diélectriques ; Milieux diélectriques (Lorentz) ; Milieux conducteurs (Drude) ; Milieux anisotropes, biréfringence ; Milieux dispersifs, relations de dispersion ; Absorption, loi de Beer-Lambert. 8h CM, 8h TD, 4h TP II. Diffraction des ondes par les ouvertures et les milieux ordonnés Principe de Huygens-Fresnel, zones de Fresnel ; Formule de la diffraction de Fresnel-Kirchoff ; Théorème de Babinet ; Diffraction de Fresnel, intégrales de Fresnel ; Diffraction de Fraunhofer (approximations, calcul analytique de l'intensité diffractée), introduction à l'optique de Fourier ; Fonctions de Bessel, critère de Rayleigh ; Diffraction des rayons X et des particules chargées : réseau réciproque, loi de Bragg. 8h CM, 8h TD, 4h TP III. Radioactivité et rayonnements ionisants Généralités sur la structure de la matière ; Rayons nucléaire - diffusion de Rutherford ; Masse et énergie de liaison ; Modèle de la goutte liquide et Formule de masse de Weizsaecker ; Instabilité de la matière ; Radioactivités alpha et beta et radioactivité induite (activation) ; Cours-séminaire sur la physique du neutrino à basse énergie et son lien avec la physique nucléaire ; Fission et Fusion – production d’énergie ; Cours-séminaire sur la nucléosynthèse stellaire ; Interactions rayonnements-matière et notions de radioprotection. 8h CM, 8h TD, 4h TP

Volume horaire : 24h de CM - 24h de TD - 12h de TP

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Code : S08PH6B3

Contenu : Programme des séances de TP : • Révisions - environnement UNIX et commandes shell, notions de bases en programmation Python : types de base et les collections ; structures de contrôle de condition et de répétition ; fonctions ; modules numpy, scipy et matplotib ; • Application à des calculs numériques élémentaires sur, e.g. des suites définies par récurrence, des séries de fonction ; • Tableaux du module numpy et fonctions associées, manipulations de tableaux et slicing, et exemple d'application manipulation d'images ; • Calcul d’intégrale avec les méthodes usuelles : rectangles, trapèze, Simpson, introduction de la méthode de Monte Carlo. Importance de la discrétisation et notion de convergence. • Méthode des moindres carrés. Application à la régression linéaire ; • Équations différentielles ordinaires. Shéma d'intégration explicite/implicite. Les méthodes méthodes de Newton et de Runge Kutta d'ordre 2 sont reprogrammées et appliquées à un problème de type ballistique. Introduction des fonctions ad hoc du module scipy ; • Décomposition en série de Fourier, illustration du phénomène de Gibbs ; • Générateur nombre aléatoire, marche aléatoire, diffusion.

Volume horaire : 30h de TP

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Code : S08PH6B4A

Contenu : Cet enseignement vise à placer l'étudiant en situation d’autonomie, et de lui faire construire une expérience en se basant sur une publication, puis de réaliser une mesure. Cette mesure sera souvent et préférentiellement celle d’un petit signal pour laquelle il faudra mettre en œuvre l’arsenal expérimental moderne (analyse impulsionelle, spectrale, techniques de Modulation…). Exemples de thèmes proposés : Mise en évidence de l’effet Faraday (magnéto-optique) ; Mise en évidence d’ondes évanescentes (optique champ proche) ; Diffusion anisotrope de la lumière (Mie) par de petites particules ; Diffraction par une structure hélicoïdale (analogie ADN) ; Étude quantitative du mouvement Brownien ; Quantification de la conductance dans un nano-contact d’or ; Modes de flexion d’une verge ; Détection d’un objet en mouvement par des ondes ultrasonores ; Propagation d’une onde acoustique dans une structure (a)périodique ; Effet piézoélectrique, actionneur et détection de déplacements nanométriques ; Mesure de la diffusivité entre liquide par gradients d’indice de réfraction ; Émission électronique et mesure de pression dans une enceinte sous vide ; Mesure interférométrique de l’épaisseur d’une couche mince ; Holographie numérique…

Volume horaire : 4h de CM - 36h de TP

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Code : S08PH6B5

Contenu : Le cours est structuré en cinq parties : la première partie complète l'étude du réseau réciproque et de la structure cristalline, la deuxième partie expose les vibrations des structures cristallines et les conséquences sur les propriétés thermiques (chaleur spécifique). La troisième partie est dédiée à l’introduction des modèles classique et quantique des électrons libres. La quatrième partie introduit la notion de bande d’énergie (permise, interdite) à travers des modèles simples (l’effet d’un potentiel périodique sur le mouvement des électrons de conduction) et développe les méthodes de calcul de la structure des bandes d’un matériau. La dernière partie aborde les propriétés magnétiques et diélectrique des matériaux. Plan du cours : Retour sur le réseau réciproque, structure cristalline ; Vibrations des structures cristallines (phonons) ; Modèle des électrons libres (Drude, Sommerfeld) ; Théorie des bandes (Théorème de Bloch, modèle des électrons presque libres, modèle des liaisons fortes) et introduction aux semiconducteurs ; Propriétés magnétiques et diélectriques des matériaux.

Volume horaire : 20h de CM - 20h de TD

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Code : S08PH6I6

Contenu : Visites en petits groupes de 4 laboratoires sur 4 demi-journées. 2 laboratoires sur les campus nord et 2 laboratoires sur les campus sud seront visités, parmi les laboratoires suivants : BIP, CINaM, CPPM, CPT, Intitut Fresnel, IM2NP, IRPHE, LAI, LAM, LP3, PIIM. Conférences sur le fonctionnement des laboratoires et des thématiques de recherche, visites des installations expérimentales, interaction avec les personnels dans les laboratoires (chercheurs, ingénieurs, techniciens, post-doctorants,doctorants,…). Présentation par l'étudiant d'une thématique de recherche sous l'aspect scientifique ou technique en lien avec les laboratoires visités, sous forme d'un oral devant un jury composé d'enseignants, dans les conditions d'une audition.

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