Concours E3A
CONCOURS ENSAM - ESTP - ECRIN - ARCHIMEDE Epreuve de Physique - Chimie MP durée 4 heures

L'utilisation de la calculatrice est autorisée

!Quelques phénomènes associés à l'absorption de la lumière

Ce problème s'intéresse à divers aspects de la spectroscopie d'absorption et à ses applications. Dans la première partie, on étudie un modèle de l'absorption résonante d'une onde électromagnétique dans un milieu. Dans la deuxième partie, on s'intéresse à la méthode de mesure photoacoustique, qui permet d'étudier l'absorption de la lumière par les effets thermiques qu'elle induit. La troisième partie propose une application de la spectroscopie d'absorption à l'étude de la cinétique d'une réaction d'isomérisation.
Les trois parties sont indépendantes entre elles.
Dans tout le problème, on se place dans un référentiel galiléen ( R ) , rapporté au trièdre cartésien Oxyz , associé à la base orthonormée directe ( [pic], [pic] , [pic]) . Les fonctions harmoniques du temps, du type f (t) = A cos ([pic] t + ( ) , sont représentées en notation complexe par une grandeur soulignée f (t) = A exp ( j ([pic] t + ()) (où j est le nombre complexe de module 1 et d'argument + π/2).
On donne :

A. Un modèle de l'absorption résonante d'une onde électromaqnétique par un atome

1. Onde électromagnétique dans le vide
On considère une onde électromagnétique plane polarisée rectilignement selon [pic] , se propageant dans la direction [pic] , dans le vide. Le champ électrique associé est alors, en notation complexe: [pic] ( z, t) = E0 exp( j ( [pic] t - kz) [pic]
a. Rappeler la relation entre [pic], k et c.
b. Déterminer le champ magnétique complexe [pic](z,t) associé à cette onde.
c. Déterminer le vecteur de POYNTING [pic] ( z, t) )(valeur réelle).
1.d On appelle intensité de l'onde électromagnétique 1(z) la puissance électromagnétique moyenne traversant une surface unité perpendiculaire à e, , située à la cote z. Vérifier que I(z)