Aller au contenu Aller au menu

Description illustration de l'article

MU5CI974

Phénomènes ondulatoires

 

 

Mots clés : Optique géométrique, optique ondulatoire, ondes mécaniques

 

Responsable

Arnaud RAOUX, Agrégé préparateur, Département de Physique, ENS

 

ECTS

Cours

TD

TP

Tutorat

Ecrit

CC

TP

Oral

Eval. répartie

6

24

16

20

 

70

 

30

 

non

Descriptif de l’UE

 

Ce cours de physique s’adresse à des étudiants préparant l’agrégation de physique-chimie option chimie. Il expose en détails les phénomènes ondulatoires et apporte la maîtrise nécessaire au concours, autant d’un point de vue théorique (pour la préparation de leçon de physique) que technique (pour les écrits) et pratique (pour la réalisation d’expériences quantitatives).
Les notions traitées portent sur les ondes lumineuses et mécaniques. Dans une première partie, les ondes sont modélisées comme des rayons et l’optique géométrique est décrite. Ensuite, la description d’une onde en terme mathématique est introduite à partir de l’équation de d’Alembert et de ses solutions. Enfin, l’optique ondulatoire est abordée au travers des notions de diffraction et d’interférences.

 

Objectifs d’apprentissage

 

Au terme de l’UE, l’étudiant présente les enjeux historiques, fondamentaux et pratiques relatifs à l’étude des phénomènes ondulatoires. Il expose de manière synthétique et rigoureuse les résultats principaux de ce cours du secondaire ou supérieur. Il résout efficacement un exercice portant sur les phénomènes ondulatoires en général, à un niveau d’écrit de concours d’agrégation. Expérimentalement, l’étudiant développe des protocoles qualitatifs et quantitatifs portant sur de l’optique géométrique et ondulatoire.

 

PrErequis

 

Avant de suivre cette UE, l’étudiant aura soin de maîtriser la résolution de polynôme d’ordre 2, la résolution d’équations différentielles ordinaires linéaires du premier et second ordre à coefficients constants, la notion de dérivée partielle et le calcul de développements limités.

 

Langue(1)

Cours, TD, TP

Documents

Bibliographie

 

Français

Français

FR

FR

 

(1) D’une manière générale, les documents de cours sont à rédiger en anglais. Les sujets d’examen sont en anglais ou accompagnés d’une explication en anglais s’il y a des étudiants non francophones.


Fonctionnement de l’UE

 

Ce cours de physique ondulatoire s’adresse aux étudiants préparant un concours d’enseignement et plus particulièrement l’agrégation de physique-chimie option chimie. Il aborde les notions d’optique géométrique, d’ondes mécaniques puis d’optique ondulatoire.

Dans une première partie, nous aborderons le fondement de l’optique géométrique (notion de rayons lumineux et prévision des trajectoires associées grâce aux lois de Descartes) ainsi que sur les applations concrètes (lunettes correctrices, microscope, lunettes astronomiques, fibres optiques, compréhension des mirages et des arcs-en-ciels, etc.).

Ensuite, nous introduirons la description mathématique des ondes au travers de l’équation de d’Alembert, permettant de rendre compte d’une très large gamme de phénomènes ondulatoires. L’étude des solutions permettra de décrire la notion d’ondes progressives ou stationnaires, le vocabulaire associé ainsi que le phénomène de polarisation.

 

Enfin, nous reviendrons sur l’optique avec ce nouvel outil pour décrire des phénomènes nouveaux : les interférences et la diffraction. Outre les expliquer, une partie importante du cours consistera à décrire des applications pratiques (spectroscopie, mesure de distances micrométriques, explications des irisations rencontrées dans la vie courante, etc.).

Ce cours sera accompagné de travaux dirigés permettant de s’approprier ces notions, ainsi que de travaux pratiques où elles seront mises en applications.

 

Bibliographie :
1/ Optique  (Houard, de Boeck, 2011)

2/ Optique expérimentale (Sextant, Hermann, 1997)