Au terme de son apprentissage, l'étudiant sera capable de :
L’unité d’enseignement a pour objectifs :
L'étudiant sera amené à comprendre la matière en profondeur, au-delà donc de la simple connaissance de lois et concepts.
Ce cours de physique se base le plus souvent sur des observations et expériences simples réalisées au cours. De ces observations, on tire des enseignements, des raisonnements rigoureux et la déduction de lois physiques. Des démonstrations simples sont présentées ainsi qu’un exposé des lois fondamentale de l’optique. Ces lois sont ensuite appliquées à l’explication de phénomènes de la vie courante ou liés à la nature. Les liens entre l’optique et les sciences de la vie sont primordiaux dans ce cours (microscopie, fonctionnement d’un œil, endoscopie, imagerie de rayons X,…).
Le plan de cours suivant est donné à titre illustratif:
1. Introduction
1.1 Aperçu historique
1.2 La nature de la lumière
1.2.1 Notion de longueur d’onde et d’ondes planes
1.2.2 Notion de réflexion, transmission, absorption
1.3 Les différents modèles de la lumière
1.3.1 Optique géométrique
1.3.2 Optique ondulatoire
1.3.3 Optique quantique
1.4 Le spectre électromagnétique
1.5 Milieu optique
1.5.1 Vitesse de la lumière
1.5.2 Indice de réfraction
1.5.3 Dispersion
1.6 Les sources de lumière
1.6.1 Sources à incandescence
1.6.2 Sources à luminescence
1.6.3 Sources monochromatiques
2. Optique géométrique et instruments d’optique
2.1 Hypothèses du modèle
2.1.1 La lumière comme un rayon
2.1.2 Objets et images
2.2 La réflexion
2.2.1 Loi de la réflexion
2.2.2 Les miroirs plans
2.2.3 Les miroirs sphériques
2.3 La réfraction
2.3.1 Loi de la réfraction
2.3.2 Le dioptre sphérique
2.3.3 Le dioptre plan
2.4 Les lentilles minces
2.4.1 Types de lentilles
2.4.2 Equation des lentilles minces
2.4.3 Foyer et distance focale
2.4.4 Formation des images
2.4.5 Systèmes de lentilles
2.4.6 Les aberrations des lentilles
2.5 La loupe
3. Optique ondulatoire
3.1 Hypothèses du modèle
3.1.1 La lumière comme une onde électromagnétique
3.1.2 La polarisation de la lumière
3.1.3 La superposition des ondes
3.2 L’interférence des ondes
3.3 Le principe d’Huygens
3.4 L’expérience de Young
3.5 La diffraction
3.5.1 La diffraction par une fente
3.5.2 Résolution et critère de Rayleigh
3.5.3 Le réseau de diffraction
4. Optique quantique
4.1 Hypothèses du modèle
4.1.1 La lumière comme une particule
4.1.2 Les processus fondamentaux de radiation
4.1.3 Dualité onde-corpuscule
4.2 Le laser
5. Microscopie
5.1 Principe d’un microscope optique
5.2 Limite de résolution
5.3 Microscopies électroniques
5.4 Autres microscopes
6. L’œil
6.1 Description anatomique
6.2 Modèle optique de l’œil
6.3 Accommodation
6.4 Défauts et corrections
6.5 Perception des couleurs et couleurs dans la nature
6.6 Œil animal
7. L’endoscopie
7.1 La réflexion totale interne
7.2 Application de la réflexion totale interne
7.3 L’endoscope
8. Imagerie par rayons X
8.1 Spectre des RX
8.2 Diffraction de rayons X et structure de l’ADN
8.3 Processus d’interaction photons-matière
8.4 Atténuation des photons dans la matière
8.5 Imagerie et contraste
9. Oxymétrie colorimétrique
9.1 Oxymètre
9.2 Composition du sang
6.3 Principe de fonctionnement
Séances d’exercices organisées en TD par un assistant en petits groupes (20 à 27 étudiants par groupe).
10 heures de séances d'exercices (TD) et de travaux pratiques sont liées à cette unité d'enseignement. Ces séances font partie d'un ensemble de TD et TP associés à l'unité Physique II (SPHY B113).
Cette unité d'enseignement comprenant trois parties distinctes mais complémentaires, l’évaluation comprendra un examen sur le cours théorique, incluant des exercices (évaluation des travaux dirigés) et une évaluation continue sur les travaux pratiques.
Les travaux pratiques (TP) sont évalués de manière continue par les assistants/enseignants. Les TP sont obligatoires. En cas de maladie ou d’absence exceptionnelle à justifier auprès du secrétariat de la faculté, l'étudiant doit contacter l'assistant dès son retour à l'Université afin d'organiser une séance de récupération. Considérant que les TP font l'objet d'une évaluation continue, la note obtenue en cours d'année sera reportée sur les différentes sessions, le cas échéant sans possibilité de pouvoir améliorer sa note.
La note de TP ainsi obtenue est intégrée, ensuite, à la note de cours où elle intervient pour 15% de la note globale.
L'évaluation sur les travaux dirigés (TD) se déroule durant les sessions de juin et d’août, en même temps que les examens sur le cours théorique. Il comporte deux exercices. L'examen écrit de TD demande de solutionner des exercices inspirés de ceux réalisés pendant l'année en séances TD. La note de TD ainsi obtenue est intégrée, ensuite, à la note de cours où elle intervient pour 20% de la note globale. Un étudiant qui en juin n’a pas une note globale ≥10 est soumis à nouveau à une interrogation sur les exercices en août.
Les critères d'appréciation sont, essentiellement, la compréhension et la réflexion logique : à partir d'hypothèse(s) claire(s) et/ou de définitions précises, exprimer, parfois avec un minimum de développement mathématique, la perception 'physique' d'un problème ; on peut également demander d’expliquer une application. Une réponse nécessite souvent la présentation d'un schéma ou d'un graphe clair et convenablement dessiné.
L'examen sur le cours théorique et les TD est écrit en juin et août.
Les consignes précises seront communiquées en temps utile et certaines modifications aux présentes modalités d’évaluation pourront être apportées en fonction de l’évolution de la crise sanitaire.
Les supports de cours seront disponibles en ligne et gratuitement sur Webcampus.
Les étudiants curieux iront également consulter :
| Formation | Programme d’études | Bloc | Crédits | Obligatoire |
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