Acquis d'apprentissage

Au terme de son apprentissage, l'étudiant sera capable de :

  • comprendre les notions de base et concepts liés aux à l'optique géométrique, ondulatoire et quantique ;
  • appliquer ces connaissances à la compréhension de divers phénomènes physiques liés aux sciences de la vie (microscopie, fonctionnement d’un œil, endoscopie, imagerie de rayons X,…) ;
  • s’exprimer en termes scientifiques corrects ;
  • modéliser une situation de la vie quotidienne et/ou professionnelle en utilisant adéquatement les formules, lois et principes de l’optique ;
  • Développer un esprit critique scientifique et établir un raisonnement scientifique posé.

Objectifs

L’unité d’enseignement a pour objectifs :

  • de donner un socle de connaissances solide en physique, plus précisément dans le domaine de l'optique.
  • de mettre en évidence les liens étroits existant entre l’optique et les sciences de la vie.

L'étudiant sera amené à comprendre la matière en profondeur, au-delà donc de la simple connaissance de lois et concepts.

Contenu

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,…).

Table des matières

Le plan de cours suivant est donné à titre illustratif:

1. Introduction

1.1 Aperçu historique  

1.2 La nature de la lumière

1.3 Les différents modèles de la lumière

1.4 Le spectre électromagnétique

1.5 Milieu optique

1.6 Les sources de lumière

2. Optique géométrique et instruments d’optique

2.1 Hypothèses du modèle

2.2 La réflexion

2.3 La réfraction

2.4 Les lentilles minces  

2.5 La loupe

3. Optique ondulatoire

3.1 Hypothèses du modèle

3.2 L’interférence des ondes

3.3 Le principe d’Huygens

3.4 L’expérience de Young

3.5 La diffraction

4. Optique quantique

4.1 Hypothèses du modèle

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

9.3 Principe de fonctionnement

Exercices

Séances d’exercices organisées en TD par un assistant en petits groupes (20 à 27 étudiant 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 aux unités d'enseignement SPHYB113 et SPHYB114.

Méthodes d'enseignement

Les observations sont le plus souvent tirées d'expériences réalisées devant les étudiants, ou de sources multimedia.

L'utilisation de projections "powerpoint" est favorisée pour présenter les concepts théoriques et les démonstrations.

Des séances d'exercices et de travaux pratiques, encadrées par des assistants, sont organisées par petits groupes, ce qui permet à l'étudiant d'appliquer les différents concepts théoriques.

Méthode d'évaluation

Cette unité d'enseignement comprend trois parties distinctes mais complémentaires :

  • Un examen portant sur la matière théorique est organisé en session correspondant à 65% de la note globale. L'examen écrit se fait à livre fermé, sous la forme d’un QCM. La matière couverte par l'évaluation comprend tout ce qui sera vu au cours.
  • Note de TD : examen écrit organisé en sessions de juin et août, en même temps que les examens sur le cours théorique. La note de TD intervient pour 20% de la note globale.
  • Note de TP : évaluation continue, tout au long de l'année (les résultats obtenus sont définitifs, il n'y a pas d'examen de TP en session) correspondant à 15% de la note globale. Notez que les séances de 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.

 

Sources, références et supports éventuels

Les supports de cours seront disponibles en ligne et gratuitement sur Webcampus.

Les étudiants curieux iront également consulter : 

  • Physique III – Ondes, optique et physique moderne, Harris Benson, De Boeck, ISBN 9782804193812
  • Physics for the life sciences – 3e édition - Martin Zinke Allmag
  • Physique, Eugène Hecht, De Boeck,  ISBN 978-2744500183
  • Physique, Joseph Kane et Morton Sternheim, Dunod, ISBN 2100071696

Langue d'instruction

Formation Programme d’études Bloc Crédits Obligatoire
Bachelier en médecine vétérinaire Standard 0 3
Bachelier en sciences biologiques Standard 0 3
Bachelier en médecine vétérinaire Standard 1 3
Bachelier en sciences biologiques Standard 1 3