Cours 2019-2020

Physique III - Optique [SPHYB114]

  • 3 crédits
  • 25h+10h
  • 2e quadrimestre
Langue d'enseignement: Français
Enseignant: Lepere Muriel

Acquis d'apprentissage

Essayer de comprendre l'univers qui nous entoure, pouvoir expliquer les phénomènes de la vie de tous les jours... Basée sur des observations, des expérimentations et la réflexion, la physique recherche une explication simple, mais aussi complète que possible, pour aboutir à la formulation de lois ou principes. L'acquisition de cette démarche, appelée le raisonnement scientifique, est une école de logique, une démarche rigoureuse...Le cours met donc l'accent sur la compréhension et la réflexion.

--> S’exprimer par écrit en termes scientifiques corrects ;

--> Utiliser adéquatement les formules, les lois et les principes de l’optique en vue d’analyser et d’interpréter une situation de la vie quotidienne et/ou professionnelle ;

--> Manipuler adéquatement des ordres de grandeurs et des unités ;

--> Expliquer et interpréter des phénomènes naturels/quotidiens avec des notions en sciences physiques ;

   --> Développer un esprit critique scientifique et établir un raisonnement scientifique face à un problème posé

Objectifs

Le 1er objectif est d'assurer un bon niveau de connaissances de base en physique, en lien avec les sciences de la vie et les phénomènes de la vie courante. Il est important d'exercer l'étudiant à observer des phénomènes physiques ainsi qu'aux réflexion, raisonnement et rigueur qui leur sont liés. Ce cours a aussi pour objectif la compréhension des applications aux sciences biologiques et vétérinaires, basées sur des phénomènes physiques parfois simples mais le plus souvent très complexes.

--> S’inscrire dans une démarche de formation et de réflexion permanentes.

--> Développer une approche responsable, critique et réflexive des pratiques professionnelles ;

--> Structurer sa pensée, s'exprimer clairement par écrit et oralement en utilisant un vocabulaire précis et adapté et être capable d'argumenter ses propos ;

--> Exploiter les techniques et les outils appropriés pour l'étude et la compréhension de phénomènes observables

--> Associer à sa démarche systémique un raisonnement et un esprit critique scientifiques

Contenu

Cette unité d'enseignement est un exposé introductif de grands chapitres de l'optique géomtérique et ondulatoire, ainsi que sur différents dispositifs optiques (œil, microscope, loupe, …) et systèmes d’imagerie médicale.. Dans le cours de l'exposé oral et dans la mesure du possible, les concepts nouveaux sont introduits à partir d'expériences réalisées en direct, de démonstrations simples et directes faites devant les étudiants. L'exposé des lois fondamentales s'ensuit, l'accent étant mis sur la démarche habituelle du physicien : description, analyse et généralisation du phénomène. La signification pratique et esthétique des lois est illustrée par l'étude de nombreuses applications empruntées soit aux sciences du vivant, soit à des domaines d'intérêt général. Au cours théoriques sont associés des travaux pratiques ainsi que des travaux dirigés. Cette unité d'enseignement de physique donnant les bases en optiques géométrique et ondulatoire, et insiste sur les concepts en lien avec les sciences de la vie.

Table des matières

Optique géométrique:

I. Relations générales (réflexion, réfraction, lentilles sphériques ...)

II. Oeil humain (description, fonctionnement, défauts et maladies)

III. Oeil d'animal (cheval, chat ...)

IV.  Microscope

Optique ondulatoire:

I. Interférences

II. Diffraction

III. Diffraction par une fente

IV. Diffraction par N fentes

V. Réseau de diffraction

VI.Diffraction par une fente circulaire

VII. Diffraction par une double hélice et structure de l'ADN

VIII. Imagerie médicale

IX.Radiographie

X. Tomographie par cohérence optique

XI. Imagerie spectroscopique proche infrarouge fonctionnelle (NIRS)

 

 

Description des 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 de Physique I (SPHY B112) et de Physique II (SPHY B113).


Méthodes d'enseignement

Le cours est donné au tableau ou tableau interactif  (y compris les schémas et démonstrations). Pendant les cours, de nombreuses expériences sont réalisées en direct. Ces expériences visent à observer un nouveau phénomène et à le faire comprendre, ou illustrent les applications. Des supports multimédia (Powerpoint, films DVD, ...) sont également utilisés pour expliciter les apllications (endoscopie ...). L'étudiant est invité à poser toutes ses questions au professeur via le forum ou à la fin du cours.

Mode d'évaluation

Cette unité d'enseignement comprenant trois parties distinctes mais complémentaires, l’évaluation comprendra aussi un examen sur le cours théorique, incluant des exercices (évaluation des travaux dirigés) et une évaluation sur les travaux pratiques.

Les travaux pratiques (TP) sont évalués de manière continue par les assistants. Chaque séance débute par une courte interrogation écrite (une dizaine de minutes) portant sur le TP du jour. 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. La note de TP est constituée pour moitié des résultats des interrogations écrites de début de séance, et pour moitié du travail effectué en séance (manipulations, cahier de TP ...). Considérant que les TP font l'objet d'une évaluation continue, la note obtenue en cours d'année sera reportée en seconde session, le cas échéant. La note de TP ainsi obtenue est intégrée, ensuite, à la cote attribuée à chacun des deux cours, où elle intervient pour 15%.

L'évaluation sur les travaux dirigés (TD) se déroule durant les sessions de juin (1ère session)  et d’août (2nde session), en même temps que les examens sur le cours théorique. Il porte deux exercices. L'examen écrit de TD demande de solutionner des exercices inspirés de ceux réalisés pendant l'année en séances TD. La note relative à cet examen de TD compte pour 15% de la note finale. Un étudiant qui en juin n’a pas une note globale ≥10 est soumis à nouveau à une interrogation sur les exercices en août.

Au total, les notes de TP/TD comptent pour 30 % dans la note finale attribuée par le professeur

L'examen sur le cours théorique est écrit en juin  (1ère session) et en août (2nde session).

  • L'examen dure deux heures et comporte 20 QCM + deux questions ouvertes + deux questions d’exercices

Les QCM : ils peuvent comprendre des choix de réponse numérique. Il y a une seule bonne réponse parmi celles proposées ; elle est comptabilisée pour 1 point. Une mauvaise réponse compte pour -0,25 point, et l’absence de réponse compte pour 0 point.

Les questions ouvertes : 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. Le 'par coeur' est proscrit; quelques ordres de grandeur numérique sont à retenir.

 Expliquez… soyez logique… clair et complet !

 

Sources, références et supports éventuels

L'ouvrage de référence est le syllabus vendu au Service Reprographie de l'UNamur et disponible pour les étudiants inscrits à cette unité d'enseignement, en ligne et gratuitement, sur WebCampus.  Ce syllabus n'est pas obligatoire. Les étudiants curieux iront consulter "Physique" par Kane et Sternheim, publié à Interéditions, Paris.

Langue d'enseignement

Français

Lieu de l'activité

NAMUR

Faculté organisatrice

Faculté des sciences
Rue de Bruxelles, 61
5000 NAMUR

Cycle

Etudes de 1er cycle