Cours 2020-2021

Physique générale : Optique [SPHYB125]

  • 3 crédits
  • 22h+14h
  • 1er quadrimestre
Langue d'enseignement: Français

Acquis d'apprentissage

Ce cours a pour objets d’apporter des outils pour essayer d’appréhender le monde et les technologies qui nous entourent, 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 de concepts/notions et la réflexion.

Au terme de cette unité d’enseignement, l’étudiant sera capable de :

  • 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

Cette unité d'enseignement vise à assurer aux étudiants un excellent niveau de connaissances en optique géométrique et en optique ondulatoire.

Il est important d'exercer l'étudiant à observer des phénomènes physiques ainsi qu'aux réflexion, raisonnement et rigueur qui leur sont liés.

Au terme de cet enseignement, l’étudiant(e) sera capable de :

  • 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 de grands chapitres de l'optique géométrique et de l'optique ondulatoire, ainsi que sur différents dispositifs optiques (œil, microscope, télescope, …) . 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 ou visionnée en vidéo ou encore établis à partir de démonstrations simples. 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.

Aux cours théoriques sont associés des travaux pratiques ainsi que des travaux dirigés (14h) qui permettront à l’étudiant(e) d’appliquer les notions/concepts vus, voire de les approfondir.

Table des matières

Les grands thèmes étudiés sont :

1. Optique géométrique
    Introduction sur les théories optiques
    Le dioptre plan
    Le prisme
    Le miroir sphérique
    Le dioptre sphérique
    Les lentilles
    Les aberrations des lentilles
    Les instruments d'optique


2. Optique ondulatoire
    Aspect ondulatoire de la lumière
    Principe de Huygens
    Les interférences
    L'expérience de Young
    La diffraction
    Les films minces

3. Spectrosocpie

Description des exercices

Séances d’exercices organisées en TD par un(e) enseignant(e) en petits groupes (20 à 27 étudiants par groupe).


Méthodes d'enseignement

Les modalités d'enseignement et d'évaluation des unités d'enseignement ont été rédigées en fonction de la situation à la rentrée académique 2020-2021. Cependant, ces modalités pourraient faire l'objet de modifications en fonction de l'évolution de la crise sanitaire liée à la covid-19. Les étudiants seront informés de toute modification de la situation générale (passage à l'enseignement à distance partiel ou complet) par les autorités de l'UNamur tandis que les modifications propres à chaque unité d'enseignement leur seront communiquées par les enseignants, via webcampus

La partie théorique de l'unité d'enseignement sera donnée sous forme de cours magistral au tableau ou par diaporama (y compris les schémas et démonstrations) ou encore par vidéo en cas d’enseignement à distance.

L'étudiant(e) est invité(e) à poser toutes ses questions au professeur via le forum mis en place sur WebCampus ou à la fin du cours.

Les exercices seront encadrés par un enseignant, c'est-à-dire que les étudiants résoudront eux-mêmes activement les problèmes avec l'aide de l'enseignant.

Mode d'évaluation

Les modalités d'enseignement et d'évaluation des unités d'enseignement ont été rédigées en fonction de la situation à la rentrée académique 2020-2021. Cependant, ces modalités pourraient faire l'objet de modifications en fonction de l'évolution de la crise sanitaire liée à la covid-19. Les étudiants seront informés de toute modification de la situation générale (passage à l'enseignement à distance partiel ou complet) par les autorités de l'UNamur tandis que les modifications propres à chaque unité d'enseignement leur seront communiquées par les enseignants, via webcampus

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. La note de TP ainsi obtenue est intégrée, ensuite, à la note de cours où elle intervient pour environ 15% de la note globale.

L'évaluation sur les travaux dirigés (TD) se déroule durant les sessions de janvier, de juin  et d’août, en même temps que les examens sur le cours théorique. 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 environ 30% de la note globale.

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.

L'examen aura une durée de deux heures et se déroulera en ligne ou en présentiel. L'examen sur le cours théorique et les TD est écrit en janvier, 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.

Sources, références et supports éventuels

Un syllabus est disponible pour les étudiants inscrits à cette unité d'enseignement, en ligne et gratuitement, sur WebCampus. Ce syllabus n'est pas obligatoire, n’a pas la prétention d’être exhaustif mais apporte un support non négligeable d’apprentissage.

Les étudiants curieux iront également consulter :

  • Physique III – Ondes, Optiques et Physique Moderne, Harris Benson, De Boeck, ISBN 2-8041-3142-4
  • Physique, Eugène Hecht, De Boeck,  ISBN 2-7445-0017-6
  • Physique, Joseph Kane et Morton Sternheim, Dunod, ISBN 978-2-10-007169-2
  • Physique 4 – Optique, Ondes, Paul Avanzi et al., lep, ISBN 978-2-606-01273-1

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