Ondes, optique et physique moderne

Plan de cours

Présentation

Objectif terminal du cours

Objectifs terminaux et intermédiaires

À la fin des quatre (4) séquences de ce cours, les étudiantes et étudiants seront en mesure de:

1. Acquérir les habilités nécessaires au traitement et à la présentation des résultats expérimentaux pour l'analyse du modèle ondulatoire et des systèmes optiques.
   1. Exprimer les résultats expérimentaux avec leur incertitude et unités de mesures.
   2. Présenter les résultats expérimentaux sous forme de tableaux et de graphiques selon les règles.
   3. Analyser les résultats expérimentaux en suivant un raisonnement rigoureux.
   4. Rédiger un rapport de laboratoire selon les règles.
2. Appliquer le modèle ondulatoire pour résoudre des problèmes généraux sur la production et la propagation d'ondes mécaniques, sonores et électromagnétiques.
   1. Connaître les notions d'amplitude, de fréquence et d'énergie d'une onde, puis les employer pour décrire le mouvement d'un oscillateur harmonique simple.
   2. Connaître les ondes progressives et stationnaires, puis les employer pour décrire les ondes mécaniques dans une corde.
   3. Employer les ondes sonores pour décrire la résonance dans des tuyaux ouverts ou fermés, l'effet Doppler et le battement.
   4. Connaître les notions d'intensité et de niveau de puissance acoustique, puis les employer pour décrire les ondes sonores émises par une source ponctuelle.
   5. Connaître les équations de Maxwell et l’équation d'onde, puis décrire les ondes électromagnétiques dans le vide.
3. Appliquer les principes fondamentaux de l'optique géométrique et physique pour résoudre des problèmes généraux sur la propagation de la lumière.
   1. Employer la réflexion et la réfraction pour décrire le trajet de rayons lumineux incidents sur une surface réfléchissante ou traversant l'interface entre deux milieux.
   2. Décrire les caractéristiques d'une image formée par des systèmes optiques dont notamment la loupe, le microscope, le télescope et l'oeil.
   3. Employer la nature ondulatoire de la lumière pour résoudre des problèmes généraux d'interférence de deux ondes comprenant notamment l'expérience de Young, les pellicules minces et l'interféromètre de Michelson.
   4. Employer la nature ondulatoire de la lumière pour résoudre des problèmes généraux d'interférence de plusieurs ondes comprenant notamment la diffraction de Fraunhofer, les réseaux et les fentes multiples.
4. Appliquer les principes de la physique moderne pour résoudre des problèmes généraux sur la structure de la matière.
   1. Connaître les conséquences de la quantification de l'énergie, dont notamment l'effet photo-électrique, l'effet Compton, les spectres de raies et la structure des atomes, puis l'employer pour décrire les interactions entre les ondes électromagnétiques et la matière.
   2. Connaître les conséquences de l'hypothèse de Broglie, dont la fonction d'onde, la densité de probabilité, l'effet tunnel et le principe d'incertitude de Heisenberg, puis l'employer pour décrire le comportement d'une particule dans une boîte ou un puits de potentiel.
   3. Employer les nombres quantiques pour décrire la structure des atomes et des solides dont notamment les niveaux d'énergie des atomes et les bandes d'énergie des solides.
   4. Connaître la radioactivité et la relation entre la masse et l'énergie, puis les employer pour décrire la structure des noyaux et les réactions nucléaires.

Contenu

Activités d'apprentissage

Exercices de révision (à venir !!!)

1. Modèle ondulatoire
2. L'optique
3. La physique moderne

Laboratoires (à venir !!!)

1. Propagation des ondes sonores
2. Superposition des ondes sonores
3. Optique géométrique
4. Prisme
5. Optique physique
6. Polarisation

Indications méthodologiques

Modalités d'évaluation des apprentissages

Le test pour lequel la note de l’étudiante ou de l’étudiant est la plus haute parmi les tests n°1 et n°2
comptera pour 25 % et l’autre pour 20 %.

Une feuille de formules peut être employée lors des tests n^o1, n^o2 et n^o3. Le format de la feuille est 8½"´11", recto-verso. La feuille de formules doit être préparée de la main de l'étudiante ou étudiant.

La qualité du français écrit et la présentation seront considérées et auront un poids de 10% pour les tests et les travaux. Une pénalité de 20% sera donnée pour chaque semaine de retard sans motif valable.

Médiagraphie

Manuels-guides

FRADETTE, Richard, Ondes, optique et physique moderne - Laboratoires et tests de révision, Cégep de St-Jérôme, 2000.

FRADETTE, Richard, Ondes, optique et physique moderne - Théorie et exercices, Cégep de St-Jérôme, 2000.

Page web

FRADETTE,  Richard, Ondes,  optique  et  physique  moderne   –  Physique 3  –  Plan de cours, [En ligne]. Adresse URL : http://cours.cegep-st-jerome.qc.ca/203-301/default.htm

Livres

ARÈS A., MARCOUX J., Optique et structure de la matière - P.302, Montréal, Lidec, 1974, 307p.

AUGER, André, OUELLET, Carol, Vibrations, ondes, optique et physique moderne, Sainte-Foy, Le Griffon d'argile, 1989, 624p.

BENSON, Harris, Physique III - Ondes, optique et physique moderne, Saint-Laurent, ERPI, 1993, 318p.

GAGNON, J.-M., GAUDETTE, R., Guide pour la rédaction d'un rapport scientifique, Montréal, Éditions de la Chenelière, 1994, 89p.

GIANCOLI, Douglas C., Optique et physique moderne, Montréal, CEC, 1993, 488p.

HALLIDAY D., RESNICK R., Ondes, optique et physique moderne: Physique 3, Montréal, ERPI, 1979, 411p.

Autres informations pertinentes

Le manuel-guide "Ondes, optique et physique moderne – Théorie et exercices" n’est pas obligatoire mais il a toujours été apprécié aux cours des années. Le contenu intégral de ce manuel-guide se trouve sur le site web du cours. Par ailleurs, on peut se le procurer à la librairie Jaclo ou l’imprimer à partir du site web.

La disponibilité du professeur sera assurée au bureau D-111 ou à la salle de préparation de physique C-212. Les postes téléphoniques sont le #36 au bureau et le #28 à la salle de préparation de physique.

Les heures de disponibilité à l'hiver 2000 sont:

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Ce site a été mis à jour le 08/02/00.