Programme de colles de la semaine 15 du 03/01 au 06/01
– Optique 0 : révisions du programme d’optique géométrique de première année (exercices)
– Optique 1 : Modèle scalaire des ondes lumineuses (cours et exercices) → O1_plan
– Optique 2 : Superposition de deux ondes lumineuses (cours et exercices) → O2_plan
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Suggestions de questions de cours :
- O1 – Citer le théorème de Malus. Montrer à l’aide de schémas, explications à l’appui, qu’une lentille convergente peut transformer une onde sphérique en onde plane et inversement.
- O1 – Pour deux rayons issus d’un même point source S et se rejoignant en un point M, établir le lien entre la différence des retards de phase (Δφ) et la différence de marche δ (en lumière monochromatique).
- O1 – Expliciter le modèle des trains d’onde. Définir le temps de cohérence et la longueur de cohérence. Donner des ODG de longueurs de cohérence (lumière blanche, lampe spectrale, laser).
- O1 – Établir le lien entre largeur spectrale en fréquence et largeur spectrale en longueur d’onde. A.N.
- O1 – Définir l’éclairement E. Montrer que E = 1/2 *K*A²(M) pour une vibration lumineuse monochromatique a(M,t)=A(M).cos(w0.t-phi)
- O2 – Citer les 3 critères de cohérence, et démontrer la formule de Fresnel (en complexe ou non, au choix) en les supposant validés.
- O2 – Définir la notion de contraste. Par le calcul, montrer dans quel cas le contraste est nul, et dans quel cas il est maximal (on précisera alors sa valeur).
- O2 – Interférences à N ondes : sur l’exemple du montage [laser en incidence normale + réseau + lentille + écran dans plan focal image] établir l’expression de l’amplitude résultante A en un point M de l’écran (en fonction du déphasage Δφ entre deux rayons consécutifs). Établir de plus le lien entre Δφ et l’angle θ des rayons correspondants.
- O2 – Interférences à N ondes : sur ce même montage, établir l’expression de l’éclairement E(Δφ) = E0 . sin²(NΔφ/2) / sin²(Δφ/2). En déduire la condition d’interférences totalement constructives Δφ=2mπ (m entier relatif) et la demi-largeur des franges brillantes 2π/N.
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A l’attention des étudiants :
– pour mercredi 04/01 : O2 ex 5 et 6 (et DM pour le mardi)
Travaux pratiques
TP Lunette astronomique
Cours
Optique 2 : Superposition de deux ondes lumineuses (→ fin)
Pour compléter les chapitres :
– simulation sur les fentes d’Young (testez l’effet des différents paramètres !) :
http://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/young.swf
– autre simulation, dans laquelle on comprend bien l’émergence de la figure d’interférences (mettre la distance source – écran à 1,40 m pour pouvoir observer les deux sources ; et cliquer notamment sur « franges ») :
http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/Ondes/lumiere/interference_lumiere.php
– mettre ces deux simulations en lien avec la vidéo de Derek Muller (chaîne Youtube Veritasium, 7min39) :
Travail à faire
Pour mercredi : O1 ex 4 et 7
Pour jeudi :
Pour vendredi : O2 ex 3 et 4
Travaux dirigés
TD O2