Ondes chap.2 : Ondes sonores dans les fluides

- Cours (Ondes_chap2_onde_sonore_fluide.pdf)

- TD associé (Ondes_chap2_onde_sonore_fluide_TD.pdf)
Exo 1 à préparer pour mardi 14/03

Programme de colle S20 : lundi 13 - vend 17 mars

Ondes chap.3 : OEM dans le vide (Cours)

- Demander à un.e étudiant.e démo structure OEM dans vide (trièdre, rapport des normes, relation dispersion). Démo à faire dans le cas d'une OEM polarisée rectilignement (sinon trop compliqué)
- Demander à un.e étudiant.e aspects énergétiques OPPH pour aboutir à la relation entre Poynting et uem : interprétation physique + relier une valeur numérique de puissance surfacique à l'amplitude du champ E + la relier à un débit de photons
- Demander de reconnaître (par coeur sans justification) un état de polarisation après avoir donné l'écriture mathématique

 

Ondes chap.2 : ondes sonores dans fluides (Cours et exos)

- demander à un.e étudiant.e démo d'Alembert 1D, après avoir linéarisé les 3 équations. Doit pouvoir être fait sans énoncé
- NB1 : pour linéariser la déf du coeff de compressibilité (déf à partir de V ou rho, peu importe), je demande aux étudiants de faire Taylor-Young sur rho(P) (S est constante) autour de la situation d'équilibre (P0,S0). De nombreuses versions (livres, cours) me semblent physiquement et mathématiquement très contestables sur ce calcul
- NB2 : la démo "en lagrangien", à partir du mouvement d'une particule de fluide, sera traité en exo
- Ecriture cpx OPPH
- demander à un.e étudiant.e la correspondance entre opérateurs diff et opérateurs cpx (utilisation nabla comme moyen mnémotechnique)
- notion impédance vue uniquement pour OPPH en cpx (pas pour OPP seules)
- demander à un.e étudiant.e démo expression impédance
- Aspects énergétiques : demander l'ensemble des relations par coeurs, puis application à OPPH + interprétation de l'expression de la puissance surfacique par analogie avec phénomènes convectifs ("l'onde transporte de l'énergie")
- Tuyaux sonores pas vraiment au programme, mais ça peut tomber

 

Ondes chap.1 : ondes de d'Alembert (Cours et exos)
- ondes sonores dans solide (modèle continu tout de suite, pas de passage micro->macro et d'approximation continue "en cours de route")
- d'Alembert par coeur (1D seulement pour l'instant, pas laplacien), expression célérité par coeur
- savoir que phénomène décrit est forcément réversible
- savoir que célérité ondes varie comme raideur/inertie
- retrouver ordre de grandeur du module d'Young à partir du modèle microscopique des chaînes d'atomes liés par des ressorts, l'ordre de grandeur des interactions atomiques étant connu
- Corde libre et fixées à ses deux extrémités : savoir retrouver les modes par une méthode graphique, mais aussi par calcul purement mathématique
- Corde de Melde : par le calcul, interprétation : existence d'un phénomène de résonance quand la fréquence d'excitation est une fréquence propre
- exos : attention, rien n'a encore été fait sur réflexion-transmission. Pourquoi pas en exo, mais partir du principe que les étudiants sont vierges sur ce sujet pour le moment

Programme de colle S19 : lundi 06 - vend 10 mars

Ondes chap.2 : ondes sonores dans fluides (Cours)
- demander à un.e étudiant.e démo d'Alembert 1D, après avoir linéarisé les 3 équations. Doit pouvoir être fait sans énoncé
- NB1 : pour linéariser la déf du coeff de compressibilité (déf à partir de V ou rho, peu importe), je demande aux étudiants de faire Taylor-Young sur rho(P) (S est constante) autour de la situation d'équilibre (P0,S0). De nombreuses versions (livres, cours) me semblent physiquement et mathématiquement très contestables sur ce calcul
- NB2 : la démo "en lagrangien", à partir du mouvement d'une particule de fluide, sera traité en exo
- Ecriture cpx OPPH
- demander à un.e étudiant.e correspondance entre opérateurs diff et opérateurs cpx (utilisation nabla comme moyen mnémotechnique)
- la suite du cours n'a pas encore été traitée : HPgm de colle

Ondes chap.1 : ondes de d'Alembert (Cours et exos)
- demander à un.e étudiant.e démo ondes sonores dans solide (modèle continu tout de suite, pas de passage micro->macro et d'approximation continue "en cours de route")
- d'Alembert par coeur (1D seulement pour l'instant, pas laplacien), expression célérité par coeur
- savoir que phénomène décrit est forcément réversible
- savoir que célérité ondes varie comme raideur/inertie
- demander à un.e étudiant.e de retrouver ordre de grandeur du module d'Young à partir du modèle microscopique des chaînes d'atomes liés par des ressorts, l'ordre de grandeur des interactions atomiques étant connu
- Corde libre et fixées à ses deux extrémités : savoir retrouver les modes par une méthode graphique, mais aussi par calcul purement mathématique
- Corde de Melde : par le calcul, interprétation : existence d'un phénomène de résonance quand la fréquence d'excitation est une fréquence propre
- exos : attention, rien n'a encore été fait sur réflexion-transmission. Pourquoi pas en exo, mais partir du principe que les étudiants sont vierges sur ce sujet pour le moment

Optique ondul chap.4 : Michelson (Exos)
pour compléter la colle si besoin, mais pas le coeur du programme de colle

Ondes chap.1 : Ondes de d'Alembert 1D

- Cours (Ondes_chap1_unidim_Alembert.pdf)

- TD associé (Ondes_chap1_unidim_Alembert_TD.docx)
Exos 1 et 3 à préparer pour mardi 07 mars
Exo 2 facultatif à regarder pour ceux qui visent MPonts et Centrale

Optique ondulatoire chap.4 : Michelson

- Cours (Optique_chap4_Michelson.pdf)

- TD associé (Optique_chap4_Michelson_TD.pdf)
Exo 3 à préparer pour mardi
(Exo 7 facultatif)

Programme de colle S18 : lundi 27 - vend 03 mars

Ondes chap.1 : ondes de d'Alembert (Cours)

- demander à un étudiant la démo de d'Alembert sur la corde vibrante
- NB : je fais ici le choix de ne pas faire apparaître les équations de couplage, je n'introduis donc pas la "projection verticale de la tension du brin de droite sur la brin de gauche"
- d'Alembert par coeur (1D seulement pour l'instant, pas laplacien), expression célérité par coeur
- savoir que phénomène décrit est forcément réversible
- savoir que célérité ondes varie comme raideur/inertie
- demander à un étudiant de retrouver ordre de grandeur du module d'Young à partir du modèle microscopique des chaînes d'atomes liés par des ressorts, l'ordre de grandeur des interactions atomiques étant connu
- demander à un étudiant démo ondes sonores dans solide (modèle continu tout de suite, pas de passage micro->macro et d'approximation continue "en cours de route")
- Corde libre et fixées à ses deux extrémités : savoir retrouver les modes par une méthode graphique uniquement (pour le moment)
- CHAPITRE PAS terminé

Optique ondul chap.4 : Michelson (Cours et exos)

- Point de vue perso, utilisé en cours : sur le schéma "réel" de l'interféromètre, les RL doivent être dessinés colinéaires aux axes des bras. Les angles entre RL et normales aux miroirs (pour calcul ddm) ne doivent être dessinés que sur les schémas équivalents
- deux types de schémas équivalents :
    -- celui avec une source "primaire" et les deux miroirs en lame d'air ou coin d'air
    -- celui avec deux sources secondaires cohérentes, les miroirs n'apparaissent plus
- à demander à un étudiant : calcul p(M) dans plan focal lentille CV de projection (avec les deux schémas équivalents possibles)
- à demander à un étudiant (ddm par coeur ici) exploitation expression ddm : allure figure interférence, ordre décroît quand on s'écarte du centre de l'écran, rayon des anneaux, faire rentrer les anneaux pour tendre vers le contact optique, que voit-on en lumière blanche ? + réglages des faisceaux !
- à demander à un étudiant : calcul ddm en coin d'air (en l'assimilant à lame d'air d'épaisseur variable), les RL arrivant avec une incidence normale sur le coin, puis exploitation : allure figure interférence, expression interfrange, écarter les franges pour approcher le contact optique, que voit-on en lumière blanche + réglages des faisceaux !

Cycle 2 de TP tournants d'optique : TP17 à 22

TP17 Michelson en coin d'air, mesure épaisseur lamelle de verre

- Enoncé à lire en entier (TP17_Michelson_coin.pdf)
- Vidéo à regarder en intégralité :
https://www.youtube.com/watch?v=WxUIiStThU0

 

TP18 LASER faisceau gaussien

- Enoncé à lire en entier (TP18_laser.pdf)
- Vidéo présentant la barrette CCD et le logiciel CALIENS :
https://www.youtube.com/watch?v=xEDBTcLxAUI
- Vidéo présentant le réglage du montage :
https://www.youtube.com/watch?v=Nxf7T7rOx0I

 

TP19 Polarisation par réflexion vitreuse + lunettes 3D

- Enoncé à lire en entier (TP19_Brewster_lunettes3D.pdf)
- Vidéo présentant le principe de la mesure :
https://www.youtube.com/watch?v=-W03r6mnBgo
- Vidéo pour la fin du TP :
https://www.youtube.com/watch?v=Vieo_GZLfdI

 

TP20 Michelson en lame d'air, spectrométrie de Fourier

- Enoncé à lire en entier (TP20_Michelson_anneaux.pdf)
- Vidéo à regarder en intégralité :
https://www.youtube.com/watch?v=WxUIiStThU0

 

TP21 Propagation d'onde dans un câble coaxial

- Enoncé à lire en entier (TP21_ondes_cablecoax.pdf)

 

TP22 Photorécepteurs

- Enoncé à lire en entier (TP22_photodetecteurs.pdf)

Programme de colle S17 : lundi 20 - vend 24 février

Optique ondul chap.4 : Michelson (Cours : partie significative)

- Point de vue utilisé en cours : sur le schéma "réel" de l'interféromètre, les RL doivent être dessinés colinéaires aux axes des bras. Les angles entre RL et normales aux miroirs (pour calcul ddm) ne doivent être dessinés que sur les schémas équivalents
- deux types de schémas équivalents :
    -- celui avec une source "primaire" et les deux miroirs en lame d'air ou coin d'air
    -- celui avec deux sources secondaires cohérentes, les miroirs n'apparaissent plus
- à demander à un.e étudiant.e : calcul p(M) dans plan focal lentille CV de projection (avec les deux schémas équival. possibles) + réglages des faisceaux incident et émergent !
- à demander à un.e étudiant.e (ddm par coeur ici) exploitation expression ddm : allure figure interférence, ordre décroît quand on s'écarte du centre de l'écran, rayon des anneaux, faire rentrer les anneaux pour tendre vers le contact optique, que voit-on en lumière blanche ?
- coin d'air PAS ENCORE traité
- vidéo illustrant le cours (présente également tous les réglages du Michelson) :
https://www.youtube.com/watch?v=WxUIiStThU0

 

Optique ondul chap.3 : Trous Young, élargissement spatial et spectral de la source (Cours et exos)

- TD sera fait mardi, mais on peut déjà poser des exos (bien guider)
- demander à un.e membre du trinôme : démo expression ordre p(M) trous Young dans conditions std, puis allure éclairement sur écran (numérotation des franges)
- demander à un.e membre du trinôme : démo expression ordre p(M) trous Young dans conditions Fraunhofer
- Effet de l'introduction d'une lame de verre
- la généralisation au cas des fentes est issue de l'observation expérimentale, aucun élément théorique exigible à ce sujet (pas d'onde plane, u.S1S2 etc.)
- Comparaison avec l'expérience : enveloppe de diffraction (différence trous / fentes)
- effet déplacement spatial de la source (calcul), en déduire dépendance éclairement avec distance entre deux sources dans cas doublet, puis démo qualitative du critère de brouillage des franges pour source étendue.
Ce critère sur Δp (à définir précisément) doit pouvoir être énoncé par coeur
- cas du doublet spectral (proche), justification qualitative (ou quantitative) des battements spatiaux de l'éclairement. Enoncer, par analogie avec le cas de l'extension spatiale, le critère sur Δp (à définir précisément) traduisant brouillage des franges dans le cas d'une raie de faible largeur

Signification/définition de "Δp" doit être maîtrisée dans cas spatial et spectral

- cas lumière blanche : prédire nombre de franges visibles (environ 2 de chaque côté de la frange achromatique), notion de spectre cannelé, en un point de l'écran -> dénombrement cannelures et valeurs des longueur d'ondes éteintes
- réseau plan : expression ddm, montage expérimental (conditions Fraunhofer), minimum de déviation

 

Optique ondul chap.2 : Superposition d'ondes (Cours)

 

Optique ondul chap.1 : Modèle scalaire (Cours)

TPcours 16 : Polarisation

- Enoncé (TP16_cours_polarisation.pdf)

- Site avec des animations pour visualiser les polarisations rectilignes, circulaires, elliptiques :
https://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/ressource/sim...

- Vidéo de manip à visionner avant la séance :
https://www.youtube.com/watch?v=sqr8kiJN520

TP 15 : Goniomètre à réseau

- Enoncé (TP15_optique_reseaux.pdf)