Programme de colle S17 : lundi 11 - vend 15 janv.

Ondes chap.1 : ondes de d'Alembert (Cours et exos très guidés)

- le TD sera traité mercredi (câble coaxial essentiellement), pas d'exos faits, donc bcp guidés si exo onde
- 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'introduit donc pas la "projection verticale de la tension du brin de droite sur la brin de gauche" : sera fait en TD
- 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")
- 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
- 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

Optique ondul chap.5 : Diffraction de Fourier (Cours et exos)

- uniquement situation Fraunhofer et OPPH
- uniquement objets 1D, mais objets 2D possibles (mais pas de "mélange" horizontal / vertical")
- en gros, calculs uniquement dans le cas de la mire sinus, et généralisation dans le cas d'autres objets diffractants (donner l'allure des spectres spatiaux - si nécessaire - dans ces autres cas, aucune TFourier à connaître)
- vérifier que écriture math OPPH est ok, notion de vecteur d'onde
- pas d'objets de phase, ou alors de manière qualitative (lors d'un filtrage par exemple)
- Important, essentiel :
  -- bien savoir relier un angle diffraction à une fréquence spatiale de l'objet
  -- dans le plan de Fourier, bien savoir relier une position à une fréquence spatiale
  -- éclairement dans plan Fourier lié au module au carré des coeff de la décompo Fourier cpx du coeff transmission de l'objet diffractant
  -- ne pas confondre les trois périodicités de ce chapitre : temporelle et spatiale d'une OPPH, et spatiale pour l'objet
- comprendre le rôle de chaque élément d'un montage de filtrage spatial (ne pas trop insister sur la formation de l'objet ponctuel en lumière blanche)
- NB : je n'ai travaillé qu'avec de la lumière blanche, pas avec un laser. Si laser, expliquer que équivalent à une source à l'infini, et faisceau à considérer ici comme une OPPH

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

- en complément, pas le coeur de la colle

Cycle de 6 TP tournants d'optique

Séance 1/6, vous préparez le TP N+1 par rapport à la semaine d'avant.
Evidemment, 19+1 = 14

- TP 14 Michelson coin, mesure lame verre (TP14_Michelson_coin.pdf)
Photo interférences sur lame de verre (TP14_Photo_lame_µscope_Michelson.JPG)

- TP 15 Faisceau LASER (TP15_laser.pdf)

- TP 16 Polarisation Brewster (TP16_polarisation.pdf)

- TP 17 Michelson lame d'air, spectro doublet (TP17_Michelson_anneaux.pdf)

- TP 18 Fentes Young et Diffraction Fourier (TP18_Young_filtrageFourier.pdf)

- TP 19 OGic oeil lunette astro (TP19_oeil_lunetteastro.pdf)

TP d'optique préliminaires

- TP 11 gonio prisme (TP11_optique_goniometre.pdf)

- TP 12 gonio réseau (TP12_optique_reseaux.pdf)

- TP-cours13 polarisation (TP13_cours_polarisation.pdf)

Ondes chap.1 : d'Alembert, non dispersif 1D

- cours (Ondes_chap1_unidim_Alembert.pdf)

- TD associé (Ondes_chap1_unidim_Alembert_TD.pdf)
exo 1 traité, et début exo 3

Optique Ondulatoire chap.5 : Diffraction de Fourier

- Cours (Optique_chap5_diffraction_Fourier.pdf)

- TD associé (Optique_chap5_diffraction_Fourier_TD.pdf)
Exo 1 à préparer pour mercredi 06/02

Programme de colle S16 : lundi 04 - vend 08 fév.

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

- demander à un étudiant démo éq d'Alembert dans cas corde vibrante : calcul doit pouvoir être fait sans énoncé
- NB : je fais ici le choix de ne pas faire apparaître les équations de couplage, je n'introduit donc pas la "projection verticale de la tension du brin de droite sur la brin de gauche" : sera fait en TD
- nous n'avons pas eu le temps de discuter physiquement de la réversibilité associée à d'Alembert, ni de discuter de l'expression de la célérité

Optique ondul chap.5 : Diffraction de Fourier (Cours et exos)

- programme PC à la fin du poly (uniquement situation Fraunhofer et OPPH)
- uniquement objets 1D, mais objets 2D possibles (mais pas de "mélange" horizontal / vertical")
- en gros, calculs uniquement dans le cas de la mire sinus, et généralisation dans le cas d'autres objets diffractants (donner l'allure des spectres spatiaux - si nécessaire - dans ces autres cas, aucune TFourier à connaître)
- vérifier que écriture math OPPH est ok, notion de vecteur d'onde
- pas d'objets de phase, ou alors de manière qualitative (lors d'un filtrage par exemple)
- Important, essentiel :
  -- bien savoir relier un angle diffraction à une fréquence spatiale de l'objet
  -- dans le plan de Fourier, bien savoir relier une position à une fréquence spatiale
  -- éclairement dans plan Fourier lié au module au carré des coeff de la décompo Fourier cpx du coeff transmission de l'objet diffractant
  -- ne pas confondre les trois périodicités de ce chapitre : temporelle et spatiale d'une OPPH, et spatiale pour l'objet diffractant
- comprendre le rôle de chaque élément d'un montage de filtrage spatial (ne pas trop insister sur la formation de l'objet ponctuel en lumière blanche)

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

- lame d'air et coin d'air
- attention en coin d'air :
  -- pas de démo de la zone de localisation des franges en source étendue ("autour du coin")
  -- démo ddm en disant que localement assimilable à une lame d'air (d'épaisseur variable)
- spectrométrie de Fourier (cas du doublet traité)
- spectre cannelé en lumière blanche

Programme de colle S15 : lundi 28 janv - vend 01 fév

Optique ondul chap.4 : Michelson lame d'air (Cours et exos)

- lame d'air et coin d'air
- attention en coin d'air :
  -- pas de démo de la zone de localisation des franges en source étendue ("autour du coin")
  -- démo ddm en disant que localement assimilable à une lame d'air (d'épaisseur variable)
- spectrométrie de Fourier : pas encore traité, le sera en TD et DM cette semaine (à guider si exo)
- spectre cannelé en lumière blanche
- vérifier que le protocole expérimental de formation du faisceau incident est maîtrisé
- 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
    -- celui avec deux sources secondaires cohérentes, les miroirs n'apparaissent plus
- calcul p(M) dans plan focal lentille CV de projection
- allure figure interférence, Attention : ordre décroît quand on s'écarte du centre de l'écran, rayon des anneaux, faire rentrer les anneaux pour tendre vers le contact optique
- blanc d'ordre supérieur en lumière blanche, teinte de Newton quand très proche contact optique

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

- 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.)
- démo expression ordre p(M) trous Young, dans conditions Fraunhofer ou pas, puis allure éclairement sur écran (numérotation des franges). Effet de l'introduction d'une lame de verre
- 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 aussi par coeur
- cas du doublet (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, pas idem que cas spatial !) traduisant brouillage des franges dans le cas d'une raie de faible largeur
- 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 ondulatoire chap.4 : Michelson

- cours (Optique_chap4_Michelson.pdf)

- TD associé (Optique_chap4_Michelson_TD.pdf)
Exos 1,2 et 3 à préparer pour mercredi 30/01.
Dans une large partie, cela nécessite de refaire des parties du cours, pour mieux l'assimiler.
Lors de la correction, nous insisterons donc sur les questions relevant de situations nouvelles par rapport au cours.

Optique ondulatoire chap.3 : Trous d'Young

- Trous Young et réseau plan (Optique_chap3_Young.pdf)

- TD associé (Optique_chap3_Young_TD.pdf)
Deux premiers exos à traiter pour mercredi 23 janvier

Programme de colle S14 : lundi 21 - vend 25 janv

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

- jusqu'au 3.1 inclus, le reste du cours est hors programme de colle
- le TD sera traité mercredi, donc exos bien guidés
- 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.)
- demander à chaque membre du trinôme un des items suivants :
   -- démo expression ordre p(M) trous Young, dans conditions Fraunhofer ou pas, puis allure éclairement sur écran (numérotation des franges). Effet de l'introduction d'une lame de verre
   -- 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 aussi par coeur
   -- cas du doublet (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, pas idem que cas spatial !) traduisant brouillage des franges dans le cas d'une raie de faible largeur

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

- demander à au moins un étudiant de refaire la démo mettant en évidence les différentes conditions nécessaires à la réalisation d'interférences (avec énoncé)
- ils doivent aussi pouvoir les énoncer par coeur
- attention aux pb de vocabulaire : DeltaPhi = "différence de retard de phase" ? "déphasage" ? au point M ou à l'émission ?
Pour deux ondes :
- ddm, ordre d'interférences
- Savoir établir la formule de Fresnel avec les complexes, après que la cohérence des deux sources (secondaires nécessairement) a été affirmée
- critère milieu frange brillante, milieu frange sombre
Pour N ondes avec ddm en progression arithmétique :
- demander à au moins un étudiant de déterminer le critère frange brillante, ainsi que la largeur de la frange avec diagramme de Fresnel (calcul math a été fait, mais n'est pas explicitement au programme de PC)
- NB : bien que les réseaux soient évoqués pour donner un exemple concret, le calcul de la ddm n'a pas encore été mené

Optique ondul chap.1 : Modèle scalaire (Cours et exos)

- écriture math d'une onde monochromatique (ne pas porter son attention sur l'amplitude, uniquement sur la phase), vocabulaire "retard de phase"
- interroger au moins un étudiant sur la notion de train d'onde : sinus limité dans le temps, retard de phase à l'émission est aléatoirement distribué, pas de corrélation avec le train suivant. Lien en odg avec largeur pic en fréquence
- Déf éclairement, pourquoi un carré ? pourquoi une moyenne (se contenter d'une comparaison entre temps caractéristique, notion filtrage passe-bas) ?
- cohérence spatiale n'est pas au programme, il s'agit juste de savoir que deux points d'une source émettent des trains d'onde dont les retards de phase n'ont aucun lien entre eux
- Définition chemin optique à partir de la durée propagation (c'est son intérêt fondamental, l'expression fonction de indice et distance a été dém ensuite)
- expression chemin optique en fonction distance parcourue dans milieu homogène
- expression donnant l'évolution du retard de phase au cours de la propagation en fonction du chemin optique (par coeur, ne pas insister sur démo)
- Th. Malus (admis) à énoncer en précisant bien qu'il ne faut pas de diffraction "en route"