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Du 23/09 au 27/09/2019

Précisions sur le fonctionnement des colles

Cette semaine commencent les colles de Physique.
Une colle de physique dure 1 heure durant laquelle vous allez devoir, au tableau :

  • pendant les 10 premières minutes environ : traiter une question de cours choisie par l'interrogateur parmi celles publiées dans le programme de colle (il est donc indispensable de les apprendre !) ;
  • pendant le temps restant (environ 50 min) : un ou plusieurs exercices, que vous fournira l'interrogateur.

La colle est un oral, il s'agit d'un dialogue entre vous et l'interrogateur ; vous lui exposerez ce que vous avez écrit au tableau, il vous posera alors des questions pour éclaircir certains points ou approfondir.

La note sur 20 attribuée à l'issue de la colle reflète une impression globale sur votre prestation.

Il est indispensable que vous ayez travaillé et appris votre cours (notamment à travers les questions de cours), et refait les exercices de TD pour vous entraîner.

Programme de cette deuxième semaine

Cette semaine, les colles de Physique sont consacrées à l'optique.

  • Chapitre A1 (en questions de cours et en exercices) : diffraction (à l'infini), approximation de l'optique géométrique, lois de Snell-Descartes, réflexion totale.
  • Certaines questions de cours portent également sur le chapitre A2 (formation d'image par une lentille mince, dans les conditions de Gauss), mais aucun exercice ne pourra être posé cette semaine sur ce chapitre.

Bon travail à tous !

QUESTIONS DE COURS DE CETTE SEMAINE
En début de séance, chaque étudiant sera interrogé sur 1 question parmi celles ci-dessous.

Q1

Rappeler la définition de l'indice optique n d'un milieu transparent. Démontrer alors la relation entre la longueur d'onde dans le vide d'une onde lumineuse, et sa longueur d'onde dans un milieu matériel transparent d'indice n.

Q2

Définir le cadre du modèle de l'optique géométrique. Quel phénomène est à la limite du cadre de ce modèle ?

Q3

Citer et expliciter les trois "principes" de l'optique géométrique qui permettent d'étudier très simplement la propagation de la lumière grâce au modèle du "rayon lumineux", sans avoir besoin de recourir à l'électromagnétisme (tant qu'on reste dans le cadre de l'optique géométrique).

Q4

Énoncer les lois de Snell-Descartes. On fera un schéma pour expliciter les grandeurs introduites.

Q5

Lorsqu'un rayon lumineux passe d'un milieu moins réfringent à un milieu plus réfringent, le rayon réfracté se rapproche-t-il ou s'éloigne-t-il de la normale au dioptre ? Le démontrer.

Q6

Démontrer la loi de Snell-Decartes pour la réfraction, en utilisant le fait que la lumière se propage à des vitesses différentes dans les deux milieux. On pourra s'aider d'un schéma.

Q7

A quelle(s) condition(s) peut-on observer le phénomène de réflexion totale ? Démontrer l'expression de l'angle d'incidence limite de réflexion totale.

Q8

Qu'est-ce qu'un système optique stigmatique ? Est-ce que cela existe ? Pour les autres systèmes optiques, énoncer les conditions permettant un stigmatisme approché et les relier aux caractéristiques du capteur de lumière.

Q9

Qu'appelle-t-on foyer objet, et foyer image d'un système optique centré ?

Q10

Sur des schémas fournis par l'interrogateur (exemples ci-dessous, mais d'autres peuvent être donnés), tracer la marche d'un rayon quelconque en sortie d'une lentille mince convergente ou divergente.

(NB : Ces schémas ne sont que des exemples de ce qui peut être donné par l'interrogateur)

 

CONNAISSANCES ET COMPETENCES EVALUABLES DANS LES EXERCICES CETTE SEMAINE

Diffraction à l'infini.
- Utiliser la relation  sin θ ≈ λ/d entre l'échelle angulaire du phénomène de diffraction et la taille caractéristique de l'ouverture.

Indice d'un milieu transparent.
- Relier la longueur d'onde dans le vide et la longueur d'onde dans le milieu.
- Relier la longueur d'onde dans le vide et la couleur.

Approximation de l'optique géométrique et notion de rayon lumineux.
- Définir le modèle de l'optique géométrique et indiquer ses limites.

Réflexion - Réfraction. Lois de Descartes.
- Interpréter la loi de la réfraction à l'aide du modèle ondulatoire.
- Etablir la condition de réflexion totale.
- Utiliser les lois de Descartes.

 

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