PCSI 1 PROGRAMME DE COLLE DE PHYSIQUE Semaine du 10

PCSI 1
PROGRAMME DE COLLE DE PHYSIQUE
Semaine du 10/10 au 15/10
Interférences
Tout exercice sur le sujet.
Battements (cours+exercices)
Superposition de deux signaux de fréquences différentes. En un point donné, l’amplitude
du signal résultant varie périodiquement au cours du temps.
Interprétation par la méthode de Fresnels : calcul de la fréquence des battements.
Seconde interprétation : par utilisation de la formule trigonométrique permettant de pas-
ser d’une somme à un produit de cosinus (uniquement utilisable lorsque les signaux ont
même amplitude).
Introduction à l’optique : approche ondulatoire (cours)
– caractéristique de l’onde lumineuse : célérité dans le vide, longueur d’onde dans le vide,
fréquence.
– caractère transverse de l’onde électromagnétique. Notion sommaire sur la polarisation.
– sources lumineuses : sources thermiques (à spectre continu), lampes spectrales, laser.
– manifestation du caractère ondulatoire de la lumière : diffraction.
Les bases de l’optique géométrique (cours + exercices)
– Notion de rayon lumineux.
– Limite de la modélisation géométrique de la lumière : diffraction.
– Propagation rectiligne de la lumière dans un milieu transparent, homogène, isotrope.
Indice d’un milieu.
– Principe du retour inverse
– Surfaces d’ondes et rayons lumineux : les rayons lumineux sont perpendiculaires aux
surfaces d’onde.
– Réflexion, réfraction, lois de Descartes.
– Interprétation ondulatoire de la loi de Descartes
– Dispersion de la lumière blanche.
– Propagation d’un rayon lumineux dans un milieu d’indice variable : on montre de ma-
nière qualitative que la concavité des rayons est orientée vers les valeurs d’indice croissantes.
Réfraction des rayons lumineux dans l’atmosphère, rayon vert. Propagation des rayons dans
une fibre optique (ce sujet sera abordé en TD).
– Réflexion sur un miroir plan : position de l’image d’un point, construction des rayons
réfléchis, stigmatisme rigoureux.
Formation d’image (cours + constructions géométriques)
– Définitions relatives aux systèmes optiques. Système optique centré. Notion d’objet et
d’image réel et virtuel. Notion de foyer objet et foyer image. Stigmatisme et aplanétisme
rigoureux.
– Conditions d’obtention d’une image : à l’exception du miroir plan, aucun système
optique ne réalise de stigmatisme rigoureux pour un grand nombre de points. Cependant,
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la structure granulaire de tout détecteur optique rend le stigmatisme approché aussi sa-
tisfaisant que le stigmatisme rigoureux : il suffit que l’image d’un point soit une tache dont
les dimensions sont plus petites que celles du grain du détecteur (cônes ou batonnets de l’œil,
CCD ...).
– Conditions de Gauss pour un système optique centré.
Lentilles minces dans l’approximation de Gauss
– Caractéristiques d’une lentille mince, observation de quelques simulations numériques.
On admet qu’une lentille mince utilisée dans les conditions de l’approximation de Gauss
réalise le stigmatisme et l’aplanétisme approchés.
– Principe de construction d’une image.
– Notion de plan focal objet, plan focal image, foyers principaux et foyers secondaires.
– Construction d’un rayon transmis.
– Image d’un objet à l’infini : un objet peut être considéré à l’infini s’il se trouve à une
distance de la lentille très supérieure à sa focale.
– Formules de conjugaison et de grandissement : les formules doivent être connues ainsi
que leur démonstration.
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