physique iii ondes, optique et physique moderne table des

PHYSIQUE III
ONDES, OPTIQUE
ET
PHYSIQUE MODERNE
TABLE DES MATIERES
Chapitre 1 LES OSCILLATIONS 2
1.1 L'oscillation harmonique simple 3
1.2 Le système bloc-ressort 5
1.3 L'énergie dans un mouvement harmonique simple 7
1.4 Les pendules 8
1.5 Les oscillations amorties 11
1.6 Les oscillations forcées 12
Chapitre 2 LES ONDES MECANIQUES 20
2.1 Les caractéristiques des ondes 21
2.2 La superposition d'ondes 22
2.3 La vitesse d'une impulsion sur une corde 23
2.4 La réflexion et la transmission 24
2.5 Les ondes progressives 26
2.6 Les ondes sinusoïdales progressives 27
2.7 Les ondes stationnaires 29
2.8 Les ondes stationnaires résonantes sur une corde 30
2.9 L'équation d'onde 32
2.10 La propagation de l'énergie sur une corde 33
2.11 La vitesse de propagation des ondes le long d'une corde 34
Chapitre 3 LE SON 41
3.1 La nature des ondes sonores 41
3.2 Les ondes sonores stationnaires résonantes 44
3.3 L'effet Doppler 46
3.4 L'interférence dans le temps; les battements 48
3.5 La vitesse des ondes longitudinales dans un fluide 49
3.6 L'intensité du son 50
3.7 Les séries de Fourier 52
Chapitre 4 REFLEXION ET REFRACTION DE LA LUMIERE 59
4.1 Le spectre électromagnétique 60
4.2 L'optique géométrique 62
4.3 La réflexion 62
4.4 La réfraction 65
4.5 La réflexion totale interne 67

4.5 La réflexion totale interne 67
4.6 Le prisme et la dispersion 69
4.7 Les images formées par un miroir plan 71
4.8 Les miroirs sphériques 73
4.9 La vitesse de la lumière 78
APERCU HISTORIQUE: L'expérience du prisme de Newton 80
SUJET CONNEXE: L'arc-en-ciel 82
Chapitre 5 LES LENTILLES ET LES INSTRUMENTS D'OPTIQUE 90
5.1 Les lentilles 90
5.2 La loupe 94
5.3 Le microscope composé 96
5.4 Le télescope 98
5.5. L’œil 101
5.6 Les dioptres sphériques 103
5.7 La formule des opticiens 103
Chapitre 6 L'OPTIQUE PHYSIQUE (I) 110
6.1 L'interférence 111
6.2 La diffraction 113
6.3 L'expérience de Young 114
6.4 L'intensité lumineuse dans l'expérience de Young 115
6.5 Les pellicules minces 116
6.6 L'interféromètre de Michelson . 121
6.7 La cohérence 122
APERCU HISTORIQUE: Les deux théories de la lumière 124
Chapitre 7 L'OPTIQUE PHYSIQUE (II) 130
7.1 La diffraction de Fraunhofer et la diffraction de Fresnel 131
7.2 La diffraction produite par une fente simple 131
7.3 Le critère de Rayleigh 134
7.4 Les réseaux 135
7.5 Les fentes multiples 136
7.6 L'intensité de la figure de diffraction produite par une fente simple 139
7.7 Le pouvoir de résolution d'un réseau 141
7.8 La diffraction des rayons X 142
7.9 La polarisation 143
SUJET CONNEXE: L'holographie 151
Chapitre 8 LA RELATIVITE RESTREINTE 156
8.1 Introduction 156
8.2 L'expérience de Michelson-Morley 157
8.3 La covariance 158
8.4 Les deux postulats d'Einstein . 160
8.5 Définitions 160
8.6 La relativité de la simultanéité 162
8.7 La dilatation du temps 163
8.8 La contraction des longueurs 165
8.9 L'effet Doppler en relativité 168
8.10 Le paradoxe des jumeaux 168
8.11 La transformation de Lorentz 170
8.12 L'addition des vitesses 171
8.13 La quantité de mouvement et l'énergie 172
8.14 La relativité et l'électromagnétisme . 175
8.15 La formulation de la transformation de Lorentz 175
8.16 Le paradoxe de la perche et de la grange 176
Chapitre 9 LES DEBUTS DE LA THEORIE QUANTIQUE 184
9.1 Le rayonnement du corps noir 184
9.2 L'effet photoélectrique 188
9.3 L'effet Compton . 190
9.4 Le spectre de raies 191
9.5 Les modèles atomiques 192
9.6 Le modèle de Bohr . 194
9.7 La dualité onde-particule de la lumière 197
9.8 Le principe de correspondance de Bohr 198
SUJET CONNEXE Les lasers 204
Chapitre 10 LA MECANIQUE ONDULATOIRE 208

10.1 Les ondes de Broglie 208
10.2 La diffraction des électrons 209
10.3 L'équation d'onde de Schrôdinger 211
10.4 La fonction d'onde 212
10.5 Applications de la mécanique ondulatoire 213
10.6 Le principe d'incertitude de Heisenberg 216
10.7 La dualité onde-particule 218
SUJET CONNEXE :Les microscopes électroniques 223
Chapitre 11 ATOMES ET SOLIDES 227
11.1 Les nombres quantiques de l'atome d'hydrogène 227
11.2 Le spin 229
11.3 Les fonctions d'onde de l'atome d'hydrogène 230
11.4 Les rayons X et la loi de Moseley 231
11.5 Le principe d'exclusion de Pauli et le tableau périodique 233
11.6 Les moments magnétiques 235
11.7 La théorie des bandes des solides 236
11.8 Les dispositifs semi-conducteurs 239
SUJET CONNEXE La supraconductivité 246
Chapitre 12, LA PHYSIQUE NUCLEAIRE 251
12.1 La structure du noyau 252
12.2 L'énergie de liaison et la stabilité du noyau 253
12.3 La radioactivité 255
12.4 La loi de désintégration 258
12.5 Les réactions nucléaires 260
12.6 La fission 261
12.7 La fusion 263
SUJET CONNEXE: Les réacteurs à fission et à fusion 270
Chapitre 13 LES PARTICULES ELEMENTAIRES 274
13.1 L'antimatière 274
13.2 Les forces d'échange 276
13.3 La classification des particules 278
13.4 La symétrie et les lois de conservation 281
13.5 Le groupe SU(3) et les quarks 282
13.6 La couleur 285
13.7 Les théories de jauge 285
13.8 L'interaction électrofaible . 286
13.9 Les nouveaux quarks 287
13.10 La chromodynamique quantique 289
13.11 La grande théorie unifiée 290
ANNEXES
A Unités SI 291
B Rappels de mathématiques 293
C Rappels de calcul différentiel et intégral 297
D Tableau périodique des éléments 299
E Masses atomiques 301
REPONSES AUX EXERCICES DE NUMEROS IMPAIRS 305
SOURCE DES PHOTOGRAPHIES 309
INDEX 311
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