Interrogations orales PC* : semaine 13 du 9 au 13 janvier 2017 1

Interrogations orales PC* : semaine 13 du 9 au 13 janvier 2017
1 Physique des ondes.
1.1 Ondes électromagnétiques dans le vide.
— Aspects énergétiques. Cas particuliers d’une OPPM, d’une OPP.
— Intensité d’une OPPH. Lien avec l’aspect corpusculaire (flux de photons).
— Ordres de grandeur de flux énergétiques surfaciques moyens (laser hélium–néon, flux solaire, téléphonie mobile).
1.2 Ondes électromagnétiques dans les milieux transparents.
Les milieux considérés sont transparents, homogènes, isotropes, non magnétiques, caractérisés par un indice réel n.
— Définition de l’indice de réfraction (comme c
v). Ordres de grandeur.
— Longueur d’onde dans le vide, longueur d’onde dans le milieu.
— Milieux dispersifs.
— Structure des OPPM (admise ; on remplace, dans les expressions de ~ Eet ~ B,cpar c
n).
— Réflexion et transmission d’une OPPM à l’interface plane entre deux tels milieux, sous incidence normale (la
continuité du champ électromagnétique dans cette configuration est admise) ; seul le cas d’une polarisation
rectiligne a été traité en cours. Coefficients de réflexion et de transmission pour les amplitudes et pour les
puissances.
2 Optique.
2.1 Modéle scalaire des ondes lumineuses.
— Approximation de l’optique géométrique.
— Modèle scalaire : grandeur vibratoire a(~r, t).
— Principe de superposition.
— Chemin optique. Déphasage dû à la propagation.
— Photodétecteurs ; temps de réponse ; sensibilité spectrale.
— Intensité lumineuse.
— Rayons lumineux : en optique géométrique, en optique ondulatoire. Forme dans un milieu homogène, dans un
milieu inhomogène (qualitatif) ; phénomène de mirage ; courbure des “rayons” sismiques.
— Surfaces d’onde.
— Théorème de Malus.
— Onde plane.
— Onde sphérique.
— Effet d’une lentille mince dans l’approximation de Gauss.
2.2 Interférences.
— Superposition de deux ondes parfaitement monochromatiques. Critère de cohérence (ω1=ω2). Formule de
Fresnel des interférences à deux ondes.
— Cas de deux sources ponctuelles. Différence de marche, ordre d’interférence, déphasage. Franges. Figure d’in-
terférences sur un écran parallèle à la droite reliant les deux sources (notion d’interfrange), sur un écran
perpendiculaire à cette droite.
— Ondes d’amplitudes différentes : contraste de la figure d’interférences.
— On retrouve la formule de Fresnel à partir de la relation d’Al-Kachi dans le triangle, en représentation de
Fresnel.
— Notion de cohérence temporelle : trains d’onde, longueur de cohérence, temps de cohérence. Ordres de grandeur
pour différentes sources.
— Spectres des sources lumineuses : spectres continus, spectres de raies. Lien entre la largeur spectrale d’une raie
et le temps de cohérence.
— Nécessité d’un interféromètre : une seule source lumineuse, et division d’amplitude ou division du front d’onde.
— Trous d’Young ponctuels et source ponctuelle : champ d’interférences, non localisation des franges, différence
de marche, ordre d’interférences, figure d’interférences, interfrange.
TSVP −→

— Idem dans le montage de Fraunhofer (chemin optique à travers une lentille mince convergente).
— Rajout d’une lame à faces parallèles sur un des trajets.
— Déplacement du point source. Perte du contraste par élargissement spatial de la source (critère semi-quantitatif
de brouillage des franges |∆p|>1
2où |∆p|est évalué sur la moitié de l’étendue spatiale de la source).
— Notion de largeur de cohérence spatiale de la source.
3 Rappels et compléments mathématiques.
— Représentation de Fresnel des grandeurs harmoniques.
— Principe de la transformée de Fourier.
4 Révisions de première année : optique géométrique.
Tout le programme d’optique géométrique de PCSI est à revoir ; ce qui suit n’est pas exhaustif, se reporter au programme
officiel.
— Réflexion. Réfraction. Lois de Descartes.
— Miroir plan.
— Conditions de Gauss.
— Lentilles minces (les formules de conjugaison doivent être fournies). Tracés de rayons, d’images.
— L’œil.