Enseignant

UNIVERSITE GASTON BERGER
DE SAINT-LOUIS
-------------UFR de SCIENCES APPLIQUEES
Et TECHNOLOGIE
Licence (3 ans)
Mention : ETEL
Intitulé du cours : Optique Physique
Niveau
Obligatoire
Année
Licence
Semestre
Crédits/ETC
5
6
2
% horaire
Code
?
volume horaire
Cours Magistral (CM)
30
Travaux Dirigés (TD)
20
24
Travaux Pratiques (TP)
12,5
15
Travaux Tutorés (TT)
37,5
Pré-requis :
Volume
Horaires
76 H
37
(Bouya Diop)
Objectifs

Méthode
d’enseignement
Méthodes
d’évaluations
Cours / TD / TP
Les apprentissages sont évalués par des contrôles continus, des travaux
pratiques hebdomadaires et un examen final écrit à la fin du cours.
Références
Bibliographiques
Contenu cours
Chapitre
1
Titre



Optique géométrique
Les lois de l’Optques
Géométrique : la loi
de Bouger
Résumé
I – Les grandes dates
II – Propriétés des rayons lumineux de l’optique
géométrique
1 – Grandeurs caractéristiques
a – Indice
.
b – Chemin optique
.
c – Principe de Fermat
d – Grandeurs caractéristiques
3 – Rayons lumineux
4 – Diffraction
III – Propagation en milieux inhomogènes
1 – Equation iconale
.
1
2 – Orientation de la courbure
3 – Applications
a – mirages
b – fibres optiques à gradient d’indice
Réflexion – Réfraction
I – Changement de milieu
1 – Définition du dioptre
2 – Etude de n(λ)
3 – Lois de Snell-Descartes
4 – Construction de Huygens et de Snell Descartes
du rayon réfracté
a – Enoncer du principe de Huygens
c – Construction à partir de loi de Snell-Descartes
5 – Et l’intensité ?
II - Etude du prisme dispersif
1 – Formule du prisme : déviation du rayon
incident
2 – Etude de la déviation
a – Variation de la déviation avec l’angle du
prisme
b – Variation de la déviation avec l’indice du
prisme
c – Variation de la déviation avec l’angle
d’incidence
Formation des images
I - Stigmatisme
1 – Définition du stigmatisme rigoureux
.
2– Exemple d’un système non rigoureusement
stigmatique
3 – Exemples de systèmes rigoureusement
stigmatiques
II – Stigmatisme approché
IV – Approximation de Gauss
.
1 – Notion d’image
2 – Espaces objet et image
3 – Eléments cardinaux
a – Plans principaux ou unitaires
b – Foyers
c – Points nodaux
Lentilles minces
I – Présentation
II – Elements cardinaux
1 – Distance focale
2 –Eléments cardinaux N, N’ et H, H’
III – Relation de conjugaison
2
1 – Relation de conjugaison de Descartes
2 – Relation de conjugaison de Newton
III – Notion sur les aberrations
1 – L’aberration chromatique
2 – Objet hors axe, astigmatisme
3 – Aberration de sphéricité
4 – Coma
5 – Courbure de champ
6 - Distorsion
V – Association de 2 lentilles
1 – La lunette astronomique
a – Position de l’oculaire
b – Cercle oculaire (pupille de sortie)
c – Grandissement angulaire
2 – Formule de Gullstrand
3 – Propriétés des instruments : grandissement,
puissance, grossissement
a – Grandissement (transversal)
c – Grossissement (ou grandissement angulaire)
Miroirs sphériques
I – Présentation
II – Approximation de Gauss
III - Eléments cardinaux
1 – Foyers
2 - Points nodaux et plans principaux
IV – Relations de conjugaison,
1 – Relation de conjugaison de Descartes
2 – Relation de conjugaison de Newton
IV – Association de 2 miroirs : le télescope
réflecteur
1 – Vocabulaire
2 – Schéma du télescope
3 – Une autre vision
A – Miroir M1 seul

1

Les ondes
électromagnétiques
I. Onde dans le vide
11.. O
Onnddee ppllaannee ddaannss llee vviiddee :: ccaass ggéénnéérraall
2. conditions sur les champs
3. L’énergie :
4. Conditions qui permettent de considérer les
ondes EM comme planes :
22.. C
Caass ppaarrttiiccuulliieerr :: LL’’O
O..PP..PP..M
M.. ddaannss llee vviiddee ::
1. OPPM : définition (rappel) :
3
2. Utilisation de la notation complexe pour
l’OPPM :
3. Relation de dispersion de l’OPPM :
33.. O
Onnddee nnoonn ppllaannee ddaannss llee vviiddee ::
1. Détermination de E : cas simple
2. Détermination de E : cas un peu moins
simple
3. Détermination de B dans le cas simple :
II. Onde plane dans un milieu non vide
11.. D
Diiéélleeccttrriiqquuee ppaarrffaaiitt
22.. C
Coonndduucctteeuurr iim
mppaarrffaaiitt
1. Ramener l’étude à celle d’un diélectrique
parfait
2. Allure de E :
3. Expression de E :
4. Epaisseur de peau :
5. Calcul de B :
6. Le transport d’énergie :
33.. PPllaassm
maa
1. Ramener l’étude à celle d’un conducteur :
négatifs sont mobiles)
2. Ramener l’étude à celle d’un diélectrique
parfait
5. Pas de pertes par effet Joules :
6. Exemple de Plasma : l’ionosphère
III. Discontinuité du champ
11.. E
ENNN
22.. B
BNNN
4
33.. EETTT
55.. R
Reellaattiioonnss ddee ppaassssaaggeess
IV. Réflexion d’une OPPM sur un conducteur
11.. PPrreessssiioonn ddee rraaddiiaattiioonn
2. Expressions de la pression de radiation en
fonction de E0 et B0
3. La pression de radiation en fonction de la
densité d’énergie interne
4. Retrouver l’expression de la pression de
radiation sans les photons
22.. C
Coonndduucctteeuurr eenn m
moouuvveem
meenntt
1. L’effet Doppler
V. Ondes guidés dans un conducteur
11.. G
Guuiiddee dd’’oonnddee
1. Hypothèses
2. Calcul de E
2

Interférences de
deux ondes
Interférence à 2 ondes
I - Obtention d’interférence
1 – Définition
2 – Ondes sphériques de même amplitude
a – Observation dans un plan perpendiculaire à la
droite des sources
b – Observation dans un plan parallèle à la droite
des sources
II – Système interférentiel à division du front
d’onde
1 – Biprisme de Fresnel
2 – Fentes d’Young
III – Système interférentiel à division d’amplitude
Cohérence
I – Sources lumineuses
1 – Sources thermiques
2 – Arc électrique
3 – Lampes spectrales
4 – Tubes fluorescent
5 – Lasers (Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation)
5
6 – Diodes électroluminescentes
lumineuse répond très rapidement au
variation de courant. Elles sont constituées
d’une jonction p-n de semi-conducteur.
II- Cohérence temporelle
lieu de coïncidence apparaît : la longueur de
cohérence associée à chacune des raies est bien
plus grande que la longueur de cohérence
associée au doublet. Ceci peut-être analysé à
l’aide de l’interféromètre de Michelson.
III - Cohérence spatiale
IV - Cohérence partielle
1 – Degré de cohérence temporelle
2 –Degré de cohérence spatiale
V Interférences à N ondes

3
Diffraction



1 Principe de Huygens-Fresnel
o 1.1 Enoncé
o 1.2 Expression mathématique
o 1.3 Facteur de transmission
2 Diffraction de Fresnel
3 Diffraction de Fraunhofer
o 3.1 Expression de l'onde diffractée
o 3.2 Exemples de figures de
diffraction
 3.2.1 Diffraction par une
fente
 3.2.2 Diffraction par une
ouverture rectangulaire
 3.2.3 Diffraction par un
rideau
 3.2.4 Diffraction par une
ouverture circulaire
o 3.3 Résolution d'un instrument
d'optique
4. Réseaux plans en optique
I – Approche simplifiée
1 – Définition
2 – Relation fondamentale
3 – Réalisation
II – Réseaux
1 – Principe (interférence à ondes multiples)
2 – Calcul de l’intensité
3 – Répartition de l’intensité
6
o
4 – Pouvoir de résolution
4 – Spectromètre.
4

Polarisation des
ondes lumineuses
5

Aspects
microscopiques
6

Guides de lumière
7

Lasers
8

Bibliographie
.
.
7