OPTIQUE GEOMETRIQUE CINEMATIQUE DYNAMIQUE Manuel de l’étudiant

UNIVERSITE
DES SCIENCES ET DE L
A TECHNOLOGIE HOUARI
BOUMEDIENNE
FACULTE DE PHYSIQUE
OPTIQUE GEOMETRIQUE
CINEMATIQUE
DYNAMIQUE
Manuel de l’étudiant
1
er
cycle LMD
Géologie
-
GAT
-
SNV
Auteur
: MOUSSA DJAMEL

Préambule
Ce
manuel
est destiné
aux étudiants du premier cycle LMD dans les domaines
de la Géologie
et GAT (Géographie et Aménagement du Territoire) ainsi qu’aux étudiant
s
de
SNV (Science
s
de la nature et de la vie)
I
l
comporte
trois parties
portant
sur les cours du premier semestre
:
-
Optique géométrique
-
Cinématique
-
Dynamique
Quelques exercices d’application ont été prévus afin de vérifier la compréhension de ce qui
précède sur la base des solutions proposées, notamment en optique géométrique.
Nous
avons opté pour une rédaction simple et claire, pour faire de ce manuel un outil
pédagogique
accessible pour les révisions et les préparations des examens. L’étudiant y
trouvera, pour chaque cour,
les principaux éléments
qu’il devra ma
î
triser
.

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________________________ _
SOMMAIRE
1
Sommaire
CHAPITRE I
................................
................................
................................
................................
...............
5
L’OPTIQUE
GEOMETRIQUE
................................
................................
................................
......................
5
I.
Principe
de FERMAT
................................
................................
................................
........................
5
II.
Principe du retour inverse de la lumière
................................
................................
.....................
6
III.
Définitions
................................
................................
................................
................................
...
6
IV.
LES LOIS DE SNELL
-
DESCARTES
................................
................................
................................
....
7
V.
Le miroir
plan
................................
................................
................................
................................
...
9
V.1. Propriétés d’un miroir plan
................................
................................
................................
.........
9
V.2. Déviations dues à un miroir plan
................................
................................
................................
9
V.3. Déviation du rayon réfléchi suite à la rotation d’un miroir plan
................................
...............
10
Exercice 1
................................
................................
................................
................................
...............
11
Corrigé de
l’exercice1
................................
................................
................................
............................
11
Exercice 2
................................
................................
................................
................................
...............
12
CHAPITRE II
................................
................................
................................
................................
............
13
LE PRISME
................................
................................
................................
................................
..............
13
I.
Définition
................................
................................
................................
................................
.......
13
II.
Marche d’un rayon lumineux à travers un prisme
................................
................................
........
13
II.1 Conditions d’émergence par la face AC du rayon incident SI
................................
.....................
14
II.2 La déviation totale subie par le rayon i
ncident SI
................................
................................
......
14
II.3 Convention sur le signe des angles
................................
................................
.............................
14
III.
Courbe caractéristique d’un prisme
................................
................................
..........................
15
IV.
La dispersion
................................
................................
................................
..............................
15
Exercice 1
................................
................................
................................
................................
...............
16
Corrigé
................................
................................
................................
................................
...................
16
Exercice 2
................................
................................
................................
................................
...............
17
Corrigé
................................
................................
................................
................................
...................
17
CHAPITRE III
................................
................................
................................
................................
...........
18
LES LENTILLES SPHERIQUES MINCES
................................
................................
................................
.....
18
I.
DEFINITIONS
................................
................................
................................
................................
..
18
II.
Représentation des lentilles
................................
................................
................................
..........
19

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________________________ _
SOMMAIRE
2
III.
Caractéristiques de la lentille
................................
................................
................................
....
19
III.1 Foyers de la lentille
................................
................................
................................
....................
19
III. 2 Plan focaux
................................
................................
................................
................................
19
III.3 Distance focales
................................
................................
................................
.....................
20
III.
La
vergence d’une lentille
................................
................................
................................
..........
20
IV.
Formule de conjugaison des lentilles minces
................................
................................
............
21
IV.1 Relation avec origine au centre de la lentille
................................
................................
...........
21
IV.2 Relation avec origines les foyers objet F et image F’
................................
................................
.
21
V.
RAYONS LUMINEUX PARTICULIERS
:
................................
................................
.............................
21
VI.
Construction de l’image d’un objet
................................
................................
...........................
22
VI. 1 Lentille mince convergente
................................
................................
................................
.......
22
VI.2 Lentille mince divergente
................................
................................
................................
..........
22
VII.
Grandissement linéaire
................................
................................
................................
.............
23
Exercice 1
................................
................................
................................
................................
...............
23
Exercice 2
................................
................................
................................
................................
...............
23
Corrigés
................................
................................
................................
................................
..................
23
CHAPITRE IV
................................
................................
................................
................................
...........
25
L’OEIL
................................
................................
................................
................................
.....................
25
I
.
Introduction
................................
................................
................................
................................
..
25
II.
Formation de l’image
–
accommodation
................................
................................
......................
25
III.
Amplitude dioptrique de l’œil
................................
................................
................................
...
26
IV.
Acuité visuelle de l’œil et pouvoir
de résolution
................................
................................
.......
26
V.
Défaut de l’œil
: amétropie
................................
................................
................................
...........
27
V.1 La myopie
................................
................................
................................
................................
....
27
V.2 L’hypermétropi
e
................................
................................
................................
..........................
28
V.3 La presbytie
................................
................................
................................
................................
28
V.4 L’astigmatisme
................................
................................
................................
............................
29
VI.
Vergence des verres correcteurs
................................
................................
...............................
29
CHAPITRE V
................................
................................
................................
................................
............
30
LA LOUPE
................................
................................
................................
................................
...............
30
I.
Définition
................................
................................
................................
................................
.......
30
II.
Profondeur du champ objet d‘une loupe
ou latitude de mise au point
................................
.......
30
III.
La puissance d’une loupe
................................
................................
................................
..........
31
IV
.
Le grossissement d’une loupe
................................
................................
................................
...
31

___________________________ ____________
________________________ _
SOMMAIRE
3
Exercice
................................
................................
................................
................................
..................
32
Corrigé
................................
................................
................................
................................
...................
32
CHAPITRE VI
................................
................................
................................
................................
...........
33
LE MICROSCOPE
................................
................................
................................
................................
....
33
1.
Définition
................................
................................
................................
................................
.......
33
2.
La construction géométrique de l’image
................................
................................
.......................
34
3.
La puissance d’un microscope
................................
................................
................................
.......
34
4.
Le grossissement du microscope
................................
................................
................................
...
35
Exercice
................................
................................
................................
................................
..................
35
Corrigé
:
................................
................................
................................
................................
................
35
CHAPITRE VII
................................
................................
................................
................................
..........
36
RAPPELS SUR LES VECTEURS
................................
................................
................................
.................
36
I
-
Le vecteur
................................
................................
................................
................................
......
36
I
-
1
-
Définition
................................
................................
................................
................................
....
36
I
-
2
-
Opération sur les vecteurs
................................
................................
................................
..........
36
I
-
2
-
1
-
Addition vectorielle
................................
................................
................................
..............
36
I
-
2
-
2
-
la Soustraction vectorielle
................................
................................
................................
...
37
ܸ
-
ܷ
=
ܹ
=
ܸ
+ (
-
ܷ
)
................................
................................
................................
....................
37
I
-
2
-
3
-
Relation de CHASLES
................................
................................
................................
.............
37
I
-
2
-
4
-
Produit d’un vecteur par un scalaire α
................................
................................
................
37
III
-
Le système de coordonnées cartésiennes
................................
................................
.......................
37
IV
-
Le produit scalaire
................................
................................
................................
............................
38
V
-
Le produit vectoriel
................................
................................
................................
...........................
38
CHAPITRE VIII
................................
................................
................................
................................
.........
39
LA CINEMATIQUE DU
POINT MATERIEL
................................
................................
................................
39
I
-
Définitions de notions de cinématique
................................
................................
.........................
39
Le système de référence
................................
................................
................................
...................
39
La notion du point matériel
................................
................................
................................
...............
39
La trajectoire
................................
................................
................................
................................
.....
39
II.
Définitions des grandeurs cinématiques
................................
................................
.......................
39
1.
Le vecteur position
................................
................................
................................
....................
39
2.
Le vecteur déplacement
................................
................................
................................
............
39
4.
Le vecteur vitesse
................................
................................
................................
......................
40
La vitesse
moyenne
................................
................................
................................
.......................
40