- Optique Géométrique - Mécanique du Point Matériel UE Physique Générale - Optique Géométrique - Mécanique du Point Matériel H. EL MAMOUNI Responsable de l’UE Physique Générale Responsable des TPs d’Optique et de TTT Bât. Paul Dirac, 1er étage mamou@in2p3.fr Année 2007-2008

Attention - RÉCUPÉRER, LE PLUS TÔT POSSIBLE, LES FASCICULES DE TD ET DE TP AUPRÈS DE MME DEFOUR, BUREAU 125, 1ER ÉTAGE DU BAT OMEGA ET CE LE MARDI, MERCREDI MATIN ET JEUDI - DE CONSULTER LE PLANNING DES TPS SUR LES TABLEAUX D'AFFICHAGE SITUES AU MEME ETAGE. - QUE L'ASSIDUITÉ EST NÉCESSAIRE POUR LA CONVOCATION AUX EXAMENS DE TP - QUE L'ABSENCE NON JUSTIFIÉE A L'EXAMEN DE TP ENTRAINE LE STATUS DEFAILLANT

=15% de la note finale

13 Chapitres Historique La lumière lois de la réflexion et de la réfraction Objets et Images Propriétés des systèmes optiques Dioptres sphériques Miroirs sphérique Lentilles minces Systèmes épais L’œil Lunettes et télescopes Objectif Photographique Le microscope De l’ordre de 6 séances …

Exemple d’examen écrit

Chapitre 1 : Historique

1.1 L’Antiquité Les théories archaïques font la confusion entre la vision et l’éclairement: Le feu externe la lumière parvient à l’œil grâce au phénomène de propagation d’atomes émis par les objets lumineux et parvenant à l’ œil. Le feu visuel l’œil est le siège d’une émission de particules permettant la vision par détection des objets. Euclide siècle III av. JC (âge d’or des math grecs) Ptolémée 100-170 ap. JC (Aléxandrie, Egypte) La loi de la réflexion est établie (l’angle d’incidence est égal à l’angle de réflexion) et la réfraction observée.

1.2 Le Monde Arabe (âge d’or des sciences du IX au XVème) L’approche rigoureuse permet la levée de la confusion entre la vision et l’éclairement ainsi que l’étude des instruments, en particulier de l’œil. Ibn al-Haytham dit Alhazen (965 – 1039)

1.3 La Renaissance Le développement des lentilles pour corriger la vue et construire les premiers instruments d’optique permet le développement de l’astronomie. Galilée (It) construit (perfectionne*) une lunette et découvre les lunes de Jupiter Kepler (De) expose une loi approchée de la réfraction, passage de la lumière d’un milieu à un autre. Kepler (1571-1630) * : celle du hollandais Hans Lipperhey

Nd, 1580-1626 1.4 Ere Moderne 1621 Willebrod Snell, connu après sa mort grâce à Huygens René Descartes (Fr, 1596 – 1650) Les lois de réflexion et de la réfraction sont établies 1657 Pierre de Fermat (Fr, 1601 – 1665) Enoncé d’un principe sur le chemin optique permettant de retrouver les lois de Snell-Descartes (première utilisation d’un principe variationnel appliqué au chemin optique).

Francesco Grimaldi (1618 – 1663) Observation de la diffraction de la lumière par les bords d’un obstacle Christian Huygens (Nd, 1629 – 1695) Notions de sources secondaires et surfaces d’onde Olaüs Römer (1644 – 1710) Première mesure de la vitesse de la lumière à partir de l’éclipse des lunes de Jupiter (Hyppolite Fizeau réalisera la première mesure en laboratoire) Isaac Newton ( Gb, 1643 – 1727) Synthèse rigoureuse des connaissances: propagation rectiligne de la lumière, lois de réflexion et réfraction MAIS: apparition d’un conflit à la fin du XVIIème siècle: la lumière doit-elle être décrite par des ondes ou des « grains de lumière »?

1.5 Description Ondulatoire Robert Hooke (Gb, 1635-1703) 1665: La lumière est une vibration de haute fréquence qui se propage. Thomas Young (Gb, 1802: Interférences de deux ondes: lumière + lumière = obscurité Augustin Fresnel (Fr, 1788-1827) 1818: Description de la diffraction. Il décrira aussi le phénomène de la polarisation de la lumière. James Clerk Maxwell (Ecosse, 1831-1879) 1876: Théorie de l’électromagnétisme: Maxwell établit le lien entre la lumière et les ondes électromagnétiques. Auparavant, ces deux études étaient distinctes.

Fente Écran

1.6 Description corpusculaire William Hertz Observation de l’effet photoélectrique (arrachage d’e- sous illumination) : le phénomène ne peut être expliqué par les ondes. Albert Einstein (De-Ch-USA, 1879-1955) 1905: explication de l’effet photoélectrique (Merci Max Planck) en introduisant des grains de lumière (appelés en 1926 photons par Lewis). Obtient le Prix Nobel pour cette découverte. Niels Bohr (Dk, 1885-1962), prix Nobel de physique en 1922 Modèle de l’atome permettant d’expliquer l’émission et l’absorption des photons par la matière.

1.7 La réconciliation : en 1924, Louis de Broglie (Fr. 1892 - 1987), introduit la dualité onde-corpuscule : l = h/p (Prix Nobel de physique en 1929) généralisée par la suite en Mécanique Quantique (Heisenberg, Dirac) pour la matière.