Programme des colles S12 du 6/12/2021-12/12/2021
Sur le cours :
– Processus d'émission de la lumière : désexcitation des atomes :
✗ expliquer les fonctionnement des lampe spectrale, lampe à filament et laser (émission stimulée).
✗ Modèle du train d’onde : temps de cohérence, longueur de cohérence, lien avec le spectre : τc.Δυ = 1. Cohérence avec le modèle corpusculaire.
✗ Connaitre les ODG des longueurs de écohrences pour une lampe spectrale, une lumière blanche et un laser.
– Définir le modèle scalaire des ondes lumineuses : propriétés de la grandeur scalaire :
✗ Théorème de superpposition.
✗ Equation de D’Alembert.
✗ Phase à l’origine aléatoire.
✗ Définition d’un rayon lumineux.
– Savoir établir la relation entre temps de cohérence et ∆λ
– Définition d’un milieu LHIT : définir l’ensemble des termes en fonction de l’indice optique.
– Approximation de l'optique géométrique et limite.
– Onde sphérique émise par une source ponctuelle, expression de la grandeur vibrante dans le cas d'une onde sphérique progressive monochromatique.
– Propagation dans un milieu d'indice n, expression du vecteur d'onde.
– Utilisation de la notation complexe.
– Limite de l'onde plane progressive monochromatique, expression de la grandeur vibrante.
Définition d'une OPPH.
– Retrouver l’expression du retard de phase dû à la propagation : en fonction du vecteur d’onde et de la distance entre deux points.
– Théorème de Malus : énoncé et conséquence sur la transformation des surfaces d’onde par une lentille mince et un miroir :
✗ Indépendance du déphasage entre deux surface d’onde sur deux rayons lumineux différents.
✗ Cas de discontinuité du déphasage : réflexion sur un miroir, passage par un point de convergence, réflexion sur un dioptre pour lequel l’onde incidente est dans le milieu le plus réfringent.
– Définition de chemin optique :
✗ expression du chemin optique pour un milieu LHIT, un milieu stratifié et un milieu non homogène.
✗ Relation fondamentale entre déphasage et chemin optique le long d’un même rayon lumineux.
✗ Cas de discontinuité du chemin optique : même cas que pour de déphasage.
– Définition d’un système parfaitement stigmatique, conditions de Gauss et stigmatisme approché :
✗ Conséquence du théorème de Malus et du retour inverse de la lumière sur le déphasage entre deux points pour un système stigmatique.
– Superposition d’onde lumineuses :
✗ Récepteur de lumière et ordre de grandeur des durée d’intégration des récepteur :
✗ Définition de l’éclairement et de l’intensité lumineuse : calcul pour une source monochromatique.
✗ Superposition d’ondes incohérentes : définition d’ondes incohérentes.
✗ Démonstration des conditions de cohérences : Formule de Fresnel.
✗ Interprétation de la cohérence en termes de trains d’onde.
✗ Définition du terme d’interférence : vocabulaire interférences constructives et destructives.
✗ Définition du contraste.
✗ Comment obtenir un bon contraste.
En exercices :
• Tout exercice d’optique géométrique de première année : avec miroir, lentilles, associations de lentille.
• Vérifier la construction du schéma de principe : AB A’B’ A1B1
L1 L2
Et en indiquant les positions prévues ou indiquées dans l’énoncé des images intermédiaires finales.
• Un exercice au choix entre un bilan d’énergie électromagnétique ou un exercice sur un calcul de déphasage et exploitation des conditions d’interférences constructive et destructive mais sans dispositif interférentiel : exemple couleur d’une lame mince, d’une bulle de savons, calcul du déphasage entre deux points introduit par une lentille…
