LICENCE FONDAMENTALE DE PHYSIQUE

Transcription

LICENCE FONDAMENTALE DE
PHYSIQUE
1- PROGRAMMES DE LA LICENCE FONDAMENTALE DE
PHYSIQUE
BACCALAUREAT : Bac Math, Bac Sciences Expérimentales et Bac Technique
LICENCE FONDAMENTALE
MENTION : PHYSIQUE
L1
Possibilité de passerelles
(Physique chimie, Physique appliquée : Matériaux, Instrumentation,…
L2
PHYSIQUE
Possibilité d’accès aux Concours d’entrée aux Ecoles d’ingénieurs (selon réglementation en vigueur)
L3
PARCOURS
PHYSIQUE GENERALE
L3
PARCOURS
MECANIQUE
L3
PARCOURS
ELECTRONIQUE
Pour chaque parcours 3 options libres et 5 options de parcours
Possibilité d’accès aux différents Mastères de Physique et à la préparation au CAPES et à l’agrégation de physique
(selon réglementation en vigueur)
PROGRAMMES ET CONTENUS DES LICENCES FONDAMENTALES ET APPLIQUEES DE PHYSIQUE
2
Licence Fondamentale de Physique
LF de Physique - L1 - Semestre 1
Elément
constitutif d'UE
(ECUE)
Unité
d'enseignement
Nature
de l'UE
1
Math 1
UEF
2
Physique 1
UEF
3
Physique 2
4
Physique
expérimentale
UEF
Physique
expérimentale
5
Chimie 1
UEF
Chimie générale
Anglais
C2i
Droit de
l’homme
N°
6
Unité transversale
UET
Analyse 1
Algèbre 1
Mécanique 1
Optique
géométrique
Electrostatique
Volume horaire semestriel
(14 semaines)
Crédits
Cours
TD
1h 30
1h 30
1h 30
1h 30
1h 30
1h 30
ECUE
(le cas
échéant)
3
3
3
1h 30
1h 30
3
1h 30
1h 30
4
1h 30
1h 30
1h 30
1h 30
1h 30
TP
Coefficients
UE
6
ECUE
(le cas
échéant)
2
2
2
6
4
2
3
UE
x
x
x
x
3
4
3
3
1h 30
4
2
2
4
3
1.5
1.5
3
1
Régime
mixte
4
4
6
Contrôle
continu
4
3h
2
Régime d'examen
4
x
X
Sauf cas
spécifique
s
x
x
x
x
NB : Epreuve d’examen dans chaque matière constituante d’une UE. La durée de chaque épreuve est de 1H30
La note de TP correspond à 25% de la note globale dans le cas d’une matière avec TP.
3
LF de Physique - L1 - Semestre 2
Unité
d'enseignement
Natur
e
de
l'UE
1
Math 2
UEF
2
Physique 2
UEF
3
Physique 3
UEF
N°
4
Physique
expérimentale 2
UEF
5
Chimie 2
UEF
6
Unité transversale
UET
Elément
constitutif d'UE
(ECUE)
Analyse 2
Algèbre 2
Mécanique 2
Magnétostatique &
Phénomènes
d’induction
ElectrocinétiqueCircuits électriques
Physique
expérimentale
Chimie inorganique
& cinétique
(14 semaines)
Crédits
Cours
TD
1h 30
1h 30
1h 30
1h 30
1h 30
1h 30
ECUE
(le cas
échéant)
3
3
4
1h 30
1h 30
3
TP
Coefficients
UE
6
4
ECUE
(le cas
échéant)
2
2
3
1h 30
1h 30
1h 30
3
x
4
2
x
4
3
3
1h 30
4
4
3
3
2
C2i
1h 30
2
Droit de l’homme
1h 30
2
x
x
x
3
4
1h 30
Régime
mixte
4
3h
Anglais
Contrôle
continu
2
6
1h 30
UE
Régime d'examen
1.5
6
1.5
1
4
X
SCS
X
SCS
X
SCS
X
SCS
4
LF de Physique – L2 - Semestre 3
N°
Unité
d'enseignement
Nature
de
l'UE
1
Math 3
UEF
2
Mécanique 3
UEF
3
4
5
Electromagnétisme
dans le vide
&
Electronique 1
Physique
expérimentale
Option libre
UEF
Elément constitutif
d'UE (ECUE)
Volume horaire
semestriel
(14 semaines)
Cours
TD
Analyse 3
Algèbre 3
Mécanique des solides et
des fluides
Thermodynamique
Electromagnétisme dans
le vide
1h 30
1h 30
Electronique
1h 30
UEF
Physique expérimentale
UEO
Option libre
Unité transversale
UET
Technique de
communication
Culture d’entreprise
Coefficients
ECUE
UE
ECUE
UE
1h 30
1h 30
3
3
6
2
2
4
1h 30
1h 30
3
1h 30
1h 30
3
1h 30
1h 30
3
6
2
1h 30
1h 30
1h 30
1h 30
1h 30
1h 30
x
x
x
2
x
4
2
x
4
4
3
3
3
3
3
3
2
2
Contrôle Régime
continu
mixte
2
2
3h
Régime d'examen
4
5
Anglais
6
TP
Crédits
2
12h
13h30
3h
30
Total
x
X
2
6
X
1
4
X
1
22
5
N°
1
2
3
4
5
Unité
d'enseignement
Electromagnétis
me dans la
matière
&
Relativité&Intro
à la mécanique
quantique
Physique des
Ondes &
Electronique 2
Physique
expérimentale
Option libre
Option selon
Parcours
Nature
de l'UE
UEF
UEF
Elément constitutif
d'UE (ECUE)
TD
Electromagnétisme
dans la matière
1h 30
1h 30
3
Relativité & Intro à la
mécanique quantique
1h 30
1h 30
3
Physique des Ondes
1h 30
1h 30
3
Electronique 2
Unité
transversale
1h 30
1h 30
UEO
Option libre
1h 30
1h 30
UEO
Option selon Parcours
1h 30
1h 30
Technique de
communication
Culture d’entreprise
ECUE
Coefficients
UE
ECUE
3
3h
1h 30
UE
Régime d'examen
Contrôl
e
continu
Régime
mixte
2
x
6
UEF
UET
TP
Crédits
Cours
Anglais
6
(14 semaines)
4
2
x
2
6
x
4
2
x
X
4
4
3
3
4
4
3
3
x
4
4
3
3
x
1h 30
2
1h 30
2
X
2
6
1h30
2
27h
30
30
Total
4
1
1
X
x
21
6
N°
1
2
3
Unité
d'enseignement
Cristallographie
&
Optique ondulatoire
Méthodes
Mathématiques de
la Physique
&
Physique
numérique
Mécanique
quantique
Nature de
l'UE
Elément
constitutif d'UE
(ECUE)
Cristallographie
UEF
UEF
Optique
ondulatoire
Méthodes
Mathématiques de
la Physique
(14 semaines)
Cours
TD
1h 30
1h 30
1h 30
1h 30
1h 30
1h 30
UE
3
ECUE
1h 30
UE
Régime d'examen
Contrôle
continu
Régime
mixte
2
x
4
3
2
x
3
2
x
6
4
Physique
numérique
1h 30
UEF
Mécanique
quantique
1h 30
1h 30
4
4
3
3
x
4
4
3
3
x
4
4
3
3
x
1h 30
Physique
statistique-1
UEF
Physique
statistique
1h 30
1h 30
5
Option selon
Parcours
UEO
Option selon
Parcours
1h 30
1h 30
Unité transversale
ECUE
Coefficients
6
4
6
TP
Crédits
UET
Anglais
1h 30
2
Culture de
l’entreprise
1h 30
2
Technique de
communication
Total
1h 30
3
1h30
2
30
X
2
6
2
28h30
x
1
4
1
30
X
x
21
7
Unité
d'enseignement
Nature de
l'UE
Elément
constitutif d'UE
(ECUE)
1
Mécanique
Quantique 2
UEF
2
Physique
atomique et
moléculaire
UEF
3
Physique
Statistique-2
&
Propriétés de la
Matière
UEF
4
Option selon
Parcours
5
6
N°
(14 semaines)
Cours
TD
Mécanique
Quantique 2
1h 30
1h 30
Physique
atomique et
moléculaire
1h 30
1h 30
Physique
Statistique-2
1h 30
1h 30
1h 30
Coefficients
1h 30
1h 30
UE
ECUE
(le cas
échéant)
UE
5
5
3
3
x
4
4
2
2
x
3
UEF
Option selon
Parcours
1h 30
1h 30
Option selon
Parcours
UEO
Option selon
Parcours
1h 30
1h 30
Module
optionnel
UEO
Option selon
Parcours
1h30
1h 30
Régime d'examen
ECUE
(le cas
échéant)
Contrôle
continu
Régime
mixte
2
x
7
Propriétés de la
Matière
Total
TP
Crédits
4
4
2
x
4
4
3
3
x
6
6
3
3
x
1h30
4
4
3
3
x
25h 30
30
30
1h 30
18
8
Liste des UE Optionnelles
Unité optionnelle
S3
S4
S5
Mécanique des Fluides
PM
PM
Complément mathématique
PG
Transfert thermique
PM
S6
PM
PM
MMC
PM
PM
Electronique du solide
PG ou PE
PG ou PE
L
Biologie pour physiciens
L
Propriétés Physiques de la Matière
PG ou PM
PG ou PM
Optique de milieux anisotropes
PG
PG
Traitement de signal et instrumentation
PE
PE
Electronique analogique II
L ou PE
Electronique numérique II
PE ou
Mécanique analytique
L ou PG ou PM
PG ou PM
PM
PM
Techniques de l’ingénieur STI
L
L
Thermodynamique du solide
Electrochimie
Didactique
L
L
L
cristallographie
PG
Physique et énergie
Informatique industrielle et automatique
L
L ou PG ou PM
PE
PG ou PM
PE
9
Unité optionnelle
S3
S4
S5
Physique de la Terre et de l’Univers
L
L
Hyperfréquences
PE
PE
S6
Physique des Lasers
PG
PG
Télédétection
PE
PE
Acoustique musicale
L
L
Astrophysique
L
L
Optique instrumentale
PG
PG
Biomatériaux
PG ou PM
PG ou PM
Matériaux polymères
PG ou PM
PG ou PM
L
L
L
L
L
Analyse physico-chimique
Physique de l’environnement
L
Autres
* La liste des UE optionnelles est fixée par l’établissement qui assure la formation de licence.
10
2- CONTENUS DES PROGRAMMES DE LA LICENCE
FONDAMENTALE DE PHYSIQUE
(Programme détaillé des unités d’enseignement de Physique)
Unités Fondamentales du Semestre S1
Mécanique 1
Volume horaire : 42 heures
Crédits : 3
Coefficient : 2
( 21 h : Cours, 21h : TD)
Contenu :
Outils mathématiques : Calcul vectoriel, systèmes de coordonnées, bases locales des coordonnées cylindriques et sphériques, courbes abscisse curviligne,
base de Serret-Frenet
Cinématique du point : espace et temps d’un observateur, mouvement et référentiel, vitesse, accélération, exemple de quelques mouvements simples.
Changement de référentiel : référentiel absolu et référentiel relatif, loi de composition des vitesses, loi de composition des accélérations, mouvements
relatifs de translation et mouvements relatifs de rotation uniforme autour d’un axe fixe.
Principes de la mécanique du point : interaction et forces, référentiels galiléens et principe d’inertie, relation fondamentale de la dynamique, principe des
actions réciproques, principe fondamental de la dynamique dans un référentiel non galiléen, applications.
Optique géométrique
Crédits : 3
Coefficient : 2
( 21 h : Cours, 21h : TD)
Contenu :
Introduction à la lumière : notions sur les ondes, plans d’onde, notion de longueur d’onde, indice de réfraction d’un milieu
Fondements de l’optique géométrique : principe de propagation rectiligne de la lumière, limite de validité de l’optique géométrique, chemin optique,
principe de Fermat, lois de Descartes
11
Formation des images : objet et image, notion de stigmatisme, aplanétisme, systèmes centrés dans l’approximation de Gauss, conjugaison et
grandissement, exemples
Systèmes optiques à faces planes : miroirs plans, dioptres plans, formules de conjugaison dans l’approximation de Gauss, prisme, notion de dispersion
Systèmes optiques à faces sphériques : miroirs sphériques, dioptres sphériques, formules de conjugaison dans l’approximation de Gauss, lentilles minces,
formule de conjugaison et de grandissement d’une lentille mince, construction d’images
Principe de quelques instruments d’optique : notions sur l’œil, la loupe, le microscope, lunette astronomique, télescope…
Physique expérimentale 1
Volume horaire : 42 heures (42 h : TP)
Crédits : 4
Coefficient : 3
Mode d’évaluation : contrôle continu
Contenu :
Ce module de travaux pratiques porte sur les notions de base de mécanique et d’optique géométrique. Le programme détaillé sera fixé par le
département concerné toutefois il doit contenir des expériences sur les mesures des vitesses et des accélérations de certains mouvements simples, la
mesure de g, détermination de certaines lois de forces et des expériences sur le prisme, la dispersion de la lumière, les miroirs, l’association de miroirs, les
lentilles (détermination de la distance focale, objet et image…), l’association des lentilles, étude de quelques instruments optiques, ainsi que des TP de
simulations numériques ….
Electricité 1 : Electrostatique
Crédits : 4
Coefficient : 3
( 21 h : Cours, 21h : TD)
Contenu :
Champ et potentiel électrostatique : Loi de Coulomb, champ électrique, notion de gradient propriétés du champ électrique, potentiel électrique, lignes de
champ et surfaces équipotentielles
Théorème de Gauss : Notion d’angle solide, notions de symétrie, théorème de Gauss et application
Equations locales de l’électrostatique
Dipôle électrostatique : champ et potentiel d’un dipôle, interaction d’un dipôle avec un champ électrique, applications
Energie électrostatique : énergie d’un ensemble de charges ponctuelles et énergie d’une distribution continue de charges
Conducteurs : Propriétés des conducteurs, théorème de Coulomb, capacité, coefficients d’influence, pouvoir des pointes, Condensateurs.
12
Chimie Générale
Atomistique : Emission-absorption. Atomes poly-électroniques (orbitales s, p, d). Classification périodique.
Molécules : Lewis et VSEPR.
Chimie des solutions : Acides et bases en solution aqueuse. Equilibres d’oxydo-réduction. Piles.
Cinétique chimique : Cinétique formelle et méthodes expérimentales de la cinétique.
13
Mécanique 2
Crédits : 4
Coefficient : 3
( 21 h : Cours, 21h : TD)
Contenu :
Travail d’une force, énergie cinétique, énergie potentielle : théorème de l’énergie cinétique, forces conservatives, énergie potentielle, intégrale première
de l’énergie cinétique, énergie mécanique, exemples.
Dynamique d’un système de points et d’un solide en rotation autour d’un axe fixe : centre de masse, référentiel barycentrique, forces intérieures et
forces extérieures, énergie cinétique et moment cinétique, équation du mouvement de translation et de rotation.
Conservation de l'énergie, de la quantité de mouvement et du moment cinétique. Applications
Choc de deux particules : lois de conservation, chocs à une dimension : chocs élastiques et choc mous, chocs élastiques à deux dimensions.
Interaction de gravitation : Loi d'attraction universelle, champ et potentiel de gravitation, énergie potentielle de gravitation, application au mouvement
des planètes.
Oscillateur harmonique : description du mouvement, étude énergétique, analogie électromécanique.
Oscillations libres, amorties et forcées : mise en équation et caractéristiques, analogie électromécanique.
Electricité 2 :
Magnétostatique et Electrocinétique
Magnétostatique
Crédits : 3
Coefficient : 2
(21 h : Cours, 21 h : TD)
Contenu :
Courants et conducteurs : Densité de courant et équation de continuité, loi d’Ohm.
Champ magnétique : Loi de Biot et Savart, théorème d’Ampère, calcul de champs magnétiques créés par des courants permanents, potentiel vecteur,
équations locales de la magnétostatique
Phénomènes d’induction : phénomènes d’induction (circuit dans un champ magnétique variable et circuit mobile dans un champ magnétique permanent),
force de Laplace, théorème de Maxwell, énergie magnétique, application aux circuits couplés
14
Electrocinétique
Crédits : 3
Coefficient : 2
(21 h : Cours, 21 h : TD)
Circuits électriques, courants, tension, lois de Kirchoff
Les dipôles électriques : résistance, condensateur, bobine
Le régime sinusoïdale : notion d’impédance complexe
Théorèmes Généraux de l’électricité
Méthodes d’analyse des circuits électroniques : Fonction des transferts et diagramme de Bode
Régime transitoire et permanant
Etude des circuits LC, RL et LRC
Quadripôles et filtres
Amplificateurs opérationnels
Physique expérimentale 2
Crédits : 4
Contenu :
Ce module de travaux pratiques porte sur les notions de base de mécanique et d’électricité. Le contenu détaillé est en cours d’élaboration. Il devra
contenir entre autres des expériences sur les chocs, les oscillateurs amortis et entretenus, analogie entre les oscillateurs et les circuits RLC, résonance, les
lois de Kepler (application aux mouvements des planètes, simulation de leurs mouvements…) , les pendules couplés, mesures électriques….
15
Mécanique 3 et Thermodynamique
Mécanique des solides et des fluides
Mécanique 3 : Mécanique des solides et des fluides
Volume horaire : 42 heures ( 21 h : Cours, 21h : TD)
Crédits : 3
Contenu :
Cinématique du solide :
Calcul vectoriel, Champ des vitesses des points d’un solide. Solide dans l’espace, Angles d’Euler, Mouvement de translation, Mouvement de
rotation autour d’un axe. Composition des vitesses, et des accélérations. Cinématique du contact de deux solides, contact ponctuel, vitesse de
glissement.
Dynamique du solide :
Centre d’inertie, moments d’inertie, Théorèmes d’Huygens, Matrice d’inertie, axes principaux d’inertie. Moment cinétique, résultante cinétique,
Moment dynamique, résultante dynamique, solide en mouvement autour d’un point fixe. Relation entre moment cinétique et moment
dynamique. Energie cinétique, théorème de l’énergie cinétique, intégrale première de l’énergie cinétique, solide en rotation autour d’un point
fixe. Mouvement autour du centre d’inertie, référentiel barycentrique, Théorèmes de Kœnig. Puissance, théorème des travaux virtuels. Principe
fondamental de la dynamique. Contact entre solides, frottement de glissement, loi de Coulomb, frottement de roulement. Stabilité.
Statique et dynamique des fluides
Pression dans un fluide au repos, loi d’Archimède ; tension superficielle ; vitesse dans un fluide ; notion de viscosité ; loi de Bernoulli ;
écoulement laminaire et turbulent. Applications.
16
Mécanique 3 : Thermodynamique
Volume horaire : 42 heures (21 h : Cours, 21h : TD)
Crédits : 3
Contenu :
Système, état d’équilibre, transformations : Système, Equilibre, variables d'état, équation d'état, fonction d'état, Transformation, Principe zéro
de la Thermodynamique - Température
Modèle cinétique du gaz parfait : Définitions, Expressions cinétiques de T et P, Equation d'état et énergie interne, Loi de distribution de
Maxwell, Limites de validité du modèle cinétique ; équation de Van der Waals, Coefficients thermoélastiques.
Bilan d’énergie, 1er principe de la thermodynamique, application au gaz parfait : Formes de transfert d'énergie, Premier principe de la
thermodynamique, Transformations réversibles, Transformations irréversibles, Cycle de Carnot d'un gaz parfait
Second principe de la thermodynamique, bilan d’entropie : Enoncé du Second principe, Fonction caractéristique, Détermination de ∆S,
Inégalité de Clausius, Bilan entropique, Définition statistique de Boltzmann
Applications du 1er et du 2ème principe ; les machines thermiques : Relations de Clapeyron, Variation finie d'une fonction d'état, Détentes
adiabatiques d'un gaz réel, Cycles et transformations monothermes, Cycles dithermes (machines thermiques), Système ouvert
Energie libre et enthalpie libre: Potentiel thermodynamique, Energie libre, Enthalpie libre, Bilans d'énergie et d'enthalpie libres; travail non
récupéré.
Changement d’état d’un corps pur: Définitions et propriétés, Condition d'équilibre et formule de Clapeyron, Fonctions d'état d'un mélange
diphasique liquide-vapeur
17
Electromagnétisme dans le vide
et Electronique 1
Electromagnétisme dans le vide
Crédits : 3
Contenu :
- Rappels sur les phénomènes d’induction et énergie magnétique.
- Courant de déplacement et équations de Maxwell.
- Energie électromagnétique et théorème de Poynting.
- Généralités sur les ondes (équation de d’Alembert, solutions, onde progressive plane, cylindrique, sphérique, ondes stationnaires).
-Ondes électromagnétiques dans le vide (structure de l’onde plane, onde plane monochromatique, différents états de polarisation des ondes
planes, bilan d’énergie).
- Conditions aux limites et réflexion d’une onde plane monochromatique sur un conducteur parfait, application à une cavité résonante simple.
-Rayonnement des ondes électromagnétiques : dipôles oscillants, antennes.
Electronique 1
Crédits : 3
( 21 h : Cours, 21h : TD)
Objectif :
18
Contenu :
-Circuits électriques, courants, tension, lois de Kirchoff
-Les dipôles électriques : résistance, condensateur, bobine
-Le régime sinusoïdal : notion d’impédance complexe
-Théorèmes Généraux de l’électricité
- Analyse des circuits électroniques : Fonction des transferts et diagramme de Bode
-Régime transitoire et permanant
-Etude des circuits LC, RL et LRC
-Quadripôles et filtres
-Amplificateurs opérationnels
19
Electromagnétisme dans la matière
et
Relativité et Introduction à la mécanique quantique
Electromagnétisme dans la matière
Crédits : 3
Contenu :
- Electrostatique dans les diélectriques (polarisation, charges de polarisation, vecteur déplacement électrique, théorème de Gauss, équations
r
r
locales pour D et E ).
- Magnétostatique dans la matière magnétique (milieux paramagnétiques, milieux diamagnétiques, vecteurs excitation magnétique, théorème
r
r
d’Ampère dans les milieux linéaires homogènes et isotropes, équations locales pour H et B , notions sur les supraconducteurs).
- Equations de Maxwell dans la matière (notations complexes).
- Propagation des ondes électromagnétiques planes dans les milieux non magnétiques globalement neutres. : dispersion et absorption.
- Propagation dans un conducteur, plasmas, diélectriques.
- Conditions aux limites à l’interface de deux diélectriques : lois de Descartes et coefficients de Fresnel.
- Guides d’ondes : équation de dispersion, notion de mode.
Relativité et Introduction à la mécanique quantique
Volume horaire : 42 heures (21 h : Cours, 21 h : TD)
Crédits : 3
Contenu :
20
Relativité
Introduction historique : Transformation de Galilée – hypothèse de l’éther – expérience de Michelson et Morley Principe de relativité
d’Einstein
Relativité du temps et de l’espace : Postulats d’Einstein sur la vitesse de la lumière dans le vide. Transformation spéciale de Lorentz. Relativité
du temps (simultanéité ; temps propre et impropre ; dilatation des durées). Relativité de l’espace (contraction des longueurs ; longueur propre et
impropre). Applications : paradoxe des jumeaux, effet Doppler – Fizeau, GPS…
Espace-temps : Structure métrique et espace de Minkowski ; quadrivecteurs. Relativité et causalité : cône de lumière ; passé, futur, ailleurs
Dynamique relativiste : Quadrivecteur énergie – quantité de mouvement : énergie d’une particule au repos, relation énergie – quantité de
mouvement Equivalence masse-énergie. Applications.
Introduction à la mécanique quantique
L'émergence des concepts quantiques : le rayonnement du corps noir et la loi de Planck ; l'effet photoélectrique et les photons ; les spectres
atomiques et le modèle de Bohr. Limite de validité de la physique classique, l'action caractéristique ħ.
Dualité onde-corpuscule : effet Compton, onde de De Broglie, fonction d’onde d’une particule matérielle, paquet d’ondes relation d’incertitude
de Heisenberg.
Equation de Schrödinger à une dimension. Applications aux puits et barrières de potentiel.
Crédits : 4
Coefficient : 3
Contenu :
Cette unité a pour but de réaliser d’une part des manipulations de base permettant de vérifier les lois physiques abordées dans le cours et relatives à la
mécanique des solides et des fluides, à la thermodynamique, à l’électromagnétisme, à l’électronique et à la relativité et d’initier des mini projets
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expérimentaux présentant les interactions mutuelles et la complémentarité de ces différentes branches de la physique dans la réalisation de dispositifs :
électromécaniques, optoélectroniques, machines thermiques…
Physique des Ondes
Et
Electronique 2
Physique des Ondes
Crédits : 3
(21 h : Cours, 21h : TD)
Contenu :
I -DESCRIPTION DES ONDES
1- Introduction à la propagation des ondes : oscillateurs mécaniques couplés (pulsations, modes propres), approximation des milieux continus,
ondes transversales et ondes longitudinales.
2-Equation des ondes à une dimension : l'onde progressive harmonique
a- Equation de d'Alembert à une dimension
b- Ondes stationnaires et ondes progressives
c- L'onde progressive harmonique.
3- Ondes à trois dimensions :surface d'ondes
a- Ondes sphériques ; ondes planes
b- L'onde plane progressive harmonique (OPPH)
c- Théorème de Malus-Dupin
3- Polarisation d'une onde transversale
II-APPLICATIONS
1- Onde transversale sur une corde vibrante
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2- Propagation unidimensionnelle dans un câble coaxial
3- Ondes sonores dans les fluides
4- Ondes acoustiques longitudinales dans un solide
5- Rayonnement du dipôle oscillant. Antennes.
Electronique 2 (bases de l’électronique analogique et numérique)
Volume horaire : 42 heures (21 h : Cours, 21h : TD)
Crédits : 3
Contenu :
I - Electronique analogique :
1- Semiconducteurs, dopages, jonction PN
2- Transistor bipolaire : polarisation, caractéristiques, fonctionnement
3- Amplificateur intégré : fonctionnements linéaire et non linéaire
II- Electronique logique :
1- Fonctions logiques élémentaires
2- Fonctions combinatoires : multiplexeurs, …
3- Fonctions séquentielles : bascule, registres, compteurs, …
4- Convertisseurs N/A et A/N
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Mécanique quantique I
Bases mathématiques de la mécanique quantique
Espace des fonctions d’onde d’une particule, notions de représentations, notation de Dirac, opérateurs linéaires, opérateurs adjoints, opérateurs
hermétiques, opérateurs unitaires, vecteurs propres et valeurs propres d’un opérateur. Observables. Produit tensoriel d’espace d’états.
Postulats de la mécanique quantique
Etat d’un système. Description d’une grandeur physique. Mesure d’une grandeur physique. Évolution dans le temps. Quantification des
grandeurs physiques.
Valeurs moyennes et compatibilité des observables
Conservation de la probabilité et lien avec la mécanique classique
Opérateur d’évolution
Application au système à deux niveaux.
L’oscillateur harmonique
Rappels de mécanique classique sur l’oscillateur harmonique à une dimension. Hamiltonien.
Traitement par l’équation de Schrödinger : énergies, fonctions d’onde stationnaires.
Traitement opératoriel : opérateurs création et annihilation, valeurs propres et états propres. Etats cohérents.
Application à l’oscillateur isotrope à trois dimensions, degenerescence des niveaux.
Moment cinétique
Le moment cinétique classique et le facteur gyromagnétique de l’électron.
L’opérateur moment cinétique défini par ses règles de commutation.
Valeurs propres et états propres de J2 et JZ, représentation {|j, m›}.
Moment cinétique orbital, harmoniques sphériques. Opérateur de rotation.
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Particule dans un potentiel central
Etats d’une particule dans un potentiel central, résolution approchée de l’équation de schröndiger.
Mouvement relatif de deux particules en interaction.
Application à l’atome d’hydrogène.
Cristallographie
Les trois trois états de la matière
La structure atomique du cristal
Maille primitive Maille multiple
Réseau direct, réseau réciproque
Calculs Cristallographiques
Opérations de symétrie des structures Cristallines
Représentation des opérations de symétrie
Association Transformation des opérations de symétrie
Groupes de symétrie Tables Internationales de Cristallographie
Facteur de structure
: Méthodes expérimentales en diffraction
La Symétrie dans les spectres de diffraction
Diffusion des Rayons X par les atomes
Intensités des Rayons X diffractés par un matériau cristallin
Diffusion des Neutrons
: Diffusion des Neutrons par des structures magnétiques
Méthodes Mathématiques pour la physique
Fonction d'une variable complexe- Intégrale sur un chemin, pôles et résidus. Théorie élémentaire des distributions.
Séries de Fourier.
Transformée de Fourier.
Produit de convolution.
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Transformée de Laplace.
Espace de Hilbert. .
Fonctions de carrés sommables.
Equations aux dérivées partielles: Equation des ondes, Equation de la chaleur .... Calcul numérique
Méthodes numériques de résolution de systèmes linéaires et non linéaires, méthodes de calcul des vecteurs et valeurs propres
Approximations, interpolations, dérivations et intégrations numériques
Physique numérique
Méthodes numériques de résolution des équations différentielles et des équations aux dérivées partielles.
Optique ondulatoire
Les ondes électromagnétiques et la propagation de la lumière
Polarisation de la lumière
Interférence à deux ondes
Systèmes interférentiels par division du front d'onde
Interférences à N ondes ; Réseaux optiques parfaits
Systèmes interférentiels par division d'amplitude
Interférence d'une infinité d'ondes ; Interféromètre de Fabry-Pérot
L'interféromètre de Michelson
Diffraction par un diaphragme
Interférences et diffraction ; Fentes de Young et réseaux optiques réels
L'holographie et la Vélocimétrie Laser Doppler
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Physique statistique I
•
•
•
•
•
•
Rappels de thermodynamique
Le monde microscopique
Postulats de la physique statistique
Equilibre thermodynamique
L'ensemble canonique
Le gaz parfait classique
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Mécanique quantique II
Spin des particules
Expérience de Stern et Gerlach. Espace des états de spin 1 . Système de deux spin 1 . Les spineurs.
2
2
Application à la résonance magnétique.
Addition de deux moments cinétiques
Addition de deux spins 1
2
Addition de deux moments cinétiques quelconques
Perturbations stationnaires
Développement en série. Corrections aux valeurs propres et aux états propres.
Méthode variationnelle
Perturbation dépendant du temps
Résolution approchée de l’équation de Schrödinger. Equations de perturbation.
Probabilité de transition. Règle d’or de Fermi. Applications.
Systèmes à plusieurs particules discernables ou à plusieurs degrés de liberté
Propriétés physiques de la matière
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La matière condensée
Intéractions dans la matière condensée (ionique - Van der Waals - covalente métallique) : énergie de cohésion. Ordre et désordre. Le cristal parfait:
principales structures - le réseau réciproque.
Propriétés élastiques des solides. Loi de Hooke. Tenseurs de déformation et de contrainte. Tenseur de rigidité et de souplesse. Ondes
élastiques dans les solides.
Matériaux diélectriques
Polarisation et champ électrique local.
Constante diélectrique et polarisabilité.
Cristaux piézoélectriques, pyroélectriques et ferroélectriques.
Matériaux magnétiques
Ferromagnétisme, antiferromagnétisme, ferrimagnétisme. domaines ferriomagnétiques
Les défauts dans les solides. Défauts ponctuels. Applications aux propriétés. Optique des cristaux de type ionique. Dislocaions. Macles.
Physique statistique II
•
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•
•
•
L'ensemble grand canonique
Gaz de Fermi et gaz de Bose
Transition de phase
Notions sur les phénomènes hors équilibre.
Equation de transport de Boltzman.
Physique atomique et moléculaire.(spectroscopie)
Interaction matière-rayonnement ; les coefficients d'Enstein
Eléments de spectroscopie atomique :
Structure de l'atome polyélectronique : modèle de Russel-Saunders,
Interaction spin-orbite, couplage LS, couplage jj
Effet Zeeman, effet Paschen-Back
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Transitions « dipolaire-électrique » dans un atome
Introduction à la spectroscopie moléculaire :
Spectres de rotation pure (spectroscopie microondes)
Spectres de vibration-rotation (spectroscopie infrarouge)
Applications de la spectroscopie
Les travaux pratiques comportent 3 montages : initiation au laser YAG spectres de rotation-vibration par Transformée de Fourier de CO et
HCl effet Zeeman dans les atomes
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LICENCE FONDAMENTALE DE PHYSIQUE

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