Cours et exercices - Ondes et optique
Cette partie porte sur l'étude des signaux physiques et leur propagation, et plus particulièrement sur celle des signaux sinusoïdaux, qui jouent un rôle central dans les systèmes linéaires. Après une introduction à la notion de spectre d'un signal, la propagation d'un signal sous forme d'ondes est abordée. Cela amène ensuite naturellement à l'étude des ondes optiques et à la formation des images.
Cette page regroupe les documents distribués en cours, les exercices associés aux différents chapitres et leur correction.
Chapitre O1 : Signal et spectre
- Objectifs du chapitre ;
- Documents de cours ;
- Exercices de cours ;
- Énoncé et correction des exercices de travaux dirigés ;
- Animation Geogebra permettant de faire varier les paramètres d'un signal harmonique ;
- Animation Geogebra sur la mesure de déphasage entre deux signaux harmoniques ;
- Animation Geogebra sur la synthèse spectrale d'un signal simple à trois harmoniques ;
- Code Python pour tester la synthèse spectrale d'un signal créneau ou triangle ;
- Complément : animation Flash pour jouer avec la synthèse spectrale d'un son.
Chapitre O2 : Phénoménologie des ondes
- Objectifs du chapitre ;
- Documents de cours ;
- Exercices de cours ;
- Énoncé et correction des exercices de travaux dirigés ;
- TP : mesure de la vitesse du son (énoncé et diaporama) ;
- TP : ondes ultrasonores (énoncé, diaporama et animation Geogebra sur les courbes de Lissajous) ;
- TP : corde de Melde (énoncé).
- Vidéos de simulation sur les représentations spatio-temporelle d'une onde progressive quelconque et d'une onde progressive harmonique ;
- Vidéo de simulation montrant qu'une onde stationnaire est la superposition de deux ondes progressives en sens opposés ;
- Animation Geogebra permettant de tracer le signal issu des interférences, notamment dans le cas d'ondes de fréquence et/ou d'amplitude différentes ;
- Simulation Python illustrant le principe de la stroboscopie sur la corde de Melde ;
- Expérience de la corde de Melde en vidéo ;
- Complément : simulation numérique des interférences à la surface d'une cuve à ondes.
Chapitre O3 : Modéliser la lumière
- Objectifs du chapitre ;
- Cours à compléter pour les parties I à III ;
- Documents de cours ;
- Exercices de cours ;
- Énoncé et correction des exercices de travaux dirigés ;
- Dossier documentaire sur les photons et la dualité onde-corpuscule ;
- Liens directs vers les vidéos mentionnées dans le dossier :
- Document 2 : mise en évidence de l'effet photoélectrique ;
- Document 4 : fentes d'Young photons par photons ;
- Complément : vidéo qui décrit très bien et de façon imagée la dualité onde-corpuscule ;
- Complément : animation Flash illustrant les lois de Snell-Descartes et permettant de simuler numériquement l'expérience faite en cours (utiliser de préférence Firefox).
Chapitre O4 : Formation des images optiques
- Objectifs du chapitre ;
- Cours à compléter pour le paragraphe IV.1 sur l'oeil ;
- Documents de cours ;
- Exercices de cours ;
- Énoncé et correction des exercices de travaux dirigés ;
- TP : lentilles minces (énoncé, diaporama et animation Flash sur l'autocollimation).
- TP : focométrie par méthode de Bessel (énoncé).
- TP : lunette astronomique (énoncé).
- Simulations OptGeo sur les conditions de Gauss et le stigmatisme approché d'une lentille mince ;
- Complément : animation Flash construisant l'image d'un objet par une lentille convergente, à utiliser pour vous entraîner et vérifier vos constructions ;
- Complément : animation Flash illustrant d'une part l'existence possible de deux positions permettant de conjuguer un objet et une image et d'autre part la méthode de focométrie de Bessel, ainsi qu'une vidéo permettant de voir les deux positions de Bessel.
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