Université Côte d'azur

ECUE Optique ondulatoire

Code de l'ECUE : SLEPH603

PORTAIL SCIENCES ET TECHNOLOGIES
Chimie théorique, physique, analytique
Campus Valrose
Licence 3
Semestre pair
Français

PRESENTATION

Dans ce cours d'optique physique, on étudie les effets d'optique ondulatoire, interférences et diffraction. Ces phénomènes apparaissent lorsque les dimensions du milieu dans lequel les ondes se propagent se rapprochent de la dimension spatiale de l'onde.

Les effets de cohérence spatiale, temporelle et de polarisation des ondes sur les interférences sont analysés.

La diffraction est décrite par les lois de propagation des ondes en fonction de la distance parcourue et des obstacles rencontrés lors de cette propagation. Ces lois sont établies à partir du principe de Huygens Fresnel sur des ondes incohérentes. On utilise l'optique de Fourier qui se base sur la notion de Transformée de Fourier. Ici la TF ne s'effectue pas par rapport au temps, comme en acoustique par exemple, où on étudie l'évolution temporelle d'une onde à travers son spectre temporel, mais par rapport à l'espace. On définit alors des fréquences spatiales conjuguées aux coordonnées cartésiennes (x,y) dans un plan contenant l'onde. On peut voir le résultat de cette TF comme un spectre spatial. Un des résultat majeur de l'étude de la diffraction concerne l'observation de la figure de diffraction de Fraunhofer, ou "diffraction à l'infini", au foyer image d'une lentille. Toutes les études d'expériences optiques sont basées sur ce résultat.

On s'intéresse ensuite aux phénomènes de propagation dans des milieux anisotropes tels que la biréfringence et le pouvoir rotatoire.

Responsable(s) du cours

, Sylvie Robbe-Dubois

Présentiel

  • 24h de cours magistral
  • 28h de travaux dirigés
  • 12h de travaux pratiques
  • 12h de Travaux Encadrés

PREREQUIS

Avant le début du cours, je dois ...
  • Travailler les tests de prérequis sur Moodle
  • Avoir validé l'UE Ondes SPUP41 ou équivalent
  • Avoir suivi l'ECUE Outils Mathématiques de L3 SLEPH504 ou avoir pratiqué les transformées de Fourier
  • Avoir des notions d'optique géométrique (cours SPUP20)

OBJECTIFS

A la fin de ce cours, je devrais être capable de...
  • Comprendre les lois régissant la propagation de la lumière.
  • Etudier les effets obtenus sur les interférences d'ondes issues de sources réelles non monochromatiques, étendues, polarisées, qui ne sont plus des limites mathématiques.
  • Etudier le phénomène de diffraction, en particulier au foyer d'une lentille qui amène à l'étude de la formation des images, et obtenu par un réseau périodique tel qu'utilisé en spectrométrie
  • Utiliser les connaissances sur la polarisation pour étudier la propagation dans des milieux anisotropes
  • A travers les TPs, visualiser et analyser les phénomènes physiques abordés en cours et TDs
  • Par la suite, suivre l'UE Fourier Optics en Master MAUCA Nice
  • Par la suite, suivre les UEs liées à l'optique du Master OAM Nice et de tout autre Master de Physique fondamentale extérieur à l'UCA

CONTENU

  • Un devoir de maths vous permet d'auto-évaluer vos compétences en outils mathématiques indispensables à la réussite de cette UE.

    Trois jeux (mots mélés, mots croisés et pendu) vous sont proposés pour vous remémorer les différents termes et définitions qui sont employés en optique.

    Plusieurs tests de prérequis sont attachés à des chapitres spécifiques. Les liens sont donnés ci-dessous : 1. Propagation d'une onde, 2. Interférences, 3. Cohérence de polarisation.

  • Un forum permet de lancer une discussion sur un sujet donné du cours, des TDs ou des TPs, une question thématique que se pose un étudiant mais aussi sur l'organisation. Les autres étudiants et les enseignants peuvent alimenter la discussion, répondre aux questions à tout moment.

    Vous pouvez utiliser une salle Zoom à tout moment, elle est ouverte, pour échanger des informations entre vous, organiser des séances de travail par brainstorming ou par thèmes, visualiser ou échanger des documents.

  • Expression littérale d'une onde plane et d'une onde sphérique. Applications de l'approximation paraxiale - Conditions de Gauss. Définition de l'intensité lumineuse.

  • Etude des interférences entre 2 ondes planes puis entre 2 ondes sphériques: calcul de l'intensité - définition du contraste.

  • Les deux catégories d'interféromètres sont présentées : interféromètres à division de fronts d'onde et à division d'amplitude.

  • Etude de la cohérence temporelle.

    Effet sur les interférences d'ondes issues d'une source non monochromatique.

  • Etude de la cohérence spatiale.

    Effet sur les interférences d'ondes issues d'une source étendue.

  • Etude de la cohérence de polarisation.

    Effet sur les interférences d'ondes polarisées.

  • Comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle ou une ouverture. Description à partir du principe de Huygens-Fresnel.

    Etude de la figure de diffraction au foyer d'une lentille.
    Etude de la diffraction formée par un réseau périodique pour une utilisation spectrométrique.

  • Biréfringence et pouvoir rotatoire des milieux anisotropes

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Important
Ce syllabus n’a aucune valeur contractuelle. Son contenu est susceptible d’évoluer en cours d’année : soyez attentifs aux dernières modifications.