Fiche de révision : Bases de physique et optique

📋 Plan du Cours

1. Organisation et évaluation de l’UE
2. Programme et compétences expérimentales
3. Applications biologiques de l’optique
4. Modèles physiques de la lumière
5. Onde électromagnétique et spectre
6. Fondements de l’optique géométrique
7. Applications et calculs de propagation

📖 1. Organisation et évaluation de l’UE

★ À maîtriser

• L’enseignement comprend 14 cours de 1 h 30 consacrés à l’optique, à l’électricité et à la radioactivité.

📌 Tous les contrôles continus de l’UE sont obligatoires dans le cadre du contrôle continu intégral.

• CC1, CC2, CC3 et CC4 valent chacun 20 % de la note finale, tandis que CC5 et CC6 valent chacun 10 % et que l’E2C vaut 20 %.

📌 L’E2C remplace la plus mauvaise note parmi CC1, CC2, CC3 et CC4 et consiste au choix en une épreuve d’une heure d’optique ou d’électricité-radioactivité.

Compléments

• L’UE PHY1009L « Bases de physique pour les sciences de la vie » est proposée en L1 Portail BG2S au semestre d’automne 2026-2027.

📖 2. Programme et compétences expérimentales

★ À maîtriser

• Les six séances de TP portent sur:

  • les lentilles
  • les systèmes optiques
  • la déviation
  • l’oscilloscope 1
  • l’oscilloscope 2
  • les mesures électriques

• Les TP doivent être préparés avant la séance avec les documents et vidéos disponibles sur Moodle, puis les manipulations, les montages et les calculs sont réalisés pendant la séance.

• Les compétences attendues comprennent la détermination graphique et calculée de la position des images avec des miroirs, dioptres et lentilles minces.

Compléments

• Les compétences expérimentales comprennent la mesure de grandeurs électriques, l’utilisation d’un oscilloscope numérique, l’estimation des incertitudes et la présentation des résultats.

💡 Astuce mémo

Cours → TD → TP → évaluations

📖 3. Applications biologiques de l’optique

🔑 Notions clés & Définitions

• Optique : étude des phénomènes lumineux et de leurs relations avec la vision

★ À maîtriser

• L’optique intervient notamment dans:
  • l’imagerie biologique
  • les microscopes
  • la fluorescence
  • la bioluminescence
  • l’analyse de molécules dans les cellules

Compléments

• Les applications thérapeutiques comprennent:
  • la radiothérapie
  • la thérapie photodynamique
  • la chirurgie laser
  • l’ophtalmologie

📖 4. Modèles physiques de la lumière

★ À maîtriser

📌 L’optique géométrique modélise la propagation par des rayons, l’optique ondulatoire explique notamment la diffraction et les interférences, et le modèle du photon décrit les interactions entre lumière et matière.

📌 Pour un obstacle de dimension caractéristique a et une longueur d’onde λ, le modèle géométrique s’utilise si $a \gg \lambda$, le modèle ondulatoire si $a \approx \lambda$ et le modèle du photon si $a \ll \lambda$.

• Le photon a une masse nulle, une énergie $E=hf$ et une vitesse $c=3\times10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}$ dans le vide.

Compléments

• La constante de Planck vaut $h=6{,}62\times10^{-34}\ \mathrm{J\,s}$.

💡 Astuce mémo

Obstacle grand : rayon ; comparable : onde ; petit : photon

📖 5. Onde électromagnétique et spectre

🔑 Notions clés & Définitions

• Onde lumineuse : perturbation qui se propage sans transport de matière et avec transport d’énergie

★ À maîtriser

📐 Formule — Dans un milieu transparent, la vitesse de propagation vérifie $v=\lambda f=\frac{\lambda}{T}$.

📐 Formule — La période et la longueur d’onde vérifient $T=\frac{1}{f}$ et $\lambda=vT$.

• Le spectre électromagnétique couvre des longueurs d’onde d’environ $10^{-16}$ à $10^2\ \mathrm{m}$, tandis que le visible s’étend approximativement de 400 à 800 nm.

Compléments

• La lumière est une onde électromagnétique caractérisée par un champ électrique et un champ magnétique.

💡 Astuce mémo

Énergie → fréquence → période → longueur d’onde

📖 6. Fondements de l’optique géométrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Optique géométrique : étude approchée de la propagation de la lumière par la marche de rayons lumineux à travers des systèmes optiques et par la formation des images

★ À maîtriser

📐 Formule — Dans le vide, la longueur d’onde d’une radiation de fréquence f vérifie $\lambda_0=\frac{c}{f}$.

Compléments

• Le modèle géométrique permet d’expliquer:
  • les ombres
  • la réflexion dans un miroir
  • l’effet de loupe

💡 Astuce mémo

Obstacle beaucoup plus grand que λ → propagation modélisée par des rayons

📖 7. Applications et calculs de propagation

📝 Points essentiels

• Pour une radiation de fréquence $f=4{,}74\times10^{14}\ \mathrm{Hz}$, la longueur d’onde dans le vide se calcule avec $\lambda_0=c/f$, et sa vitesse dans un milieu transparent se calcule avec $v=\lambda f$ si $\lambda=443\ \mathrm{nm}$.

• Pour parcourir 3 km dans l’air assimilé au vide, le temps de propagation de la lumière se calcule avec $t=d/c$ et se compare au temps du son calculé avec $t=d/v$ pour $v=340\ \mathrm{m\,s^{-1}}$.

📊 Tableaux de synthèse

Modèles de la lumière