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Optique Physique


Université Cadi Ayyad
Enrollment is Closed

A propos de ce cours

Le MOOC d’optique physique est prévu pour 7 semaines plus une évaluation finale. Durand chaque semaine vous trouverez des vidéos de cours, des documents de support de cours, des questions à choix multiples, des exercices d’évaluations et éventuelement des démonstrations de travaux pratiques et des liens pour des simulations sur ordinateur.

Vous pouvez, aussi, participer à un forum aux questions et bénéficier du suivi de l’équipe pédagogique.
A la fin du cours une évaluation sur tout le contenu est prévue.

La première partie du cours est sur les ondes lumineuses, avec un rappel des notions fondamentales d’optique géométrique et leurs limites d’applications. Les généralités sur les ondes, la nature électromagnétique de la lumière, les sources et les détecteurs de lumière vont être présentés.
Après avoir introduit les ondes lumineuses on traitra les interférences lumineuses. On parlera des conditions d’interférences, des franges d’interférences, des interférences par division du front d'onde et des interférences par division d'amplitude. Les systèmes interférentiels tels que les fentes d’Young, l’interféromètre de Michelson, le miroir de Fresnel, et la lame à faces parallèles vont être présentés en détails.

La diffraction de la lumière est l’objet de la partie 2. Cette partie commence par la présentation du principe de Huygens-Fresnel, de la diffraction de Fraunhofer et la diffraction de Fresnel. La diffraction par quelques exemples d’ouvertures de géométrie simple (fente rectangulaire, réseau de fente fine, et trou circulaire) sera présentée en détails.

La polarisation de la lumière est l’objet de la dernière partie dont laquelle on va traiter les types de polarisation, comment obtenir de la lumière polarisée, les polariseurs et les lames anisotropes.

prérequis

Les notions fondamentales d'optique géométrique.

équipe pédagogique

Course Staff Image #1

Ismail Mekkaoui Alaoui

Responsable du MOOC d'optique physique. Professeur de physique à l’université Cadi Ayyad Marrakech. Ph.D. en physique appliquée (Texas Tech University, 1992). Enseignant de physique depuis 34 ans. Auteur d’un livre en optique géométrique, de plusieurs articles et communications en spectroscopie optique et applications.

Course Staff Image #2

Nouzha Bouhmaida

Professeure à l’université Cadi Ayyad Marrakech où j'enseigne depuis 23 ans. Docteure d'état spécialisée en modélisation des propriétés électrostatiques obtenues à partir de la diffraction des rayons X sur monocristaux.

Course Staff Image #3

El-Maati Ech-chamikh

Professeur de physique à l’université Cadi Ayyad Marrakech. Docteur d’état en physique du solide (Marrakech, 1994). Chef du département de physique. Auteur d’un livre d’optique physique et un livre d’électricité ainsi que plusieurs articles sur les propriétés optiques de couches minces.

Course Staff Image #4

Said Machwate

Administrateur, Responsable administratif du Centre d'Innovation Pédagogique. Référent MUN.

Plan du cours

Prof. Ismail Mekkaoui Alaoui

Semaine 1 : Introduction aux ondes lumineuses.

Nature ondulatoire de la lumière (quelques rappels de l’optique géométrique, limite d’application de l’optique géométrique, ondes électromagnétiques, équations de Maxwell, équation d’onde, vitesse de la lumière, amplitude et intensité d’une onde électromagnétique).

Propriétés d’une onde lumineuse (surface (front) d’onde, ondes planes, ondes sphériques, différence de marche, différence de phase, continuité de la phase).

Sources de lumière et détecteurs (sources classiques, sources lasers, longueur de cohérence d’une source, détecteurs et temps de réponse).

Semaine 2 : Interférences lumineuses.

Composition de deux ondes lumineuses (amplitude et intensité de l’onde résultante, intensité résultante mesurée par les détecteurs, cas de 2 ondes d’amplitudes égales, interférences constructives et destructives).

Conditions d’interférences (terme d’interférences, cohérence, comment réaliser deux ondes cohérentes, temps et longueur de cohérence, longueur de cohérence et différence de marche).

Caractéristiques des figures d’interférences (système interférentiel, franges d’interférences. Interfrange, contraste de frange, ordre d'interférence, champ d’interférences, interférences localisées et non localisées).

Semaine 3 : Dispositifs interférentiels.

Etude d’un dispositif à interférences non localisées : Trous d’Young (schéma du dispositif, calcul de la différence de marche et de l’intensité, franges d’interférences et interfrange).

Etude d’un dispositif à interférences localisées : Lame à faces parallèles (schéma, calcul de la différence de marche des ondes transmises et des ondes réfléchies, intensité, franges d’interférences et interfrange pour des cas particuliers).

Etude sommaire de quelques autres dispositifs interférentiels (miroirs de Fresnel, interféromètre de Michelson).

Prof. Nouzha Bouhmaida

Semaine 4 : Introduction à la diffraction.

Mise en évidence et interprétation de la diffraction (mise en évidence de la diffraction, principe d'Huygens, amplitude de l'onde diffractée, approximation de Fresnel et de Fraunhofer).

Diffraction à l'infini ou de Fraunhofer (dispositif expérimental, amplitude diffractée dans les conditions de Fraunhofer, intensité diffractée).

Semaine 5 : Etude de la diffraction par quelques systèmes.

Diffraction à l'infini par une fente rectangulaire (intensité diffractée, étude des extrema de la fonction sinus-cardinal, figure de diffraction).

Diffraction à l'infini par une fente fine et un trou circulaire (intensité diffractée par une fente fine, figure de diffraction, intensité diffractée par un trou circulaire, figure de diffraction).

Diffraction par un réseau (intensité diffractée par deux fentes fine, fonction d'interférence, figure de diffraction, diffraction par un réseau périodique, cas d'un réseau de fentes, pouvoir de résolution et critère de Rayleigh).

Prof. Elmaati Ech-chamikh

Semaine 6 : Types de polarisations.

Polarisation rectiligne (définition physique et expression du champ électrique, production d’une lumière polarisée rectiligne, polariseurs et loi de Malus).

Polarisation circulaire (définition physique et expression du champ électrique, polarisation circulaire droite, polarisation circulaire gauche).

Polarisation elliptique (définition physique et expression du champ électrique, polarisation elliptique droite, polarisation elliptique gauche).

Semaine 7 : Action des lames biréfringentes sur une lumière polarisée.

Lames biréfringentes (définition, lignes neutres, biréfringence et déphasage introduit par une lame biréfringente, lames demi onde et lames quart d’onde).

Action d’une lame biréfringente sur une lumière polarisée (cas d’une lumière polarisée rectiligne, cas d’une lumière polarisée circulaire, cas d’une lumière polarisée elliptique).

Evaluation

Une évaluation (environ 10 %) en fin de chaque semaine et une évaluation finale (environ 30 %) en fin du MOOC sur la totalité du contenu. Les apprenants qui ont totalement suivi le cours et qui ont obtenu une note globale supérieure à 60 % peuvent avoir un certificat de réussite de ce cours, selon les normes du cahier de charge. Si ce dernier le permet, on peut utiliser l’évaluation du MOOC pour une notation partielle (le pourcentage de l’évaluation du MOOC dans la filière sera défini ultérieurement) du module d'optique physique pour les étudiants de la filière SMP accréditée.

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Conditions d’utilisation

Conditions d’utilisation du cours :CC BY NC ND

Conditions d’utilisation des contenus produits par les apprenants :CC BY NC ND

Questions fréquentes

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Question 1 : Où puis-je trouver les démonstrations des formules du cours ?

Réponse 1 : Dans les documents pdf du support de cours.

Question 2 :Est-ce qu’il y’a des vidéos de quelques expériences de travaux pratiques ?

Réponse 2 : Oui, des vidéos d'activités pratiques sont disponibles pour quelques parties.