Langue
d'enseignement
Français
Préalables
Ce cours suppose acquises les notions de mathématiques et de physique telles qu'enseignées dans les cours LEPL1101, LEPL1102, LEPL1105 , LEPL1201 et LEPL1202
Le(s) prérequis de cette Unité d’enseignement (UE) sont précisés
à la fin de cette fiche, en regard des programmes/formations qui
proposent cette UE.
Thèmes abordés
Le cours aborde la physique des ondes, avec un accent particulier mis sur les ondes électromagnétiques. Il débute par l'établissement des équations de Maxwell et se poursuit par la dérivation de l'équation d'ondes à partir de celles-ci (ou à partir des équations de la mécanique), en en présentant les solutions générales. Il s'attache ensuite à décrire les propriétés des ondes (longueur d'onde, vitesse, effet Doppler, polarisation,...), puis examine le comportement des ondes à l'interface entre deux corps (équations de Snell et de Fresnel). Il étudie ensuite les phénomènes d'interférence et de diffraction en faisant usage d'une notation des champs sous forme complexe, puis aborde les ondes stationnaires et la notion de paquet d'ondes. Il se termine par l'étude de la génération des ondes électromagnétiques (antennes et dipôles oscillants).
Acquis
d'apprentissage
A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de : |
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Contribution du cours au référentiel du programme:
Eu égard au référentiel AA du programme « Bachelier en Sciences de l'Ingénieur, orientation ingénieur civil », ce cours contribue au développement, à l'acquisition et à l'évaluation des acquis d'apprentissage
suivants :
- AA 1.1
- AA 2.7
- AA 3.2
- AA 4.2, 4.5
Acquis d'apprentissage spécifiques au cours:
Plus précisément, au terme du cours, l'étudiant sera capable de :
- d'écrire les équations de Maxwell pour le champ électromagnétique et d'en expliquer les différents termes;
- d'établir l'équation d'ondes à partir des principes de base de la physique classique (équations de Maxwell et équations de Newton), et de donner la forme générale de la solution pour une onde électromagnétique ou mécanique;
- d'identifier les caractéristiques d'une onde périodique (fréquence, longueur d'onde, vitesse) et les conséquences de l'effet Doppler sur celles¿ci;
- d'énoncer les polarisations possibles pour divers types d'ondes et de représenter une onde plane de polarisation donnée par une expression mathématique appropriée;
- d'énoncer, expliquer et justifier mathématiquement les manifestations des phénomènes de réfraction et de réflexion, et les manifestations physiques associées à la superposition spatiale d'ondes cohérentes: interférences entre sources multiples ponctuelles ou étendues (dans l'approximation de Fraunhofer), diffraction, ondes stationnaires, battements;
- d'expliquer de manière simple l'origine du rayonnement électromagnétique et calculer l'intensité du rayonnement à distance d'une source élémentaire;
- d'expliquer de manière simple les limites de la physique classique et de l'origine de la physique quantique;
- d'utiliser les expressions mathématiques des phénomènes abordés au cours pour résoudre numériquement des petits problèmes mettant en jeu ces phénomènes; de mettre certains de ces phénomènes en évidence expérimentalement et en mesurer les caractéristiques de base.
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La contribution de cette UE au développement et à la maîtrise des
compétences et acquis du (des) programme(s) est accessible à la fin de
cette fiche, dans la partie « Programmes/formations proposant
cette unité d’enseignement (UE) ».
Contenu
Ondes
o Courant de déplacement à approche intégrée des phénomènes électromagnétiques ;
o Les équations de Maxwell et l'équation d'onde;
o Solutions de l'équation d'onde; ondes mécaniques ;
o Polarisation; réflexion et réfraction ;
o Interférences ;
o Diffraction ;
o Ondes stationnaires et paquets d'ondes ;
o Rayonnement électromagnétique et antennes.
Méthodes d'enseignement
- Cours magistraux (CM).
- Apprentissage en groupes par exercices (APE), par problèmes (APP) ou laboratoire (LABO).
Modes d'évaluation
des acquis des étudiants
Examen écrit en session à l'issue du quadrimestre; une interrogation de mi-quadrimestre est organisée pour permettre une évaluation intermédiaire; une présentation publique de leur travail (APP ou LABO) par des groupes tirés au sort est également planifiée au début de certains cours magistraux.
Les étudiants disposent pour ces examen et interrogation d'un formulaire établi par les enseignants et disponible sur le site du cours.
Ressources
en ligne
Moodle
Faculté ou entité
en charge
BTCI
Cette unité d'enseignement n'est pas dispensée en 2018-2019