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Libres Savoirs >> Physique
Responsables :

Emmanuel Fort
  
François Ramaz
  


Centre de Recherche

Niveau : 2e année

Langue du cours : Français

Période : tronc commun

Nombre d'heures : 101

Crédits ECTS : 6,5
OPT Optique et image - Optique et matière
Ressources Pédagogiques :
Cours : 30 h - Travaux dirigés : 10 h - Préceptorat : 8 h - Travaux pratiques : 52,5 h

Objectifs


  • Maîtriser les fondements et les aspects technologiques de l'optique
  • Apprendre des concepts, outils, méthodes utilisables dans de nombreux domaines
  • Avoir un bagage pour comprendre les dernières avancées et pour pouvoir innover
  • Etre à l'aise dans un contexte industriel et dans un contexte académique
  • Aimer l'optique après le cours


Contenu

Le cours d'optique est divisé en 2 parties égales :

  1. Optique & images qui aborde les notions :

    • Cohérence et d'interférence (temporelles, spatiales et à ondes multiples)
    • Spectroscopie (de Fourier et directe)
    • Optique géométrique
    • Photométrie
    • Sources de lumières (corps noir)
    • Détecteurs (signaux & bruits)
    • Propagation & diffraction (principe de Huygens-Fresnel, ondes planes, champ proche & lointain, diffraction par une fente, ouverture circulaire ou un réseau)
    • Optique de Fourier & relation objet-image (éclairage cohérent & incohérent, montage 4f, filtrage, limite de diffraction)
    • Holographie

  2. Optique & matière qui traite des notions :

    • Ondes électromagnétiques dans les milieux linéaires, non-linéaires & anisotropes
    • Equations de Maxwell microscopiques & macroscopiques, conservation de l'énergie, ondes aux interfaces (coefficients de Fresnel)
    • Optique anisotrope (surface des indices, ellipsoïde des indices, applications)
    • Optique non-linéaire (accord de phase, génération de seconde harmoniques, ...)
    • Coefficients d'Einstein
    • Laser (pompage, cavité, condition d'oscillation, gain, applications)

Travaux dirigés

Les séances de travaux dirigés portent sur :

  • Optique géométrique
  • Phénomènes d'interférences
  • Détection et bruit
  • Eclairage cohérent
  • Eclairage incohérent
  • Couches minces
  • Plasmons de surface
  • Milieux anisotropes
  • Génération du second harmonique

Préceptorats

Les 4 séances de préceptorat portent sur les thèmes :

  • Spectroscopies comparées
  • Microscopies
  • Imagerie Multi-onde
  • Lasers

Travaux pratiques

Les TP sont organisés en deux sessions de 8 demi-journées chacune. Trois manipulations seront effectuées lors de chaque session. La durée usuelle d'une manipulation est de 2 à 3 demi-journées. Sur l'ensemble des TP, chaque binôme abordera quatre thématiques :

  • Spectroscopies interférentielles
  • Lasers
  • Diffraction et filtrages des fréquences spatiales
  • Modulation de la lumière et détection synchrone

en effectuant une manipulation parmi celles proposées.
Les deux séances "libres" restantes seront consacrées à des manipulations choisies parmi toutes les manipulations.

Niveau requis : Connaissance des équations de Maxwell (dans le vide et dans un milieu homogène), vecteurs de Poynting, équation de d'Alembert, optique géométrique, notion sur les ondes (longueur d'onde, nombre d'onde, fréquence, ...), vitesse de la lumière, indice de réfraction, transformée de Fourier, onde planes.

Modalités d'évaluation : Cours : examen écrit - TP : oral et comptes-rendus.

Dernière mise à jour : mardi 4 juillet 2017

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