Vibrations, Ondes et Optique

Abstract

Le présent polycopié porte sur les mouvements oscillatoires, les phénomènes de propagation et les phénomènes optiques. Il est particulièrement destiné aux étudiants de deuxième année universitaire en sciences de la matière (SM), notamment en licence de Chimie, concernés par le module "Vibrations, Ondes et Optique" à l’université de Chlef. Ce document rassemble toute la matière des notes de cours, ainsi que quelques exercices corrigés. Il a été préparé pour atténuer le maximum les difficultés inscrites dans le langage scientifique tout en conservant la rigueur exigée. Par ailleurs, il donne à l'étudiant des points de repère et les bases fondamentales de la physique. Ce polycopié est structuré en huit chapitres : La première partie (chapitres 1 à 4), traite des vibrations mécaniques en se concentrant sur les oscillateurs linéaires, leurs conditions d’oscillation et le formalisme de Lagrange. Elle aborde les notions de degré de liberté et de coordonnées généralisées, en se limitant aux oscillations linéaires de faible amplitude. L’étude porte sur des systèmes à un ou deux degrés de liberté, dont les équations de mouvement sont linéaires, permettant d’analyser des phénomènes comme la résonance et d’examiner les vibrations libres et forcées, avec ou sans amortissement. La deuxième partie (chapitres 5 et 6) est traite des ondes mécaniques en introduisant les notions fondamentales de leur propagation. L’étude commence par les ondes transversales sur une corde, abordant l’équation d’onde d’Alembert, la solution sinusoïdale, la vitesse de l’onde et de la particule, ainsi que l’impédance. Elle se termine par l’analyse des coefficients de réflexion et de transmission dans des milieux finis. Enfin, les ondes élastiques dans les milieux continus et les ondes acoustiques dans les fluides sont explorées. Enfin, la troisième partie (chapitres 7 et 8) est porte sur l’optique géométrique et les instruments d’optique. Elle traite de la réfraction, de la réflexion, de la dispersion et de la formation des images, ainsi que de dispositifs tels que le prisme. L’étude inclut également la construction des images dans un système optique centré pour mieux comprendre les principes fondamentaux de l’optique, tels que les dioptres, les miroirs et lentilles minces.