Ondes, optique et physique moderne

Ondes, optique et physique moderne (tome 3)......Page 6
Copyright......Page 7
Avant-propos......Page 8
Nouveautés de la 5 édition......Page 9
Des outils pédagogiques éprouvés......Page 13
Les aides pédagogiques......Page 15
Remerciements......Page 17
Sommaire......Page 19
Table des matières......Page 20
CHAPITRE 1: Les oscillations......Page 25
1.1 L’oscillation harmonique simple......Page 27
1.2 Le système bloc-ressort......Page 31
1.3 L’énergie dans un mouvement harmonique simple......Page 38
1.4 Les pendules......Page 41
1.5 Les oscillations amorties......Page 44
1.6 Les oscillations forcées et la résonance......Page 47
Sujet connexe: Autant en emporte le vent: l’effondrement du pont de Tacoma Narrows......Page 49
CHAPITRE 2: Les ondes mécaniques......Page 65
2.1 Les caractéristiques des ondes......Page 68
2.2 La vitesse d’une onde dépend du milieu......Page 71
2.3 Les ondes progressives......Page 73
2.4 Les ondes sinusoïdales progressives......Page 75
2.5 La réflexion et la transmission......Page 80
2.6 La superposition d’ondes......Page 82
2.7 L’interférence d’ondes sinusoïdales......Page 85
2.8 Les ondes stationnaires......Page 88
2.9 Les ondes stationnaires résonantes sur une corde......Page 89
2.10 Les fonctions d’onde sont les solutions d’une équation d’onde......Page 94
2.11 La propagation de l’énergie sur une corde......Page 96
2.12 L’équation d’onde d’une corde......Page 98
CHAPITRE 3: Le son......Page 111
3.1 La nature des ondes sonores......Page 113
3.2 Les ondes sonores stationnaires résonantes......Page 118
Sujet connexe: La parole et l’ouïe......Page 123
3.3 L’effet Doppler......Page 126
Méthode de résolution......Page 128
3.4 Les battements......Page 130
3.5 L’intensité du son......Page 132
3.6 Les ondes sonores: notions avancées......Page 135
3.7 Les séries de Fourier......Page 138
CHAPITRE 4: La lumière, la réflexion et la réfraction......Page 147
4.1 Le modèle électromagnétique......Page 149
4.2 Le spectre électromagnétique......Page 156
4.3 Le principe de Huygens......Page 160
Aperçu historique: Le principe de Huygens......Page 163
4.4 La réflexion et la réfraction des ondes......Page 164
4.5 L’optique géométrique......Page 166
4.6 La réflexion et la réfraction en optique géométrique......Page 167
4.7 La réflexion totale interne......Page 172
4.8 Le prisme et la dispersion......Page 175
Aperçu historique: L’expérience du prisme de Newton......Page 178
Sujet connexe: L’arc-en-ciel......Page 180
4.9 La formation d’images par réflexion et par réfraction......Page 182
4.10 Le miroir plan......Page 188
4.11 Les miroirs sphériques......Page 190
4.12 La vitesse de la lumière......Page 199
CHAPITRE 5: Les lentilles et les instruments optiques......Page 213
5.1 Les propriétés des lentilles......Page 215
5.2 Les dioptres sphériques et la formule des opticiens......Page 221
5.3 Les lentilles minces......Page 229
Méthode de résolution: Système de deux lentilles......Page 233
5.4 Le grossissement angulaire des instruments optiques......Page 236
5.5 La loupe......Page 238
5.6 Le microscope composé......Page 241
5.7 Le télescope......Page 244
Aperçu historique: L’évolution des télescopes......Page 247
5.8 L’œil......Page 249
Sujet connexe: Les lentilles cornéennes......Page 259
CHAPITRE 6: L’optique ondulatoire (Partie 1)......Page 269
6.1 L’interférence......Page 271
6.3 L’expérience de Young......Page 276
6.4 L’amplitude de l’onde et l’intensité lumineuse dans l’expérience de Young......Page 281
6.5 Les pellicules minces......Page 283
Méthode de résolution......Page 287
6.6 L’interféromètre de Michelson......Page 293
6.7 La cohérence......Page 295
Aperçu historique: Les deux théories de la lumière......Page 297
CHAPITRE 7: L’optique ondulatoire (Partie 2)......Page 309
7.1 La diffraction......Page 311
7.2 La figure de diffraction produite par une fente simple......Page 317
7.3 Le critère de Rayleigh......Page 322
7.4 Les réseaux de diffraction......Page 325
7.5 Les fentes multiples......Page 328
7.6 L’intensité de la figure de diffraction produite par une fente simple......Page 333
7.7 Le pouvoir de résolution d’un réseau......Page 335
7.8 La diffraction des rayons X......Page 336
7.9 La polarisation......Page 338
Sujet connexe: L’holographie......Page 345
CHAPITRE 8: La relativité restreinte......Page 359
8.1 L’indétectable éther......Page 361
Aperçu historique: L’effondrement du concept d’éther......Page 362
8.2 La covariance......Page 364
8.3 Les deux postulats d’Einstein......Page 366
8.4 Les méthodes de mesure......Page 368
8.5 La relativité de la simultanéité......Page 370
8.6 La dilatation du temps......Page 372
8.7 La contraction des longueurs......Page 377
8.8 L’effet Doppler relativiste......Page 380
8.9 Le «paradoxe» des jumeaux......Page 381
8.10 La transformation de Lorentz......Page 384
8.11 La formulation de la transformation de Lorentz......Page 387
8.12 L’addition relativiste des vitesses......Page 388
8.13 Le «paradoxe» de la perche et de la grange......Page 389
8.14 La quantité de mouvement et l’énergie......Page 390
8.15 La relativité et l’électromagnétisme......Page 395
CHAPITRE 9: Les débuts de la théorie quantique......Page 405
9.1 La spectroscopie......Page 407
9.2 Le rayonnement du corps noir......Page 410
9.3 L’effet photoélectrique......Page 418
9.4 L’effet Compton......Page 426
9.5 Les spectres de raies......Page 430
9.6 Les mod¨les atomiques classiques......Page 432
9.7 Le modèle de Bohr pour l’atome à un seul électron......Page 435
Sujet connexe: Comment un photon excite-t-il la rétine?......Page 443
9.8 La dualité onde-particule de la lumière......Page 446
9.9 Le principe de correspondance de Bohr......Page 448
Sujet connexe: Les lasers......Page 449
CHAPITRE 10: La mécanique quantique......Page 463
10.1 Les ondes de Broglie......Page 465
10.2 La diffraction des électrons......Page 467
10.3 Le paquet d’ondes......Page 473
10.4 L’équation d’onde de Schrödinger......Page 475
10.5 La fonction d’onde......Page 477
10.6 Applications de la mécanique quantique......Page 479
10.7 Le principe d’incertitude de Heisenberg......Page 487
10.8 La réduction du paquet d’ondes......Page 491
10.9 La dualité onde-particule......Page 493
Sujet connexe: Les microscopes électroniques......Page 494
CHAPITRE 11: Atomes et solides......Page 505
11.1 Les nombres quantiques de l’atome d’hydrogène......Page 507
11.2 Les fonctions d’onde de l’atome d’hydrogène......Page 509
11.3 Le spin......Page 512
11.4 Les atomes à plusieurs électrons......Page 513
11.5 Les rayons X et les travaux de Moseley sur le numéro atomique......Page 514
11.6 Le principe d’exclusion de Pauli et le tableau périodique......Page 517
11.7 Les moments magnétiques......Page 520
11.8 La théorie des bandes d’énergie dans les solides......Page 522
11.9 Les dispositifs semi-conducteurs......Page 526
Sujet connexe: La supraconductivité......Page 531
CHAPITRE 12: La physique nucléaire......Page 543
12.1 La structure du noyau......Page 545
12.2 La force nucléaire, l’énergie de liaison et la stabilité du noyau......Page 550
12.3 La radioactivité......Page 556
12.4 Le rythme de désintégration radioactive......Page 563
12.5 Les dangers des émissions radioactives et la radioprotection......Page 569
12.6 Les réactions nucléaires......Page 573
Sujet connexe: La médecine nucléaire......Page 575
12.7 La fission......Page 579
Aperçu historique: L’erreur concernant le prix Nobel de Fermi......Page 581
12.8 La fusion......Page 582
Sujet connexe: Les réacteurs nucléaires......Page 583
CHAPITRE 13: Les particules élémentaires......Page 597
13.1 L’antimatière......Page 599
13.2 Les forces d’échange......Page 600
13.3 La classification des particules......Page 604
13.4 La symétrie et les lois de conservation......Page 607
13.5 Le groupe SU(3) et les quarks......Page 609
13.7 Les théories de jauge......Page 612
13.8 L’interaction électrofaible......Page 615
13.9 Les nouveaux quarks......Page 617
13.10 La chromodynamique quantique......Page 619
13.11 La grande théorie unifiée......Page 620
A. Unités SI......Page 622
B. Rappels de mathématiques......Page 623
C. Rappels de calcul différentiel et intégral......Page 626
D. Tableau périodique des éléments......Page 628
E. Table des isotopes les plus abondants......Page 629
Réponses aux exercices et aux problèmes......Page 636
Sources des photographies......Page 648
Index......Page 650