TABLES DES MATIÈRES DE LIVRES. Partie I Vibrations et mouvement ondulatoire... 1

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1 Références TABLES DES MATIÈRES DE LIVRES SERWAY, Raymond A. (1992). Physique III : optique et physique moderne, 3 e édition, Laval, Éditions Études Vivantes, 760 p. Table des matières Partie I Vibrations et mouvement ondulatoire Mouvement ondulatoire Introduction Types d'ondes Ondes planes progressives Superposition et interférence des ondes Vitesse des ondes se propageant le long de cordes Réflexion et transmission des ondes Ondes sinusoïdales Mouvement transversal Énergie transmise par des ondes sinusoïdales se propageant le long de cordes Équation d'onde linéaire Calculs des coefficients de réflexion et de transmission des ondes à la jonction de deux cordes tendues Puissances réfléchie et transmise Ondes sonores Vitesse des ondes sonores Vitesse du son dans un gaz Vitesse du son dans un solide Ondes sonores sinusoïdales Intensité des ondes sonores sinusoïdales Intensité en décibels Ondes sphériques et ondes planes Effet Doppler Observateur en mouvement et source immobile Source en mouvement et observateur immobile Source et observateur en mouvement Ondes de choc Superposition et ondes stationnaires Superposition et interférence d'ondes sinusoïdales Interférence des ondes sonores Ondes stationnaires Ondes stationnaires dans une corde fixée à ses deux extrémités Résonance Exemples de résonance Ondes stationnaires dans une colonne d'air SERWAY. Physique III : optique et physique moderne 1

2 3.6 Ondes stationnaires dans des tiges et des plaques Battements : interférence dans le temps Ondes complexes Essai La physique des instruments à vent (bois) Ondes électromagnétiques Notes biographiques James Clerk Maxwell ( ) Équations de Maxwell et découvertes de Hertz Ondes électromagnétiques planes Notes biographiques Heinrich Rudolf Hertz ( ) Preuve des équations 4.7 et Énergie et quantité de mouvement des ondes électromagnétiques Radiation provenant d'une surface infinie parcourue par un courant Production d'ondes électromagnétiques au moyen d'une antenne Spectre des ondes électromagnétiques Partie II Lumière et optique Lumière et lois de l'optique géométrique Nature de la lumière Mesures de la vitesse de la lumière Méthode de Römer Technique de Fizeau Notes biographiques Christian Huygens ( ) Principe de Huygens Rayon et approximation de l'optique géométrique Lois de la réflexion et de la réfraction sur des surfaces planes Réflexion Réfraction Indice de réfraction Dispersion et prismes Intensité lumineuse Réflexion interne totale Fibres optiques Application du principe de Huygens à la réflexion et à la réfraction Principe de Fermat Absorption de la lumière transmise Essai Les fibres optiques : le nec plus ultra des télécommunications Optique géométrique Définitions Source ponctuelle Rayon lumineux Faisceau lumineux Système optique Point objet Point image Images formées par les miroirs plans Images formées par les miroirs sphériques Miroir concave Position de l'image SERWAY. Physique III : optique et physique moderne 2

3 Grandissement d'un miroir Miroir convexe Foyers des miroirs Tracés des rayons Dioptres sphériques Calcul de la position de l'image Grandissement d'un dioptre Cas particulier du dioptre plan Lentilles minces Équation des lentilles minces Foyer et distance focale d'une lentille Image d'un point en dehors de l'axe et tracé des rayons Grandissement d'une lentille Association de lentilles minces Aberrations dans les lentilles Aberrations de sphéricité Aberrations chromatiques Appareil photographique Réglage de l'ouverture et temps d'exposition Profondeur de champ L'œil Structure de l'œil Formation des images et accommodation Emmétropie Presbytie Amétropies Loupe Microscope Lunette astronomique et télescope Interférence des ondes lumineuses Conditions d'interférence Expérience de Young Distribution d'intensité de la lumière dans l'expérience de Young Addition d'ondes au moyen des vecteurs de Fresnel Représentation de Fresnel pour deux sources cohérentes Figure d'interférence produite par trois fentes Interférence produite par N fentes Le réseau Déphasage produit par réflexion Interférence dans les pellicules minces Anneaux de Newton Interféromètre de Michelson Diffraction et polarisation Introduction au phénomène de diffraction Diffraction de Fraunhofer produite par une fente simple Intensité de la figure de diffraction produite par une fente simple Pouvoir séparateur d'une fente et d'une ouverture circulaire Pouvoir de résolution d'un réseau Diffraction des rayons X par des cristaux Polarisation des ondes lumineuses SERWAY. Physique III : optique et physique moderne 3

4 Polarisation par absorption sélective Polarisation par réflexion Polarisation par double réfraction Polarisation par diffusion Partie III Physique moderne Relativité restreinte Introduction Principe de relativité La vitesse de la lumière Expérience de Michelson-Morley Détails de l'expérience de Michelson-Morley Principe de relativité d'einstein Description des événements en relativité Notes biographiques Albert Einstein ( ) Simultanéité Relativité du temps (dilatation) Le «paradoxe» des jumeaux Relativité des longueurs (contraction) Transformation de Lorentz Transformation des vitesses Quantité de mouvement relativiste Énergie relativiste Confirmations et conséquences de la relativité Essai La renaissance de la relativité générale Principe d'équivalence d'einstein Décalage gravitationnel vers le rouge Déflexion de la lumière Décalage du périhélie Rayonnement gravitationnel Trous noirs Cosmologie Acceptation de la relativité générale Introduction à la physique quantique Notes biographiques Max Planck ( ) Rayonnement d'un corps noir et hypothèse de Planck Effet photoélectrique Effet Compton Dérivation du décalage de Compton Spectres atomiques Modèle quantique de l'atome de Bohr Notes biographiques Niels Bohr ( ) Principe de correspondance de Bohr Physique quantique Photons et ondes électromagnétiques Propriétés ondulatoires des particules Quantification du moment cinétique et modèle de Bohr L'expérience de Davisson-Germer SERWAY. Physique III : optique et physique moderne 4

5 11.3 Interférence des électrons Le microscope électronique Principe d'incertitude Introduction à la mécanique quantique Particule confinée dans une boîte Équation de Schrödinger La particule dans une boîte Particule dans un puits de hauteur finie Effet tunnel Applications de l'effet tunnel Diode tunnel Jonction Josephson Radioactivité alpha Microscope à effet tunnel ou STM (Scanning Tunelling Microscope) Oscillateur harmonique simple Particule confinée dans une boîte à trois dimensions Essai Le microscope à effet tunnel Physique atomique Premiers modèles atomiques L'atome d'hydrogène Nombre quantique magnétique de spin Fonctions d'onde de l'atome hydrogène Nombres quantiques Nombre quantique orbital Nombre quantique magnétique orbital Spin électronique Notes biographiques Wolfgang Pauli ( ) Principe d'exclusion et tableau périodique Configuration électronique des éléments Spectre atomique : visible et rayons X Spectre de rayons X Transitions atomiques Lasers et holographie Holographie Fluorescence et phosphorescence Essai Le laser et ses applications Principes du laser Phénomènes optiques non linéaires Holographie Autres applications Liaisons chimiques : molécules et solides Liaisons entre les atomes (molécules) Liaison ionique Liaison covalente Liaison hydrogène Liaisons de Van der Waals Énergie et spectres des molécules Mouvement de rotation d'une molécule Mouvement de vibration des molécules Spectres moléculaires SERWAY. Physique III : optique et physique moderne 5

6 13.3 Cohésion des solides Solides ioniques Cristaux covalents Solides métalliques Théorie des bandes des solides Théorie des électrons libres des métaux Conduction dans les métaux, les isolants et les semi-conducteurs Métaux Isolants Semi-conducteurs Semi-conducteurs dopés Dispositifs semi-conducteurs Jonction p-n Transistor à jonction Circuit intégré Essai Conversion photovoltaïque Structure nucléaire Propriétés des noyaux Charge et masse Taille des noyaux Stabilité du noyau Spin nucléaire et moment magnétique Énergie de liaison Modèles nucléaires Modèle de la goutte liquide Modèle en couches Notes biographiques Marie Curie ( ) Modèle collectif Radioactivité Processus de désintégration Désintégration alpha Notes biographiques Enrico Fermi ( ) Désintégration bêta Datation par le carbone Désintégration gamma Radioactivité naturelle Réactions nucléaires Applications de la physique nucléaire Interactions mettant en cause des neutrons Fission nucléaire Réacteurs nucléaires Réglage de l'énergie des neutrons Capture des neutrons Réglage du niveau de puissance Sécurité et élimination des déchets Fusion nucléaire Réacteurs à fusion Confinement à l'aide de champs magnétiques Confinement inertiel Fusion à froid (?) Dégradation de la matière par irradiation SERWAY. Physique III : optique et physique moderne 6

7 15.6 Détecteurs de radiations Applications des radiations Traçage Analyse par activation Physique des particules et cosmologie Introduction Les interactions (forces) fondamentales de la nature Positons et autres antiparticules Les mésons et les débuts de la physique des particules Classification des particules Hadrons Notes biographiques Richard P. Feynman ( ) Leptons Lois de conservation Nombre baryonique Nombre leptonique Particules étranges et étrangeté Les octets Les quarks Le modèle original des quarks Charme et autres développements récents Le modèle standard La filière cosmique Observation du rayonnement issu de la boule de feu primordiale Autres preuves de l'expansion de l'univers Notes biographiques George Gamov ( ) L'univers continuera-t-il toujours son expansion? La masse manquante de l'univers (?) Problèmes et perspectives Annexes A Tableaux B Notions mathématiques C Calcul du déplacement en fonction de la vitesse D Cinématique au moyen du calcul différentiel et intégral E Tableau périodique des éléments F Prix Nobel Ce document est tiré du site les Outils Pédagogiques Utiles en Sciences (OPUS). Chaire CRSNG/Alcan pour les femmes en sciences et génie au Québec Dernière mise à jour : 5 mai 2003 SERWAY. Physique III : optique et physique moderne 7

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