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Responsable(s) Jean-Sébastien Closson-Duquette, André Bordeleau

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Jean-Sébastien Closson-Duquette, André Bordeleau


PLAN DE COURS

Automne 2021
PHY335 : Physique des ondes (4 crédits)





Préalables
Programme(s) : 7622, 7625, 7921
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    CTN248    
             
Programme(s) : 7065, 7070, 7084, 7086, 7095, 7365, 7483, 7485, 7495, 7610, 7883, 7885
             
  Profils(s) : Tous profils, Administration, Informatique, Production, Reseaux  
             
    ING150    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8 100,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours

Acquérir les concepts de base et les techniques mathématiques associés à l'étude de certains phénomènes de la propagation des ondes, en particulier ceux de l'acoustique et de l'optique.

Ondes et phénomènes oscillatoires. Mouvement harmonique simple. Oscillations. Mouvement ondulatoire. Acoustique : Nature et propagation du son, transmission du son (absorption, réflexion, réfraction). Optique : Nature et propagation de la lumière, transmission de la lumière, principe d'Huygens et de Fermat, réflexion et réfraction d'ondes planes-sphériques sur des surfaces planes-sphériques, absorption. Lentilles minces et épaisses. Interférences, diffraction, et polarisation. Applications : instruments d'optiques, fibres optiques, holographie, laser, filtres interférentiels, cristaux liquides.

Séances de laboratoire et exercices reliés à des applications en ingénierie.

Note sur les préalables : un seul des deux préalables est requis, soit ING150 (sauf pour les étudiants en génie mécanique) OU CTN248 (pour les étudiants en génie de la construction)




Objectifs du cours

Fournir à l’étudiant certaines connaissances fondamentales de physique, jugées nécessaires à une formation technologique avancée.

Familiariser l’étudiant avec les concepts de base et les techniques mathématiques associées à l’étude de certains phénomènes de la propagation des ondes, en particulier ceux de l’acoustique et de l’optique.

Rendre l’étudiant capable d’analyser certains phénomènes des domaines de la physique mentionnés ci-dessus.

Présenter à l’étudiant, à chaque fois que cela est possible, un aperçu des possibilités d’applications technologiques des phénomènes et propriétés étudiés.




Stratégies pédagogiques

Trois heures et demie de cours magistral par semaine. De nombreux exemples seront faits en classe pour permettre aux étudiants de bien assimiler la théorie et les techniques présentées au cours.

Trois heures sont consacrées à l’analyse de problèmes et d’applications pertinentes. L’étudiant est alors en mesure d’évaluer objectivement son degré d’acquisition des connaissances et d’y apporter les correctifs appropriés.

L’étudiant est, par ailleurs, amené à compléter son apprentissage par des séances de laboratoire qui se font à l’extérieur des heures de contact avec l’enseignant. Au nombre de trois, ces laboratoires permettent à l’étudiant et à ses collègues (le travail se fait en équipe) d’affiner sa compréhension des concepts suivants :

  • le mouvement harmonique simple;
  • le comportement d’un système optique;
  • la polarisation de la lumière et le comportement de celle-ci en réflexion et en transmission.



Utilisation d’appareils électroniques

Pour obtenir de l’information sur l’utilisation de la calculatrice TI-Nspire CAS, on peut visiter le site :

http://seg.etsmtl.ca/nspire/COURS/NspirePhysique.pdf

La syntaxe de diverses commandes utiles en physique est présentée dans le document. Deux études de cas y sont aussi présentées, dont une illustrant la modélisation et la solution d’un problème en optique géométrique.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 09:00 - 12:00 Laboratoire
Vendredi 13:30 - 17:00 Activité de cours
02 Mercredi 09:00 - 12:00 Laboratoire
Jeudi 09:00 - 12:30 Activité de cours
03 Mardi 09:00 - 12:30 Activité de cours
Jeudi 13:30 - 16:30 Laboratoire
04 Lundi 09:00 - 12:00 Laboratoire
Vendredi 09:00 - 12:30 Activité de cours
05 Lundi 13:30 - 17:00 Activité de cours
Mercredi 13:30 - 16:30 Laboratoire
06 Mercredi 18:00 - 21:00 Laboratoire
Vendredi 18:00 - 21:30 Activité de cours
08 Mardi 18:00 - 21:00 Laboratoire
Jeudi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Jean-Sébastien Closson-Duquette Activité de cours Jean-Sebastien.C-Duquette@etsmtl.ca B-2542
01 Jean-Sébastien Closson-Duquette Laboratoire Jean-Sebastien.C-Duquette@etsmtl.ca B-2542
02 Jean-Sébastien Closson-Duquette Activité de cours Jean-Sebastien.C-Duquette@etsmtl.ca B-2542
02 Jean-Sébastien Closson-Duquette Laboratoire Jean-Sebastien.C-Duquette@etsmtl.ca B-2542
03 Xavier Daxhelet Activité de cours Xavier.Daxhelet@etsmtl.ca B-2108
03 Abdas Salam Bajamgnigni Gbambie Laboratoire Abdas-Salam.Bajamgnigni-Gbambie@etsmtl.ca B-2522
04 Gérald Paquin Activité de cours Gerald.Paquin@etsmtl.ca B-2108
04 Gérald Paquin Laboratoire Gerald.Paquin@etsmtl.ca B-2108
05 Oscar Boyadjian Laboratoire Oscar.Boyadjian@etsmtl.ca B-2420
06 Abdas Salam Bajamgnigni Gbambie Activité de cours Abdas-Salam.Bajamgnigni-Gbambie@etsmtl.ca B-2522
06 Abdas Salam Bajamgnigni Gbambie Laboratoire Abdas-Salam.Bajamgnigni-Gbambie@etsmtl.ca B-2522
08 Sandryne David Activité de cours Sandryne.David@etsmtl.ca
08 Sandryne David Laboratoire Sandryne.David@etsmtl.ca
08 Abdas Salam Bajamgnigni Gbambie Laboratoire Abdas-Salam.Bajamgnigni-Gbambie@etsmtl.ca B-2522



Cours

La matière couverte est la même pour tous les enseignant-e-s. L’ordre dans lequel elle est présentée peut cependant être différent.

COURS MATIÈRE HEURE
Bloc A
(4 cours)
Ondes et vibration Équation du MHS, Superposition de MHS, Ondes planes et sphériques, Équation d’onde et fonction d’onde, vitesse de propagation, puissance, ondes progressives, impédance, réflexion et transmission, ondes stationnaires, modes normaux. Volet calcul symbolique : objectifs 1) à 4). 12
Bloc B
(1.5 cours)
Acoustique Ondes sonores : nature et propagation, intensité, battement, effet Doppler. Volet calcul symbolique : objectifs 1), 2) et 6). 4.5
Bloc C
(2.5 cours)
Optique géométrique Interfaces planes, indice de réfraction, lois de réflexion et de transmission. Interfaces courbes : dioptres sphériques, miroirs sphériques, lentilles minces et épaisses. Systèmes optiques. Volet calcul symbolique : objectifs 1) et 5). 7.5
Bloc D
(2 cours)
Nature et propagation de la lumière Ondes électromagnétiques, Équations de Maxwell, pression de radiation, effet Doppler. Volet calcul symbolique : objectifs 5) et 6). 6
Bloc E
(3 cours)
Interférence et polarisation Polarisation : Lumière polarisée et non polarisée, degré de polarisation, coefficients de Fresnel en amplitude et en intensité. Interférence : principes généraux, fentes de Young, films minces, interféromètre de Michelson. Volet calcul symbolique : objectifs 1), 2), 5) et 6). 9
Total 39



Laboratoires et travaux pratiques

Trois heures de travail pratique par semaine (total 36 heures).

Les activités de laboratoire se déroulent à l'extérieur des périodes inscrites à l'horaire pour le cours ou les travaux pratiques. L'étudiante ou l'étudiant doit prévoir une certaine disponibilité pour ces travaux d'équipe obligatoires qui ont lieu durant la session.




Utilisation d'outils d'ingénierie

S.O.




Évaluation
  Gr. 01 Gr. 02 Gr. 03 Gr. 04 Gr. 05  Gr. 06 Gr. 08

2 examens :

25 % par examen

5 OCT

9 NOV

6 OCT

10 NOV

7 OCT

3 NOV

27 SEP

1er NOV

6 OCT

10 NOV

6 OCT

29 OCT

5 OCT

9 NOV

Devoir(s) et/ou Quiz(s)

et/ou Exercices notés

et 3 laboratoires 

25 % 

Pondération spécifiée en classe

Examen Final :

25 %

Semaine des examens finaux

 

Concernant les examens :

  • Documentation permise : Une feuille recto verso de 8 1/2"x11".

  • Les examens intra sont d'une durée de deux (2) heures, et l'examen final dure trois (3) heures.

  • L'examen final porte sur le Bloc B et le Bloc E.

  • Tous les examens et laboratoires ont lieu en présence.




Dates des examens intra
# Intra Groupe(s) Date
1 1, 8 5 octobre 2021
1 2, 5, 6 6 octobre 2021
1 3 7 octobre 2021
1 4 27 septembre 2021
2 1, 8 9 novembre 2021
2 2, 5 10 novembre 2021
2 3 3 novembre 2021
2 4 1 novembre 2021
2 6 29 octobre 2021



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.



Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Pour tous les groupes, sauf le groupe 4.

P. PARADIS et A. BORDELEAU. Notes de cours PHY335, PHYSIQUE DES ONDES

Tome 1 : Notes de cours révisées en août 2021

Tome 2 : Notes de cours révisées en août 2021

Les notes de cours sont disponibles à la Librairie Coop ÉTS

Pour le groupe 04

A. ST-AMAND et M. Boulé Physique des ondes, 3e édition, Université du Québec, École de technologie supérieure, 2016. (Notez que la 2e édition est obsolète)




Ouvrages de références

H. BENSON, Physique III : Ondes, optique et physique moderne, 4e édition,  Éditions du Renouveau pédagogique, 2009.

E. M. PURCELL; F. S. CRAWFORD, Cours de physique, Vol 3, Paris, Dunod, 1998

E. HECHT, Optique, 4e édition, Pearson Education, France, 2005

E. HECHT, Optics, 4e édition, Addison Wesley, 2002

R. CHAMPEAU, R. CARPENTIER, Ondes lumineuses, De Boeck, Bruxelles, 2009

D. ROYER, E. DIEULESAINT, Onde élastiques dans les solides, Tome 1, Paris, 1996

A. CHAIGNE, Ondes acoustiques, École polytechnique, France, 2003

G. BOISCLAIR et J. PAGÉ, Guide des sciences expérimentales, 3e édition,  Éditions du Renouveau pédagogique, 2004

J.P. PROVOST, G. VALLÉE, Les maths en physique, 3e édition, Dunod, Paris, 2011




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/course/view.php?id=98