Objectifs par rapport aux acquis d'apprentissage du programme

• Maîtriser les connaissances fondamentales (théoriques et méthodologiques) en sciences et en sciences de l'ingénieur pour résoudre des problèmes impliquant ces disciplines.
• Identifier, décrire et expliquer les principes scientifiques et mathématiques fondamentaux.
• Maîtriser les techniques de laboratoire : expérimentation, mesure, suivi de protocole, sécurité.
• Choisir et appliquer avec rigueur les connaissances, méthodes et outils en sciences et en sciences de l'ingénieur pour résoudre des problèmes impliquant ces disciplines.
• Collaborer, travailler en équipe.
• Interagir efficacement avec d'autres étudiants pour réaliser un travail commun.
• Communiquer de manière structurée - oralement et par écrit, en français et en anglais - des informations claires, précises, argumentées.
• Argumenter et convaincre, tant à l'oral qu'à l'écrit, vis-à-vis d'un client, des enseignants et des jurys.
• Utiliser plusieurs modes de communication écrite et graphique : texte, tableau, équation, esquisse, plan, graphique, ...
• Présenter des résultats d'analyse ou d'expérience dans des rapports de laboratoires.
• Faire preuve de rigueur et d'autonomie dans son parcours de formation.
• Se connaître, s'autoévaluer et développer des stratégies d'apprentissage appropriées.
• Développer sa curiosité scientifique et son ouverture d'esprit.

Acquis d'apprentissage de l'UE

Maîtriser les concepts de la physique dans le domaine des phénomènes ondulatoires, de la relativité restreinte, de la physique quantique et de la physique nucléaire ;
Identifier et expliquer les caractéristiques des ondes ;
Décrire l'effet Doppler ;
Utiliser l'analyse de Fourier pour décomposer une onde ;
Etablir l'équation d'ondes électromagnétiques à partir des équations de Maxwell et en tirer les conséquences ;
Expliquer l'origine du rayonnement électromagnétique ;
Décrire le spectre électromagnétique ;
Expliquer les méthodes permettant de polariser un rayonnement électromagnétique ;
Enoncer, expliquer et justifier mathématiquement les manifestations physiques associées à la superposition d'ondes cohérentes : interférences, diffraction, ondes stationnaires, battements,...

Expliquer de manière simple les limites de la physique classique ;
Enoncer les postulats de la relativité restreinte ;
Etablir et discuter les expressions fondamentales de la relativité restreinte ;
Décrire à l'aide du formalisme de la mécanique ondulatoire à une dimension le comportement des particules matérielles en présence d'un potentiel constant, d'un puits de potentiel infini, et d'une barrière de potentiel, ainsi que l'effet tunnel ;
Décrire les étapes menant à la solution de l'équation de Schrödinger pour l'atome d'hydrogène ;
Expliquer les mécanismes de désintégrations radioactives, de fission et de fusion nucléaires ;
Décrire les modèles nucléaires ;
D'utiliser les tables de masses atomiques et de temps de demi-vie ;
Appliquer les notions théoriques dans des exercices et les TP.
 

Contenu de l'UE : descriptif et cohérence pédagogique

AA Phénomènes ondulatoires et Physique moderne

Ondulatoire : Généralités ; Superposition et décomposition ; Effet Doppler ; Ondes électromagnétiques - spectre électromagnétique ; Polarisation ; Optique cristalline ; Diffraction et interférences.

Relativité restreinte : historique (expérience de Michelson-Morley), cinématique (transformations de Lorentz, relativité de l'espace et du temps, paradoxe des jumeaux, effet Doppler, transformation des vitesses et accélérations), relativité du champ électromagnétique, dynamique (relativité de la masse, énergie totale, équivalence masse-énergie), espace de Minkowski.
 
Introduction à la mécanique quantique et physique atomique : bases expérimentales, quantification, dualité, équation de Schrödinger, problèmes à 1D, potentiel central, moment cinétique, atome d'hydrogène.

Physique nucléaire : radioactivité, propriétés du noyau, force nucléaire, modèles nucléaires, stabilité, désintégrations, familles radioactives, datation, fission, fusion.
 

Compétences préalables

Physique et Mathématiques de base