Optique géométrique

La lumière et l'optique ondulatoire1. La nature ondulatoire de la lumièreDans les situations courantes, la lumière se propage en ligne droite, comme en témoignent les rais de lumière que l'on peut voir se former derrière un volet percé d'un trou et éclairé par le soleil. Un faisceau lumineux étendu semble pouvoir être découpé en une infinité de rayons lumineux rectilignes, si le milieu est homogène. C'est la base de l'optique géométrique. Toutefois, cette propriété est mise en défaut dans certaines situations expérimentales, comme l'avait observé Francesco Grimaldi (1618-1663) qui découvrit le phénomène de diffraction au XVIIe siècle (? chapitre 5). Thomas Young (1773-1829) puis Augustin Fresnel (1788-1827) montrèrent au début du XIXe siècle que la lumière doit être décrite comme une onde. La lumière peut alors, dans une certaine mesure, contourner les objets opaques, de la même manière que le son peut se propager derrière des obstacles. La description ondulatoire de la lumière diffère fondamentalement de celle proposée dans le cadre de l'optique géométrique, et permet de comprendre de nouveaux phénomènes, en particulier les interférences (? chapitres 2, 3 et 4) et la diffraction (? chapitre 5). Elle affecte aussi la propagation dans les fibres optiques (? chapitre 9).On sait aujourd'hui que cette onde est de nature électromagnétique, et l'optique ondulatoire peut être considérée comme une partie de l'électromagnétisme. À ce titre, pour étudier la propagation de la lumière, il faut en toute rigueur considérer le champ électrique et le champ magnétique qui la composent; ces champs sont représentés par des vecteurs. Toutefois, ce caractère vectoriel ne joue pas un rôle important dans toutes les situations et l'on peut étudier bon nombre de problèmes optiques en ne le prenant pas en compte, c'est-à-dire en assimilant la lumière à une onde scalaire.

Rédiger un texte sous LaTeX ? Cela devient simple avec ce livre, grâce à une présentation progressive et méthodique de ce langage réputé complexe. LaTeX, langage très largement utilisé par les scientifiques, a su séduire de nombreuses communautés d'utilisateurs. Même si son abord est réputé difficile, l'auteur s'appuie sur son expérience d'enseignant et propose un livre qui s'adresse vraiment aux étudiants qui souhaitent débuter dans ce logiciel. Il traite, à un niveau élémentaire, des fonctionnalités de base de LaTeX : comment démarrer, la conception de tables, la mise en page élémentaire, les tables des matières, les chapitres et sections, la construction d'un index, l'écriture des mathématiques, les notes marginales, etc. l'inclusion des figures. Il présente également quelques applications originales, comme la conception de QR codes ou l'écriture de formules de chimie. Il propose de nombreux exercices entièrement corrigés, qui permettent de s'entrainer sur les subtilités de LaTeX.

Extrait de l'avant-proposPourquoi?À l'heure des moteurs de recherche et des excellentes encyclopédies collaboratives en ligne, pourquoi consulter (et a fortiori pourquoi écrire) un dictionnaire de physique? La réponse est multiple. D'une part, il est fréquent d'avoir besoin de définitions synthétiques de termes ou de concepts, utilisant des notations homogènes. D'autre part, l'utilisation régulière des outils que nous venons de citer révèle qu'il est parfois difficile de faire le tri parmi les multiples résultats d'une requête sur un moteur de recherche, et qu'il est tout aussi difficile de trancher entre plusieurs définitions qui semblent contradictoires. Ensuite, ces outils ne permettent pas, en général, d'estimer l'autorité scientifique de l'auteur ni la pertinence de l'information trouvée. Enfin, on pourrait évoquer le simple goût du papier, le plaisir d'une page tournée, la promenade du regard et la possibilité de découvertes fortuites.Pour qui?Cet ouvrage a été écrit pour des étudiants de premier cycle universitaire, en Licence ou en Classes préparatoires aux Grandes Écoles, avec quelques prolongements destinés à des étudiants de Master. Il devrait aussi pouvoir intéresser les étudiants préparant les concours d'enseignement (CAPES et agrégation de sciences physiques), ainsi que les enseignants en physique. Les personnes désireuses de se rafraîchir la mémoire sur des concepts oubliés pourraient aussi lui trouver un intérêt. Enfin, nous espérons que le simple curieux puisse prendre quelque plaisir à sa lecture. L'intérêt que pourra y trouver le lecteur dépendra sans doute de sa formation, de son niveau et de ses goûts personnels, et nous avons choisi de ne faire figurer aucune indication de niveau de difficulté en regard des définitions, pour laisser ouvertes les perspectives de découvertes inattendues.Nos choixCet ouvrage reflète en partie les biais thématiques des auteurs, leur formation et leurs goûts. Nous avons essayé de minimiser ce biais et de présenter une vue équilibrée des différents domaines de la physique auxquels sont confrontés les étudiants en sciences au niveau L1 à L3. Toutefois, la physique s'étend vers de nombreuses autres disciplines - la chimie, l'électronique, l'ingénierie, les mathématiques - avec lesquelles les frontières sont parfois floues, et nous avons dû décider arbitrairement des limites de ce dictionnaire. En particulier, l'électronique n'est que peu représentée, nous n'avons fait figurer que les concepts de base et quelques montages très classiques, passages obligés des cours d'introduction à la discipline. De même, la physico-chimie n'est abordée que dans les cas où un point de vue de physicien peut être adopté franchement. Quant aux mathématiques, les définitions s'y rapportant sont données pour leur utilité dans le cadre de la physique et ne prétendent pas remplacer un dictionnaire de mathématiques. Enfin, de nombreux termes techniques ont été écartés, afin de garder à cet ouvrage une certaine légèreté et une certaine cohérence.

Résumé : Cet ouvrage a été conçu pour faciliter les révisions en rassemblant les idées-clés. Il est écrit de façon simple (comme des fiches de synthèse), facilitant la lecture, la compréhension et l'assimilation. Les éléments importants sont mis en avant afin de faciliter la mémorisation et la synthèse, et des focus permettent de préciser ou d'enrichir les notions de base. Les schémas aident à la compréhension des notions complexes et donnent une vision d'ensemble.