REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE ...
V.H hebdomadaire. Coeff. Crédits. Mode d'évaluation. 14-16 sem. C. TD. TP .....
états classiques, espace des phases Postulat de base Hypothèse ergodique ......
la semaine suivante, une séance sur un sujet choisi par l'enseignant ou par les ...
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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE LENSEIGNEMENT SUPERIEUR
ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
Canevas de mise en conformité
Offre de formation
L.M.D.
LICENCE ACADEMIQUE
2015 - 2016
EtablissementFaculté / InstitutDépartementUniversité Badji Mokhtar AnnabaSciencesPhysique
DomaineFilièreSpécialitéSciences de la MatièrePhysiquePhysique Fondamentale
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II Fiche d organisation semestrielle des enseignements de la spécialité (S5 et S6)
(y inclure les annexes des arrêtés des socles communs du domaine et de la filière)
Semestre 5
Unité d EnseignementVHSV.H hebdomadaireCoeffCréditsMode d'évaluation14-16 semCTDTPAutresCCEFUE fondamentaleUEF5 (O/P)225h9h6h1020Mécanique Quantique II67h303h1h303633%67%Physique Statistique67h303h1h303633%67%Relativité Restreinte45h1h301h302433%67%Méthodes mathématiques pour la physique45h1h301h302433%67%UE méthodologie90h3h3h4850%50%UEM5.1(O/P)Une matière à choisir parmi:Ondes Electromagnétiques45h1h301h302450%50%Physique des Semi-conducteursMéthodes ExpérimentalesUEM5.2 (O/P)
Une matière à choisir parmi:Physique Numérique45h1h301h302450%50%Analyse des DonnéesUE découverteUED5 (O/P)Une matière à choisir parmi:22h301h3011Les énergies22h301h3011100%BiophysiquePhysique des particulesGéométrie différentielleAcoustiqueProcédés didactiquesUE transversaleUET5 (O/P)15h1h11Anglais Scientifique 115h1h11100%Total Semestre 5352h3014h307h303h1630 Semestre 6
Unité dEnseignementVHSV.H hebdomadaireCoeffCréditsMode d'évaluation14-16 semCTDTPAutresCCEFUE fondamentalesUEF6 (O/P)202h307h306h918Physique du Solide67h303h1h303633%67%Physique Nucléaire45h1h301h302433%67%Transfert de Chaleur45h1h301h302433%67%Physique Atomique45h1h301h302433%67%UE méthodologie45h3h48UEM6.1(O/P)Une matière à choisir parmi:TP Physique Nucléaire22h301h302450%50%TP PhysiqueAtomiqueUEM6.2 (O/P)Une matière à choisir parmi:TP Physique du Solide22h301h302450%50%TP Optique PhysiqueUE découverte45h3h33UED6.1(O/P)Une matière à choisir parmi:Ethique et Déontologie22h301h3011UED6.2 (O/P)Une matière à choisir parmi:Laser22h301h3022100%Physique des PlasmasNanotechnologieOptoélectroniquePhotopile SolaireNouveaux MatériauxUE transversaleUET6 (O/P)15h1h11Anglais Scientifique 215h1h11100%Total Semestre 6307h3011h306h6h1730 Récapitulatif global de la formation :(indiquer le VH global séparé en cours, TD,TP
pour les 06 semestres denseignement, pour les différents types dUE)
UE
VHUEFUEMUEDUETTotalCours765135157,51751232.5TD495-45-540TP-375--375Travail personnel----Autre (préciser)----Total1260510202,51752147.5Crédits11247138180% en crédits pour chaque UE62.2%26.1%7.2%4.5%100%
III - Programme détaillé par matière des semestres S5 et S6
(1 fiche détaillée par matière)
(tous les champs sont à renseigner obligatoirement)
Semestre :5
Unité denseignement : Fondamentale
Matière : Mécanique Quantique II
Crédits : 6
Coefficient : 3
Objectifs de lenseignement
L'objectif de ce module est de remettre à jour et approfondir les connaissances en mécanique quantique acquises en S4.
Connaissances préalables recommandées
Mécanique quantique (S4)
Contenu de la matière :
Chapitre 1: Rappels
Postulats de la mécanique quantique
Chapitre 2: Les moments cinétiques
Théorie générale
Moments cinétiques orbitaux, harmoniques sphériques
Moment cinétique de spin ½
Composition de moments cinétiques. Coefficients de Clebsh-Gordon
Chapitre 3: Le potentiel central
Etats liés.
Atome d'hydrogène Etats de diffusion
Méthode variationnelle
Chapitre 4: Méthodes d'approximations
Perturbations stationnaires: cas non-dégénéré
Perturbations stationnaires: cas dégénéré
Chapitre 5 : Diffusion élastique par un potentiel centrale
Lexpérience et la section efficace
Etats de diffusion et amplitude de diffusion
Méthode des ondes partielles : le déphasage
Le théorème optique
Matrice de diffusion et approximation de Born
Mode dévaluation : Continu : 33% ; Examen final : 66%
Références bibliographiques
C. Cohen-Tannoudji et al.,Mécanique Quantique, Editions Hermann (1997).
J.L. Basdevant, Mécanique Quantique, Ecole Polytechnique (2006).
R. Feynman, Mécanique Quantique, Dunod (2014).
A. Messiah, Mécanique Quantique, Dunod (2003).
Semestre :5
Unité denseignement : Fondamentale
Matière : Physique Statistique
Crédits : 6
Coefficient : 3
Objectifs de lenseignement
Faire acquérir aux étudiants lutilisation des méthodes statistiques en physique, les familiariser avec les notions de particules discernables et indiscernables, de macro état et de micro états. Etudier les ensembles de Gibbs et quelques applications : modélisation de systèmes physique, étude quantique, limite classique.
Connaissances préalables recommandées
Mécanique classique Mécanique quantique .
Contenu de la matière :
Chapitre 1: Eléments de base
Introduction aux méthodes statistiques :marche au hasard, moyennes et déviations standards
Particules discernables et indiscernables, systèmes à N particules, micro états, macro états
Micro états classiques, espace des phases Postulat de base Hypothèse ergodique
Chapitre 2: Ensemble micro-canonique
Equiprobabilité des états microscopiques d'un système isolé. L'entropie statistique.
Paradoxe de Gibbs. Limite thermodynamique. Lien avec le deuxième principe de la thermodynamique.
Chapitre 3: Ensemble canonique
Facteur de Boltzmann. Fonction de partition et énergie libre. Energie moyenne et fluctuations. Théorème d'équipartition. Applications à des systèmes de particules sans interactions.
Chapitre 4: Ensemble grand canonique
Grand potentiel thermodynamique. Statistique de Bose-Einstein. Statistique de Fermi-Dirac. Gaz parfait de Bose. Le rayonnement du corps noir. Gaz parfait de Fermi à température nulle. Modèle de Debye-Einstein pour les phonons. Paramagnétisme.
Chapitre 5: Applications
Rayonnement du Corps Noir
Mode dévaluation : Continu : 33% ; Examen final : 66%
Références bibliographiques
M. Le Bellac, Thermodynamique Statistique, Dunod (2001).
W. Greiner et al.,Thermodynamique et mécanique statistique,Springer (1999).
Semestre :5
Unité denseignement : Fondamentale
Matière : Relativité Restreinte
Crédits : 4
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
Après la mécanique quantique, létudiant découvre lautre grande théorie du 20ième siècle. Introduction des concepts de repère dinertie, despace-temps à quatre dimensions, de cône de lumière, de quadrivecteur. Equivalence masse-énergie, unification des champs électrique et magnétique : tenseur champ électromagnétique.
Connaissances préalables recommandées
Mécanique classique Théorie électromagnétique
Contenu de la matière :
Chapitre 1: Historique (1 h 30)
Rôles de léther : milieu de propagation des ondes E.M et repère absolu.
Expériences de Michelson & Morley.
Chapitre 2: Cinématique relativiste (4 h 30)
Postulats. Transformation de Lorentz : Contraction des longueurs, dilatation du temps.
Transformation des vitesses . Application : Aberration de la lumière. Univers de Minkowski. Cône de lumière. Quadrivecteurs. Temps propre.
Applications : Effet Doppler relativiste.
Chapitre 3: Dynamique relativiste (6 h)
Rappels : dynamique newtonienne.
Impulsion et Energie : Quadrivecteur Impulsion-Energie. Equations de la dynamique relativiste. Application au photon. Equivalence masse-énergie.
Interactions entre particules. Effet Compton. Effet Tcherenkov.
Chapitre 4: Electromagnétisme (6 h)
Rappel des lois de lélectromagnétisme.
Invariance des lois de lélectromagnétisme : Relation entre les quadrivecteurs potentiel et courant. Le tenseur champ électromagnétique.
Mode dévaluation : Continu : 33% ; Examen final : 66%
Références bibliographiques
J. Hladik et al.,Introduction à la relativité restreinte, Dunod (2007).
L. Landau et al.,Théorie des champs, Ellipses (1998).
J.D. Jackson, Electrodynamique classique, Dunod (2001).
B. Di Bartolo, Classicaltheory of electromagnetism, World Scientific (2003).
W. Greiner, Classicalelectrodynamics, Springer (1998).
Semestre :5
Unité denseignement : Fondamentale
Matière : Méthodes Mathématiques pour la physique
Crédits :4
Coefficient :2
Objectifs de lenseignement
L'objectif de ce cours est de présenter un certain nombre de méthodes mathématiques nécessaires à une bonne formation en physique. Il ne s'agit pas de "recettes" à appliquer aveuglément, mais d'outils mathématiques dont il importe de bien maîtriser le maniement.
Connaissances préalables recommandées
Mathématiques (S1-S4)
Contenu de la matière :
Chapitre 1: Les fonctions eulériennes bêta et gamma. (6 heures)
Propriétés -formule de Stirling-formule de duplication-formule des compléments- Dérivée logarithmique de la fonction gamma. Fonction gamma incomplète.
Chapitre 2: Les fonctions de Bessel. (9 heures)
Résolution de léquation différentielle de Bessel Les fonctions de Bessel de première espèce, de Neumann, de Hankel de première et deuxième espèce. Relations de récurrence-Forme intégrale-. Les fonctions de Bessel dindice entier, demi entier- Les fonctions de Bessel modifiées. Développement en série des fonctions de Bessel. Application des fonctions de Bessel.
Chapitre 3: Fonction erreur et intégrales de Fresnel. (1 heure30)
Définition-Représentation intégrale-Développement en série-développement asymptotique.
Chapitre 4: Exponentielle intégrale, sinus intégral, cosinus intégral. (1 heure30)
Définition-Représentation intégrale-Développement en série-développement asymptotique
Chapitre 5: Les polynômes orthogonaux. (9 heures)
Propriétés générales-Formules de récurrence-Identité de Christoffel Darboux- Zéros des polynômes orthogonaux- Fonction génératrice- Les polynômes de Legendre, de Laguerre, dHermite, de Tchebychev. Définitions, orthogonalité, relations de récurrence. Développement dune fonction en série des polynômes orthogonaux.
Chapitre 6: Les fonctions hypergéométriques. (9 heures)
Résolution des équations de type hypergéométrique et hypergéométrique dégénérée- Représentation intégrale-Relations de récurrence- Représentation de quelques fonctions spéciales à laide des fonctions hypergéométriques.
Mode dévaluation : Continu : 33% ; Examen final : 66%
Références bibliographiques
L. Schwartz, Méthodes mathématiques pour la physique, Editions Hermann (1997).
J.M. Bony, Méthodes mathématiques pour les sciences physiques, Ecole Polytechnique (2003).
W. Appel, Mathématiques pour la physique, H&K (2008).
Semestre :5
Unité denseignement : Méthodologie
Matière : Ondes Electromagnétiques
Crédits : 4
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
Le contenu de cette matière, faisant suite aux lois d'électromagnétisme enseignées en S2 et S4, permet à létudiant dacquérir les notions relatives à la propagation des ondes électromagnétiques dans les milieux isotropes, anisotropes et dans les différents milieux linéaires ou guidés.
Connaissances préalables recommandées
Théorie électromagnétique (S2 S4) .
Contenu de la matière :
Chapitre 1: Propagation des ondes électromagnétiques dans les différents milieux isotropes (le vide, les diélectriques, les conducteurs, les plasmas...).
Chapitre 2: Propagation des ondes électromagnétiques dans les milieux anisotropes.
Chapitre 3: Propagation des ondes électromagnétiques dans les milieux non linéaires.
Chapitre 4:Propagation des ondes électromagnétiques dans les milieux guidés (guides d'ondes linéaires, plan , cylindriques, creux et fibres optiques.
Mode dévaluation : Continu : 50% ; Examen final : 50%
Références bibliographiques
G. Dubost, Propagation des ondes électromagnétiques, Masson (1995).
P. Rosnet, Eléments de propagation électromagnétique, Ellipses (2002).
Semestre :5
Unité denseignement : Méthodologie
Matière : Physique des Semi-Conducteurs
Crédits : 4
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
Ce cours est destiné à expliquer le fonctionnement physique des composants électroniques qui ont été étudiés et mis en oeuvre à l'occasion du cours et des TP d'électronique ; il décrit brièvement les éléments de la technologie de fabrication de ces composants et des circuits intégrés.
Connaissances préalables recommandées
Contenu de la matière :
1- Définition des semi-conducteurs, définition par rapport à la conductivité
- Variation de la résistivité en fonction de la température - Définition par rapport aux bandes dénergies. -Les différentes formes du semi conducteurs-Structure cristalline des semi-conducteurs
2- Techniques de dopage
- Diffusion thermique
- Implantation ionique.
3- Jonction PN
Définition
- Différents types de jonctions
- Jonction PN à léquilibre,
-Jonction PN polarisée
-Jonction fortement polarisée en inverse, effet Zener, effet davalanche.
4- Quelques applications de la jonction PN, redressement, commutation, Autres types de jonctions. Les cellules solaires, diode Schottky, photodiodes, diodes électroluminescentes, diodes lasers, introduction aux transistors.
Mode dévaluation : Continu : 50% ; Examen final : 50%
Références bibliographiques
Physique des semi-conducteurs et composants électroniques, H. Mathieu, Ed. DUNOD.
Physique des semi-conducteurs et des composants électroniques problèmes résolus, H. Mathieu, Ed. DUNOD.
Composants à semi-conducteurs : de la physique du Solide aux transistors, O. Bonnaud, Ellipses.
Semestre : 5
Unité denseignement : Méthodologie
Matière : Méthodes Expérimentales
Crédits : 4
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
Lobjet de cette matière est d'introduire les méthodes expérimentales scientifiques ainsi que les instruments fréquemment utilisés en sciences expérimentales.
Connaissances préalables recommandées
Contenu de la matière :
Historique et épistémologie : Définition moderne ; Hpothèse de Duhem-Quine ; Expérience qualitative préalable
Principes : Contrôle des paramètres et tests d'hypothèses ; Protocole expérimental ;
Analyse de données expérimentales : Erreurs et incertitudes statistiques ; Distributions de probabilités
Instruments fréquemment utilisés en sciences expérimentales : Microscopie ; Analyse structurale ; Analyse chimique ; Essais mécaniques
Mode dévaluation : Continu : 50% ; Examen final : 50%
Références bibliographiques
Semestre : 5
Unité denseignement : Méthodologie
Matière : Physique Numérique
Crédits : 4
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
Lobjet de cette matière est de concevoir et détudier des méthodes de résolution de certains problèmes mathématiques, en général issus de la modélisation de problèmes réels", et dont on cherche à calculer la solution à laide dun ordinateur.
Connaissances préalables recommandées
Informatique générale.
Contenu de la matière :
Chapitre 1 : Interpolation polynômiale dune fonction (7h30)
Interpolation polynômiale de Lagrange, de Newton par les différences divisées. Cas dun partage régulier : les différences finies progressives, régressives et centrales : formules de Gregory-Newton, de Gauss, Bessel, Everett
Chapitre 2 : La meilleure approximation (3h)
Meilleure approximation polynômiale continue et discrète au sens des moindres carrés. Meilleure approximation trigonométrique dune fonction périodique.
Chapitre 3 : Résolution numérique des équations différentielles à conditions initiales (7h30)
Le problème de Cauchy- Méthodes analytiques de résolution approchée (Série de Taylor-Méthode de Picard). Méthodes numériques de résolution dune équation dordre un, dun système déquations du premier ordre, déquation dordre supérieur à un. Méthodes de Runge-Kutta- Les méthodes à pas multiples explicites et implicites- Méthode de prédiction-correction
Chapitre 4 : Résolution des systèmes déquations linéaires. (7h30)
Les méthodes directes (méthodes de Gauss-Jordan, méthode de Choleski pour une matrice symétrique et définie positive, méthode du gradient)- Les méthodes itératives (Partitionnement de la matrice du système-Méthodes de Jacobi, de relaxation) Conditionnement dune matrice- Propagation de lerreur lors de la résolution dun système mal conditionné.
Mode dévaluation : Continu : 50% ; Examen final : 50%
Références bibliographiques
G. Jean-Philippe, Méthodes numériques, EDP Sciences (2012).
A. Quarteroni et al., Méthodes numériques, Springer (2006).
Semestre :5
Unité denseignement :Méthodologie
Matière : Analyse de Données
Crédits : 4
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
Ce cours doit donner aux étudiants les bases pratiques de l'analyse de données réelles. L'accent est missur les contraintes posées par les données, aussi bien dans le choix des représentations graphiques que dans celui des tests statistiques appropriés.
Connaissances préalables recommandées
Informatique générale.
Contenu de la matière :
Chapitre 1 : Introduction
Chapitre 2 : Variables aléatoires et lois de probabilité
Chapitre 3 : Statistiques descriptives, estimation et intervalles de confiance
Chapitre 4 : Tests de comparaison de moyennes et de proportions
Mode dévaluation : Continu : 50% ; Examen final : 50%
Références bibliographiques
SAPORTA G. : Probabilités, analyse des données et statistique. 3 ème édition (Technip, 2011)
TENENHAUS M. : Statistique. Méthodes pour décrire, expliquer et prévoir (Dunod, 2010)
LEBART L., MORINEAU A., PIRON M. : Statistique exploratoire multidimensionnelle (Dunod, 4ème édition, 2006)
Semestre :5
Unité denseignement : Découverte
Matière :Les Energies
Crédits :1
Coefficient :1
Objectifs de lenseignement
Le but de cetenseignementest de dispenser une formation sur les énergies. La formation vise à donnerun panorama aussi large que possible sur les différentesformesdénergies. Elle vise essentiellement à informer surlétat des connaissancesen la matière.
Connaissances préalables recommandées
Physique générale.
Contenu de la matière :
Chapitre 1: Généralités et concepts de base
Chapitre 2: Les différentes sources dénergie
Chapitre 3: Les équivalences des unités énergétiques
Chapitre 4: Productions et consommations mondiales dénergies, réserves et prévisions
Chapitre 5: Les sources dénergie en Algérie.
Mode dévaluation :Examen final : 100%
Références bibliographiques
Semestre :5
Unité denseignement : Découverte
Matière : Biophysique
Crédits :1
Coefficient :1
Objectifs de lenseignement
Cetenseignementdoitpermettre à létudiantdacquérir les connaissancesluipermettant de comprendre les lois, concepts, propriétésapplicables aux agents physiques, et les éléments de physique technologique indispensables à limageriemédicale.
Connaissances préalables recommandées
Physique générale.
Contenu de la matière :
Radiationsionisantes : physique des rayons X
1. Rappels :électricité, électronique ; Structure de la matière ;
2. Production des rayons X et des faisceauxdélectrons ;
3. Transformations radioactives ;spectreélectromagnétique ;
4. Détection des rayonnementsionisants ;
5. Propriétésgénérales des rayons X rayonsgamma, scintigraphie, SPECT PET, notion
de demi-vie.
6. Interactions avec la matière ;composanteenvironnementale ;
7. Biophysiquesensorielle : vision, audition ;
8. Biophysique de la circulation.
Radioprotection etradiobiologie
9. Grandeurs et unitésdosimétriques, distribution de la dose dans un faisceau de Rx ;
10. Radiobiologie, facteurs de risque,
11. Radioprotection ;Législationen radioprotection.
Mode dévaluation : Examen final : 100%
Références bibliographiques
A. Aurengo et al., Biophysique, Editions Lavoisier.
J. Hladik, La biophysique, Presses Universitaires de France
Semestre :5
Unité denseignement : Découverte
Matière : Physique des particules
Crédits : 1
Coefficient : 1
Objectifs de lenseignement
Cestunbrefaperçusur les catégories de particules et les différents types dinteractions (avec les complémentsthéoriquesspécifiques à la physique des particulesélémentaires), et sur la structure des particules.
Connaissances préalables recommandées: Mécanique quantique.
Contenu de la matière :
1. Introduction
- Rappel sur les différents types de collisions ; la réaction.
- Les donnéesexpérimentales (section efficace, distribution angulaire....)
2. Les différents types de particulesetleursspécificités
- Bosons de jauge
- Leptons
- Hadrons
3. Les différents types dinteractions
- Les quatre types, et leurssymétriesassociés : interaction gravitationnelle, interaction électromagnétique, interaction faible et interaction forte
- Les lois de conservation universellesouspécifiques
- Unification des forces
4. Notion de spectroscopiehadronique : introduction au modèle des quarks, les symétries de saveur, de couleur.
5. Quelquesexemples de processus : Les processusleptoniques, semi leptoniques, hadroniques.
Mode dévaluation : Examen final : 100%
Références bibliographiques
Auger et al. (NEPAL), Voyage au coeur de la matière, Belin-C.N.R.S. éditions, Paris, 2002.
G. Chanfray& G. Smadja, Les Particulesetleurssymétries, Masson, Paris, 1997.
Close, Asymétrie : la beauté du diable, EDP-Sciences, 2001.
M. Cribier, M. Spiro & D Vignau, La Lumière des neutrinos, Seuil, Paris, 1995.
M. Crozon, Quand le ciel nous bombarde, Vuibert, Paris, 2005.
B. Diu, Les Théoriesmeurentaussi, Odile Jacob, Paris, 2008.
M. Felden, Aux frontières de l'Univers, Ellipses, 2005.
M. Jacob, Au coeur de la matière, Odile Jacob, Paris, 2001.Biophysique, Editions Lavoisier.
Semestre :5
Unité denseignement : Découverte
Matière : Géométrie différentielle
Crédits : 1
Coefficient : 1
Objectifs de lenseignement
Cestunbrefaperçusur les catégories de particules et les différents types dinteractions (avec les complémentsthéoriquesspécifiques à la physique des particulesélémentaires), et sur la structure des particules.
Connaissances préalables recommandées: Mécanique quantique.
Contenu de la matière :
Préliminaires
Sous-variétés
Variétés
Formesdifférentielles, formule de Stokes
Calculdifférentiel de Lie
Groupes de Lie
Mode dévaluation : Examen final : 100%
Références bibliographiques
C. Doss-Bachelet, Géométriedifférentielle, Ellipses (2002).
Semestre :5
Unité denseignement : Découverte
Matière : Acoustique
Crédits : 1
Coefficient : 1
Objectifs de lenseignement
Traitement des nuisancessonores (réduction du bruit à la source, traitement des locaux...).
Connaissances préalables recommandées:Physique générale.
Contenu de la matière :
1- Rappels sur les oscillations etrésonance
2- Le son et les sources sonores
-Nature des phénomènessonores
-Les sonsmusicaux
-Génération des ondes, sources
-Les ondesultrasonores
3- Propriétés de londeacoustique
-Pressionacoustique
-La cavitation
-Puissance etintensité
-Le décibel
-Décroissancegéométriqueet absorption
-Interférences
-Réflexionet transmission
-Diffraction et diffusion
4- Les ultrasonset le diagnostic médical
-Le faisceauultrason
-Le coefficient datténuation
-Echographie
-Effet Doppler
-Mesure des vitesses de flux sanguin
-Densimétrieosseuse
5- Les ondessonoresdans la prospection etlindustrie
-La prospection sismique
-La détection sous-marine
-Recherche des défauts le microscope acoustique
-La sonochimie
-La thermoacoustiquesur les différents types de collisions ; la réaction.
- Les donnéesexpérimentales (section efficace, distribution angulaire....).
Mode dévaluation : Examen final : 100%
Références bibliographiques
M. Bruneau, Fundamentals of acoustics, Wiley-ISTE (2006).
Semestre :5
Unité denseignement : Découverte
Matière : Procédés didactiques
Crédits : 1
Coefficient : 1
Objectifs de lenseignement
Un accent tout particulier sera missur les cinqobjectifssuivants :
1. S'initier aux pratiquesd'enseignementet à l'exercice du métier denseignant.
2. Réfléchirsur les pratiquesd'enseignementetleurcontexte.
3. Concevoir, planifieretévaluer des pratiquesd'enseignement et d'apprentissage.
4. Travaillerenéquipeetanimer un groupe.
5. Comprendreetanalyserl'institutionscolaire et sesacteurs.
Connaissances préalables recommandées:Notions de base de physique et des différents concepts et unemaîtrise de la langue française.
Contenu de la matière :
1- Introduction :
- Définition, champs etobjets
- Didactiqueet sciences humaines, didactique et pédagogie, didactique et psychologie, didactique et psychologiesociale, didactique et épistémologie.
2- Les concepts clés
- Le triangle didactique
- La transposition didactique
- Les conceptions / les représentations des élèves
- Lobstacledidactiqueetlobjectif-obstacle
-Le contratdidactique
- La séquencedidactique / exemple de situation problème
3- Missions de lenseignant :
4- Enseigner, expliquer, convaincre : comment aider les changementsconceptuels des apprenants ? Outilsetmoyensutilisés.
5- Etude des situations didactiques.
6- Méthodologie de rechercheendidactique :Recherchedocumentaire et bibliographique
7- Préparation dun coursetsaprésentation.
Mode dévaluation : Examen final : 100%
Références bibliographiques
M. Bruneau, Aster. Didactiqueet histoire des sciences, éditions INRP, 1986, n°5.
L. Viennot,Raisonneren physique, éditions De Boeck, 1996.
W. Harlen, Enseigner les sciences, comment faire ? Le Pommier, 2004.
M. Develayet al., La didactique des sciences, Paris, PUF, « Quesais-je ».
Semestre :5
Unité denseignement : Transversale
Matière : Anglais Scientifique 1
Crédits :1
Coefficient :1
Objectifs de lenseignement
Amélioration de la compétence linguistique générale sur le plan de la compréhension et de l'expression, et l'acquisition du vocabulaire spécialisé.
Connaissances préalables recommandées
Anglais général.
Contenu de la matière :
1) Rappels de grammaire portés essentiellement sur les prépositions, les articles définis et indéfinis.
2) Des textes seront proposés sur :
La théorie cinétique des gaz
La relativité
Ondes et particules
Loptique
Eléments de physique statistique
Chaque texte devra être remis à létudiant, une semaine au moins, avant la séance pour lui permettre de le préparer sans le traduire. Lenseignant en fera, lors de la séance prévue à cet effet, une présentation en introduisant les termes techniques. Ensuite il sera demandé à létudiant dexpliquer le contenu et den résumer, selon ses termes et sous forme écrite, le texte. Enfin un exercice sur le thème sera proposé de préférence un exercice déjà traité dans le cours dédié. Lobjectif nétant pas de résoudre lexercice mais den comprendre le contenu et dêtre capable de formuler la solution en langue anglaise.
Mode dévaluation :Examen final : 100%
Semestre :6
Unité denseignement : Fondamentale
Matière : Physique du Solide
Crédits : 6
Coefficient : 3
Objectifs de lenseignement
Introduction à la physique de létat solide. Etude des concepts de base de létat solide. Initiation aux principales propriétés.
Connaissances préalables recommandées: Mécanique quantique Physique statistique (S5)
Contenu de la matière :
Chapitre 1: CRISTALLOGRAPHIE
Structure Cristalline: motif et réseau, maille, réseau cristallin, plans réticulaires et indices de Miller, symétrie cristalline, exemples. Diffraction cristalline : réflexion des RX (loi de Bragg), diffraction par un réseau cristallin, réseau réciproque, facteur de structure, méthodes expérimentales. Liaison cristalline : définition (cohésion du cristal), cristaux de gaz neutres, cristaux ioniques, cristaux covalents, cristaux métalliques.
Chapitre 2: PROPRIETES MECANIQUES ELASTICITE
Définition, tenseur de déformation, tenseur de contraintes, loi de Hooke, corps isotrope, corps cristallin, ondes élastiques.
Chapitre 3: VIBRATIONS ET PROPRIETES THERMIQUES DES ATOMES DU RESEAU
Vibrations du réseau cristallin : chaine unidimensionnelle datomes identiques, chaine unidimensionnelle datomes différents, réseau tridimensionnelle, modes de vibration, phonons. Propriétés thermiques du solide : théorie classique, modèle dEinstein, modèle de Debye, conductivité thermique.
Chapitre 4: ELECTRONS DANS LE SOLIDE
Electrons libres : modèle de Drude, modèle de Fermi-Dirac, gaz délectrons libres à 3D, Cv dun gaz délectrons, conductivité électrique (loi dOhm), mouvement dans un champ magnétique, effet Hall. Electrons dans un potentiel périodique : modèle des électrons presque libres, théorie des bandes, fonction de Bloch, masse effective. Semi-conducteurs : nature des porteurs de charges, conductivité intrinsèque, conductivité extrinsèque.
Chapitre 5: DIELECTRIQUES
Champs électriques, polarisation, mécanisme de la polarisation, ferroélectricité, piézoélectricité, anti ferroélectricité.
Chapitre 6: MAGNETISME
Moment dipolaire magnétique, diamagnétisme, paramagnétisme, ferromagnétisme, antiferromagnétisme, ferrimagnétisme.
Mode dévaluation : Continu : 33% ; Examen final : 66%
Références bibliographiques
C. Kittel, Physique de l'état solide, Dunod (2007).
N.W. Ashcroft et N.D. Mermin, Physique des Solides, EDP Sciences (2002).
Semestre :6
Unité denseignement : Fondamentale
Matière : Physique Nucléaire
Crédits : 4
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
Introduction à la physique du noyau atomique.
Connaissances préalables recommandées:
Mécanique quantique
Contenu de la matière :
Chapitre 1: LE NOYAU ATOMIQUE (4h30)
Structure du noyau
Énergie de liaison nucléaire
Le modèle de la goutte liquide
Chapitre 2: REACTIONS NUCLEAIRES (7h30)
Présentation générale
Énergétique des réactions nucléaires
Le modèle du noyau composé
Chapitre 3: RADIOACTIVITE (7h30)
Les différents types de radioactivité
Lois de décroissance Quelques applications
Dosimétrie.
Radioprotection
Chapitre 4: LENERGIE NUCLEAIRE (3h)
Fission nucléaire
Réacteurs nucléaires
La fusion
Mode dévaluation : Continu : 33% ; Examen final : 66%
Références bibliographiques
D. Blanc, Précis de physique nucléaire, Dunod (2004).
K. Krane, Introductorynuclearphysics, John Wiley& Sons (1987).
W. Greiner, Nuclearmodels, Springer (1996).
W.N. Greenwood et al., An introduction to nuclearphysics, Cambridge (2001).
Semestre :6
Unité denseignement : Fondamentale
Matière : Transfert de Chaleur
Crédits : 4
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
Permettre aux étudiants de maitriser les différents phénomènes de transport qui sont souvent liés et dacquérir les notions fondamentales pour ces phénomènes. Lobjectif de cette matière est de présenter le phénomène de transmission de la chaleur et détudier avec un peu plus de détails les modes de transfert : conduction et convection.
Connaissances préalables recommandées: Phénomènes de transport
Contenu de la matière :
Chapitre 1 : Transmission de la chaleur
Introduction à la conduction
Introduction au rayonnement thermique
Introduction à la convection
Combinaison des trois mécanismes de transfert
Analogie électrique
Conditions aux limites en conduction
Systèmes dunités et conversion
Chapitre 2 : La conduction
Point de vue macroscopique
Les mathématiques nécessaires
Concepts fondamentaux
Léquation générale de la conduction
Résistance thermique de contact
Méthodes générales analytiques de résolution
Plaque plane (le mur)
Cylindre creux
Sphères concentriques Corps en série
Chapitre 3 : La convection
Généralités
Couches limites en transfert par convection
Bilans de masse, de quantité de mouvement et de chaleur dans la couche limite
Analyse dimensionnelle-Principe de la méthode
Convection forcée
Convection naturelle
Chapitre 4 : Rayonnement mécanisme et propriétés
Emission, Absorption, Transmission
Echange de chaleur par rayonnement
Mode dévaluation : Continu : 33% ; Examen final : 66%
Références bibliographiques
A. Giovannini et al., Transfert de chaleur, Cépaduès Editions (2012).
S. Bensaada et al., Transfert de chaleur, Editions Universitaires Européennes (2010).
Semestre :6
Unité denseignement : Fondamentale
Matière : Physique Atomique
Crédits : 4
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
Introduction à l'étude de l'atome
Connaissances préalables recommandées:
Mécanique quantique
Contenu de la matière :
Chapitre 1: LES ATOMES HYDROGÉNOÏDES (5h30h)
Rappels des résultats du modèle de Bohr-Sommerfeld
Traitement quantique de latome dhydrogène
Les fonctions propres des états stationnaires
Distribution spatiale de la densité électronique
Valeurs moyennes des grandeurs despace
Parité dun état hydrogénoïde
Chapitre 2: LES ATOMES A PLUSIEURS ELECTRONS (6h)
Le modèle en couches
Les atomes alcalins
Latome dhélium
Chapitre 3: TRANSITIONS RADIATIVES (6h)
Probabilités de transition
Formes des raies spectrales
Quelques applications
Chapitre 4: : Les rayons X (4h30)
Production et propriétés
Loi de Moseley
Effet Auger
Mode dévaluation : Continu : 33% ; Examen final : 66%
Références bibliographiques
B. Cagnac et al.,Physique atomique, Dunod(2005).
B. Held, Physique atomique, Masson (1997).
G. Herzberg, Atomic spectra and atomic structure, Dover Publications (2003).
M. Born, Atomic physics, Dover Publications (2013).
Semestre :6
Unité denseignement : Méthodologie
Matière :Travaux Pratiques dePhysiqueNucléaire
Crédits : 4
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
L'objectif de ces travaux pratiques est l'illustration pratique de quelques notions acquises durant le cours de Physique Nucléaire.
Connaissances préalables recommandées:
Physique nucléaire.
Contenu de la matière :
TP 1: Compteur Geiger Muller.
TP 2: Statistiques nucléaires.
TP 3: Atténuation des rayonnements ( dans divers milieux.
TP 4: Coefficient d'absorption du rayonnement³.
TP 5: Conversion interne et détermination de la demi-vie du radioisotope Ba-137m.
TP 6: Effet Compton avec la source Cs-137.
TP 7:Spectroscopie ( et spectroscopie (.
Mode d évaluation : Continu : 50% ; Examen final : 50%
Références bibliographiques
TP de physique nucléaire (brochure).
Semestre :6
Unité denseignement : Méthodologie
Matière : Travaux Pratiques de Physique Atomique
Crédits :4
Coefficient :2
Objectifs de lenseignement
L'objectif de ces travaux pratiques est l'illustration pratique de quelques notions acquises durant le cours de Physique Atomique.
Connaissances préalables recommandées:
Physique atomique
Contenu de la matière :
TP 1 : Effet photoélectrique
TP 2 : Rayonnement du corps noir
TP 3 : Expérience de Frank et Hertz
TP 4 : Diffraction des électrons et dualité onde-corpuscule
TP 5 : Série de Balmer
TP 6 : Spectroscopie à un ou plusieurs électrons
TP 7 : Effet Zeeman
Mode dévaluation : Continu : 50% ; Examen final : 50%
Références bibliographiques
TP de physique atomique (brochure).
Semestre :6
Unité denseignement : Méthodologie
Matière : Travaux Pratiques de Physique du Solide
Crédits :4
Coefficient :2
Objectifs de lenseignement
Lobjectif de ces travaux pratiques est dintroduire quelques principes essentiels de la physique de la matière condensée.
Connaissances préalables recommandées:
Physique du solide
Contenu de la matière :
TP 1: Étude du spectre d'énergie des rayons X
TP 2: Réflexion de Bragg
TP 3: Loi du déplacement de Duane -Hunt
TP 4: Filtrage de rayons X
TP 5: Réflexion de Bragg : détermination de la distance réticulaire dhkl et les plans de diffraction (hkl)
Mode dévaluation : Continu : 50% ; Examen final : 50%
Références bibliographiques
TP de physique du solide (brochure).
Semestre :6
Unité denseignement : Méthodologie
Matière :Travaux Pratiques d'Optique Physique
Crédits :4
Coefficient :2
Objectifs de lenseignement
Lobjectif de cette matière est létude du caractère ondulatoire de la lumière qui explique certains phénomènes alors que l'optique géométrique ne permet pas d'y répondre.
Connaissances préalables recommandées:
Physique du solide
Contenu de la matière :
Chapitre 1 : Optique physique
Principe de Huygens ; Etude du phénomène d'interférences, cohérence. Interférences par division du front d'onde (Etude des différents dispositifs ) ; Interférences par division d'amplitude (interféromètres ) ; Etude du phénomène de diffraction ; Diffraction à l'infini de Fraunhofer ; Diffraction proche de Fresnel. Réseaux de diffraction (application au monochromateur, au spectroscope à réseau).
Chapitre 2 : Optique des Milieux Anisotropes
Définition d'un milieu anisotrope, tenseur de susceptibilité diélectrique, axes principaux d'un cristal, ellipsoïde et surface des indices, biréfringence et polarisation.
Travaux Pratiques
TP 1: Goniomètre - Spectromètre
TP 2: Interférence de la lumière
TP 3: Interféromètre de Michelson
TP 4: Diffraction par les fentes
TP 5: Réseaux de diffraction
Mode dévaluation : Continu : 50% ; Examen final : 50%
Références bibliographiques
TP d'optique (brochure).
Semestre :6
Unité denseignement : Découverte
Matière : Lasers
Crédits : 2
Coefficient :2
Objectifs de lenseignement
L'objectif de cecoursestd'apporter aux étudiantsuneconnaissance de base sur les mécanismes physiques impliquésdans les lasers. Les diverses technologies utiliséesactuellement pour réalisercertains types de laser serontévoquées.
Connaissances préalables recommandées: Mécanique quantique
Contenu de la matière :
1- Historique.
2- Emission et Absorption du rayonnement
-Systèmeatomique à 2 niveaux.
-Probabilitésdémissions et dabsorption :Bilanradiatif
-Equilibrethermodynamiqueradiatif de Planck et relations dEinstein.
-Inversion de population.
-Dynamique des populations et Inversion de population.
3- Les mécanismes de base du laser
- Propagation dun front dondelumineusedansun milieu actif.
-Notion de profildabsorption.
-Processusdélargissementshomogèneetinhomogène
-Oscillation et Amplification.
-Condition de seuil.
-Phénomènesperturbateurs.
4- Description des principaux types de laser
-Lasers à gaz :cwouimplulsionnels.
-Lasers solides à isolantdopé.
-Lasers à semi-conducteurs.
-Lasers à colorants liquides.
-Laser X
-Laser à électronslibres.
5- Diverses applications du laser
-Applications dans le domainescientifique.
-Applications médicales
-Applications industrielles
6- Les classes de sécurité des lasers
Mode dévaluation :Examen final : 100%
Références bibliographiques
P. W. Melloni et al., Laser physics, Wiley(2010).
Semestre :6
Unité denseignement : Découverte
Matière : Physique des plasmas
Crédits :2
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
Lobjet de cecoursestdintroduire les plasmas qui constituent le quatrièmeétat de la matièredanslordre croissant des températures.
Connaissances préalables recommandées: Electrodynamique classique
Contenu de la matière :
1- Le milieu plasma :Définition et principales grandeurs caractéristiques.
2- Mouvementindividuelduneparticulechargéedans des champs électriquemagnétique.
3- Processusélémentairesdans les plasmas.
4- Introduction à la théoriecinétique.
5- Equations de transport.
6- Introduction à la physique des plasmas poussiéreux.
Mode dévaluation : Examen final : 100%
Références bibliographiques
A. Piel, Plasmaphysics, Springer (2010).
J. E. Drummont, Plasma Physics, Dover Publications (2013).
Semestre :6
Unité denseignement : Découverte
Matière : Nanotechnologie
Crédits :2
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
Le but de cetenseignement sera de faire connaître les concepts, les technologies et les méthodes qui fondent les nanotechnologies pour la physique, de proposer des exemplesdapplications et de montrer les perspectives de cedomaine pour la physique. Nous verronségalement la caractérisation des matériaux à l'échellenanométrique.
Connaissances préalables recommandées: Physique générale
Contenu de la matière :
- Echelle nanométriqueetnano-objets notion de croissance.
- Microscopes pour nano-objets : Microscope à effet tunnel, microscope à champ de force,microscope à champ proche.
- Description des nano-objets, agrégats, fullerènes, nanotubes de carbone, nano- fils,
- Nanoélectronique (nano-MOS, Transistor à unélectron (SED), électroniquemoléculaire).
Mode dévaluation : Examen final : 100%
Références bibliographiques
B. Rogers, Nanotechnology, CRC Press(2014).
G. L. Hornyak et al., Introduction to nanoscience, CRC Press (2008).
Semestre :6
Unité denseignement : Découverte
Matière : Optoélectronique
Crédits :2
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
Comprendre le fonctionnement physique des composants qui convertissent lénergie électrique en rayonnement optique et ceux qui permettent de détecter un rayonnement optique pour le traduire en un signal électrique, Comprendre les phénomènes thermiques et leurs conséquences dans les applications du Génie électrique.
Connaissances préalables recommandées: Physique générale
Contenu de la matière :
- Propriétésoptiques des semi-conducteurs
- Détectionetémission de radiation électromagnétisme
- Diodes électroluminescentes
- Photo résistances - Photodiodes
- Phototransistors - Diodes Lasers
- Cellules solaireseteffetphotovoltaïque
Mode dévaluation : Examen final : 100%
Références bibliographiques
Rosencher et al.,Optoélectronique: Cours et exercicescorrigés, Dunod 2006.
E. Rosencher et al., Optoélectronique, Collection: Sciences Sup, Dunod 2002.
Semestre :6
Unité denseignement : Découverte
Matière :Photopile solaire
Crédits :2
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
- Donner des exemples de sources dénergierenouvelables.
- Décrire des exemplesdutilisations passive et active de lénergiesolaire.
- Connaître les ordres de grandeur du rendementet de la production dénergie.
Connaissances préalables recommandées: Physique générale
Contenu de la matière :
- Le rayonnementsolaire
-Rôle de latmosphèreterrestreet le rayonnement au sol
-Photo- électron
-Photodiode
-Modules photovoltaïques
-Systèmesphotovoltaïques
-Caractéristiques de photodiodes
-Absorption optique
-Courant de court circuit
-Photopiles au Silicium
-Technologie des cellules
-Cellules à très haut rendement
-Photopiles photo-électrochimiques
Mode dévaluation : Examen final : 100%
Références bibliographiques
Production deauchaudesolaire, Dimensionnement, montage, miseen service, entretien, PACER 724.213 f, Officefédéral des questions conjoncturelles, Berne, 1993.
Les installations solairesthermiques», PACER 724.214 f, Office fédéral des questions conjoncturelles, Berne, 1993.
Ricaud, Photopiles solaires, Presses Polythechniques (1997).
Semestre :6
Unité denseignement : Découverte
Matière :Nouvaux matériaux
Crédits :2
Coefficient : 2
Objectifs de lenseignement
Ce module traite de la physique et de la technologie des matériauxmétalliques et de leursalliages, des verres, des céramiques, des polymères, des matériaux composites ainsique de nouveaux matériaux et de leurs applications.
Connaissances préalables recommandées:
Notions élémentaires de structure de la matière ; des propriétés physiques des solides ; de physique du solide.
Contenu de la matière :
1- Rappel des principalespropriétés des matériauxetleursdéfinitions.
2- Les métauxetmatériauxmétalliques. Applications.
3- Les alliages des principauxmétaux : Production et applications.
4- Les traitementsthermiques.
5- Les verres et verresspéciaux :obtention et applications.
6- Les céramiques et céramiquesspéciales :obtention et applications.
7- Les polymèresoumatièresplastiques :différentes classes et applications.
8- Les matériauxcomposites :obtention des différents types et applications.
9- Les nanomatériaux :définition, propriétés et quelques applications.
10- Les matériauxfonctionnels (ou intelligents) etleurs applications.
11- Matériauxsupraconducteurs :généralités et leurs applications.
Mode dévaluation : Examen final : 100%
Références bibliographiques
Y. Quéré : Physique des Matériaux (Ellipses 1988).
G.W. Ehrenstein, Matériauxpolymères, Hermès Science Publications (2000).
Site Futura Sciences.
Semestre :6
Unité denseignement : Transversale
Matière : Anglais Scientifique 2
Crédits :1
Coefficient :1
Objectifs de lenseignement
Ce semestre porte essentiellement sur les techniques de communications.
Connaissances préalables recommandées
Anglais général.
Contenu de la matière :
Des cours seront prodigués en Anglais sur:
La conception dun rapport technique.
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