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Un soupçon de physique, sans être agressif pour autant Laurent Claessens 4 octo

Un soupçon de physique, sans être agressif pour autant Laurent Claessens 4 octobre 2008 2 Copyright (c) 2006-2008 Claessens Laurent. Permission is granted to copy, dis- tribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free Docu- mentation License, Version 1.2 or any later version published by the Free Software Foundation ; with no Invariant Sections, no Front-Cover Texts, and no Back-Cover Texts. A copy of the license is included in the section entitled “GNU Free Docu- mentation License”. L AT EX source ﬁles as well as a pdf version can be obtained on my website1. The pictures on the cover page may not be under FDL. I found them on Linux related websites, so I hope that they are rather free. 1http://student.ulb.ac.be/~lclaesse/ Composé avec des logiciels libres : GNU/Linux Grâce à la prodigieuse distibution (K)Ubuntu Et bien entendu. . . A MS-L AT EX2ε Autre logiciels utilisés : pstricks pour les ﬁgures, python pour la génération de certains bouts de code trop compliqués à programmer en L AT EX, et maxima en arrière-plan de python pour calculer. 4 Table des matières 1 Introduction 13 1.1 Sources et licences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.2 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.3 La liberté en informatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.3.1 La philosophie libre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.3.2 Quelque liens vers la philosophie libre . . . . . . . . . . . . . 16 1.3.3 Pourquoi pas Word ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.3.4 Pourquoi pas OpenOﬃce.org ? . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.3.5 Un plaidoyer contre Word par Microsoft . . . . . . . . . . . 17 1.3.6 D’autres liens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 Principes généraux de la physique 21 2.1 Rappels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.1.1 Avertissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.1.2 Du système international . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Les unités de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Les unités dérivées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.1.3 Le point matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2 Homogénéité et isotropie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.2.1 Homogénéité de l’espace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.2.2 Homogénéité du temps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.2.3 Conclusion des homogénéités . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.2.4 Isotropie de l’espace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.3 Le principe de relativité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3 Optique géométrique 27 3.1 Réﬂexion et réfraction de la lumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.1.1 Réﬂexion et réfraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.1.2 La réﬂexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.1.3 La réfraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.1.4 Loi de Snell-Descartes et vitesse de la lumière . . . . . . . . 31 5 6 TABLE DES MATIÈRES Physique de la réfraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Petit retour en arrière : la réﬂexion . . . . . . . . . . . . . . 33 Résolution géométrique de la réfraction . . . . . . . . . . . . 33 Les indices absolus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.1.5 Réfringence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.1.6 Construction du rayon réfracté . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.1.7 Angle limite de réfraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.1.8 Réﬂexion totale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.1.9 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.2 Miroirs plans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.2.1 Le principe général . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.2.2 Image réelle et image virtuelle . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.2.3 Rotation d’un miroir plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.2.4 Images multiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.3 Miroirs sphériques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.3.1 Construction de l’image d’un objet . . . . . . . . . . . . . . 42 3.3.2 Quelque formules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.4 Lentilles minces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.4.1 Généralités et un peu de vocabulaire . . . . . . . . . . . . . 46 3.4.2 Propriétés des lentilles minces . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 3.4.3 Image d’un objet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.4.4 Formules pour les lentilles minces . . . . . . . . . . . . . . . 52 4 Un petit peu d’algèbre 55 4.1 Démonstration par uploads/Litterature/ rs-um-physique-math-1.pdf