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Physique moderne

En pratique

  • Cette unité d'enseignement (UE) articule 2 activités d'apprentissage :
    • Outils mathématiques pour la physique
    • Physique moderne
  • En 2026-2027, elle s'organise au deuxième quadrimestre et couvre 3 crédits (ECTS).
  • L'enseignement est principalement centralisé dans le campus : Gramme
  • Cette UE est remédiable d'une session à l'autre
  • Modalités d'enseignement
    • Auditoire
    • Sous-groupe
    • Travaux pratiques dans un local équipé spécifiquement

Activité d’apprentissage

Les finalités de l'UE

La compétence du profil cadre ciblée par cette UE est la suivante : S’intégrer à une démarche scientifique (SA1).

Le niveau de développement attendu relève des “Fondamentaux en essor”. L’UE vise à assurer une maîtrise solide des fondements en mathématique et physique utiles à la conception et à la modélisation en ingénierie. 

Les activités d’apprentissage de l’UE se complètent pour permettre aux étudiant·es de mobiliser des savoirs, des savoir-faire et des savoir-être avec les qualités suivantes (SA1 du profil cadre) :

    En reliant les sciences appliquées et les sciences fondamentales (SA1.2)

    En suivant une méthode rigoureuse d’analyse, de résolution ou d’expérimentation (SA1.3) ; 

    En comparant les résultats obtenus avec des théories ou modèles existants (SA1.4) ;

    En développant son autonomie (SA1.5)

Les contenus de l'UE

Ce cours permettra aux étudiants de discerner tous les types d'ondes électromagnétiques et d'aborder des techniques utilisant la lumière, les rayons X ou la physique nucléaire.

Le cours comprend les chapitres suivants :

  • Outils mathématiques : calcul d’intégrales sur des surfaces, calcul de flux, théorèmes de Gauss-Ostrogradsky et de Stokes-Ampère. 
  • Ondes électromagnétiques et théorie photonique.
  • Etude des différents domaines des ondes électromagnétiques (radio, chaleur, lumière, UV, RX et rayons gamma). 
  • Relativité restreinte et bases de la physique nucléaire.

Au laboratoire, on observera et on étudiera divers phénomènes se rapportant essentiellement à la lumière visible.

Les acquis d'apprentissage visés par l'UE

  1. Etablir les équations de Maxwell et l’équation d’onde électromagnétique, et décrire les ondes électromagnétiques. Discerner les ondes de tout le spectre s'étalant des ondes radio aux rayons X et gamma.
  2. Analyser les résultats expérimentaux qui ont jeté les bases de la théorie photonique (et de la physique quantique).
  3. Ondes radio : définir et quantifier la puissance des ondes radio.
  4. Chaleur : décrire le spectre des ondes émises par un corps chaud.
  5. Lumière visible : étudier le caractère ondulatoire de la lumière visible via les phénomènes d’interférence.
  6. Lumière visible : étudier le caractère photonique de la lumière visible via une cellule photoélectrique.
  7. Lumière visible : discerner les différents types de lampes et comparer leurs rendements.
  8. Rayons X : analyser le fonctionnement d’un tube à RX et décrire comment les RX interagissent avec la matière.
  9. Avec E = m c2, calculer la vitesse d'une particule relativiste ou l'énergie libérée dans une réaction nucléaire.
  10. Discerner les noyaux stables et instables et décrire les trois types de radioactivité (alpha, beta, gamma).
  11. Comprendre les concepts de période radioactive, activité d'une source et dose.
  12. Au laboratoire, exercer son esprit d'observation et son esprit critique, comprendre les phénomènes mesurés et calculer les incertitudes à l'aide du calcul différentiel.
  13. Utiliser les outils mathématiques appropriés pour calculer des flux de champs vectoriels à travers des surfaces.

Les méthodes d'enseignement-apprentissage

·       Cours : les phénomènes sont étudiés et illustrés par des applications technologiques.

·       Laboratoires : par équipes de deux, les étudiants réalisent une expérience, analysent et expliquent le phénomène étudié, calculent les incertitudes sur les résultats obtenus et répondent à des questions sur le sujet étudié.

·       Séances d’exercices.

Engagement attendu de la part de l'étudiant.e

Une participation assidue au cours est vivement recommandée afin de comprendre en profondeur les concepts étudiés.

Il est indispensable de préparer soigneusement les laboratoires: s'informer sur les phénomènes qui seront observés et préparer les calculs d'erreur.

Examen partie 1

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée au sein d'un module. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé. La correction de cette épreuve est assurée par délibération d'une équipe d’enseignant.es.

Examen partie 2

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée au sein d'un module. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé. La correction de cette épreuve est assurée par délibération d'une équipe d’enseignant.es.

Examen de seconde session

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la seconde session. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, formulations personnelles. Elle se déroule à cours fermé. La correction de cette épreuve est assurée par délibération d'une équipe d’enseignant.es.

Rapport de laboratoire

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée au sein d'un module. Il s'agit d'un travail. Cette épreuve est en équipe de travail. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des formulations personnelles. Elle se déroule à cours ouvert. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Règles de l’UE

Comment la note globale de l’UE est-elle déterminée ?

Explication de la pondération des différentes épreuves

La note globale de l'UE est couverte par l'évaluation intégrée (20 points attribuables)

Quelles sont les informations administratives de cette UE ?