PEGASUS · UNIGE — Physique générale A · semestre 1

Ch18 — Les ondes électromagnétiques : Ampère-Maxwell, équation d'onde, spectre, optique géométrique, Snell-Descartes, réflexion totale, dispersion

Gauss + Ampère ⇒ le couplage · l'équation de d'Alembert ⇒ ⭐⭐ c = 1/√(ε₀µ₀) · v = c/n · E⃗ ⊥ B⃗ ⊥ v⃗ EN PHASE, E = (c/n)B · polarisation linéaire et circulaire · u_E = u_B, Ī = ½cε₀E²max · le spectre en SEPT régions (visible 385-769 THz) · ⚠️ le mantra : tous les angles depuis la NORMALE · θᵢ = θᵣ et sᵢ = s₀ · ⭐⭐ nᵢ sin θᵢ = nₜ sin θₜ · sin θc = nₜ/nᵢ et les fibres optiques · n(λ) = a + b/λ² et l'arc-en-ciel — séance 18 — C. Senatore · Kane 23 · Hecht 24-25

📊 Diapos : 32/32 mappées (18_Ondes électromagnétiques.pdf — 32 pages pour 32 libellés, aucun décalage ; d.1-2 = résumés du Ch17 ; aucune vidéo n'a de diapo dédiée) 🎙️ Oral : séance 18 en entier (60 kB) — dont les quatre démonstrations (caméra infrarouge, calcite, jet d'eau, barrette de plexiglas) — + le résumé d'ouverture de la séance 19 (règle du débordement) 📝 Série 16 : 10/10 ✓ officiel + Python (corrigé de 5 pages, dont Q9 la fibre plongée dans l'eau et Q10 l'arc-en-ciel) 📜 Annales : 6 questions touchent le chapitre, mais SEULES DEUX sont purement Ch18 (SFO 2023-24 Q19 · SFO 2011 module A Q55) — les quatre autres relèvent des photons (Ch20) et n'utilisent que c = λf 📐 Formulaire : c = 1/√(µ₀ε₀), v = c/n, n = √εᵣ, E = cB (vide), u_EM = ε₀E², ū = ½ε₀E₀², I = cε₀E², Ī = ½cε₀E₀², θᵢ = θᵣ, sin θc = nₜ/nᵢ, nᵢ sin θᵢ = nₜ sin θₜ — mais AUCUNE CONSTANTE NUMÉRIQUE (ni c, ni ε₀, ni µ₀, ni h), PAS les indices, PAS les bornes du spectre, PAS la loi de Cauchy, PAS E = (c/n)B dans un milieu, PAS sᵢ = s₀
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🐎 PEGASUS

🎯 Renseignements d'examen captés

Notions (9) → micro-notions (38)

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N1 · Identité du chapitre, rappels Ch17 et le programme en six parties

d.1-3
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Identité du chapitre : 32 diapos, deux blocs, et deux résumés du Ch17 en tête

~6 min
📊 DIAPOS d.1-3
Les ondes électromagnétiques · prof. C. Senatore · séance 18. Références de la d.3 : Kane chapitre 23 et Hecht chapitres 24-25. Le PDF compte 32 pages pour 32 libellés « 18 - 1 » à « 18 - 32 » : aucun décalage, aucune animation répétée (contrairement au Ch17). ⚠️ Les d.1 et d.2 ne sont PAS du Ch18 : ce sont les résumés du Magnétisme III (précession et fréquence de Larmor · les deux champs de l'IRM et les temps de relaxation). Le chapitre commence à la d.3 (page de titre) et la matière neuve à la d.4. Programme annoncé : onde électromagnétique · spectre électromagnétique · réflexion et réfraction · loi de Snell-Descartes · réflexion interne totale · prisme.
🎙️ ORAL (séance 18, ouverture)
« Après la semaine de révision, nous pouvons reprendre notre voyage dans l'exploration de la physique. Nous avons ce cours, plus trois, pour arriver au bout du voyage. » ⇒ il reste le Ch19 (optique géométrique et lentilles), le Ch20 (photons et atomes) et le Ch21 (physique nucléaire, « radiographie et CT scan », radioactivité).
⚠️ PIÈGE
Aborder ce chapitre comme un tout homogène. Il est à cheval sur DEUX blocs qui ne se révisent pas de la même façon : les d.4-17 sont de la physique des ondes (calculatoire, cinq formules au formulaire), les d.18-31 sont de l'optique géométrique (raisonnement sur les angles, deux formules seulement). La série 16 suit exactement ce partage : Q1-Q3 ondes, Q4-Q10 optique.
📝 TOMBE EN QCM
Le chapitre porte 6 annales, mais SEULES DEUX sont purement Ch18 (SFO 2023-24 Q19 et SFO 2011 module A Q55). Les quatre autres (SFO 2021 Q34, 2022-23 Q8, 2023-24 Q13, 2024-25 Q18) portent sur les PHOTONS et relèvent du Ch20 : elles n'utilisent du Ch18 que la relation c = λf.
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Les rappels du Ch17 en deux diapos — et la coquille du γ

~5 min
📊 DIAPOS d.1-2
d.1 : « à l'instar d'une toupie, le moment magnétique intrinsèque du proton, dû au spin, effectue un mouvement de précession autour de B⃗, à la fréquence de Larmor ω_L = γB » ; et « l'IRM est basée sur l'interaction du moment magnétique de spin du proton de l'hydrogène avec 2 champs externes, l'un statique B₀, l'autre B_RF(t) oscillant à ω_RF ». d.2 : B₀ aligne une partie des spins, B_RF les fait basculer en étant en résonance avec ω_L, et « la mesure des temps de relaxation est à la base du traitement des signaux permettant de reconstruire l'image des tissus ».
🎙️ ORAL (séance 18, ouverture)
« Nous l'avons vu il y a deux semaines, et c'était aussi dans l'intervention du Pr Vallée. Aujourd'hui, nous franchissons une étape de plus : nous allons voir que ces deux champs, le champ électrique et le champ magnétique, sont COUPLÉS l'un à l'autre, et qu'ils se manifestent de façon couplée dans les ondes électromagnétiques. »
⚠️ PIÈGE
⚠️ ÉCART DÉCLARÉ ① : la d.1 écrit γ_proton = 2,678·10⁸ T⁻¹s⁻¹, alors que la d.7 du Ch17 et le formulaire donnent 2,675·10⁸ (soit 42,58 MHz/T). Coquille du résumé — retenir 2,675·10⁸. Et ne pas croire que ces deux diapos sont décoratives : la d.10 y revient explicitement (« l'impulsion RF de l'IRM est une onde EM polarisée circulairement ») et la d.16 place l'IRM dans la bande radio.
📝 TOMBE EN QCM
Aucune annale ne porte sur ces deux diapos (elles relèvent du Ch17), mais le pont Ch17 ↔ Ch18 est une question de compréhension typique : « l'impulsion RF d'un IRM est-elle une onde électromagnétique ? » ⇒ OUI, et polarisée circulairement (d.10).
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Le programme en six parties, et l'annonce du fil rouge

~5 min
📊 DIAPOS d.3
Les six parties : ① onde électromagnétique ② spectre électromagnétique ③ réflexion et réfraction ④ loi de Snell-Descartes ⑤ réflexion interne totale ⑥ prisme. Lectures : Kane chapitre 23, Hecht chapitres 24-25.
🎙️ ORAL (séance 18, ouverture)
« Nous allons étudier les phénomènes de réflexion et de réfraction jusqu'à arriver au phénomène de la réflexion interne totale, qui est à la base du fonctionnement de l'endoscope. Et, dernier tour de magie : réflexion interne totale plus dispersion chromatique — nous découvrirons comment fonctionnent les arcs-en-ciel, pour finir le cours de façon poétique. »
⚠️ PIÈGE
Croire que le « prisme » et l'« arc-en-ciel » sont de l'anecdote. Ce sont les deux dernières questions de la série (Q8 et Q10), et la Q10 est un exercice d'approfondissement qui « fait toutefois partie du champ de l'examen ». Le fil rouge annoncé — réflexion totale + dispersion — est littéralement le plan de la fin du chapitre.
📝 TOMBE EN QCM
La série 16 couvre les six parties dans l'ordre : Q1-Q3 (onde + spectre), Q4-Q5 (Snell), Q6 et Q9 (réflexion totale et fibres), Q7-Q8 (dispersion et prisme), Q10 (arc-en-ciel).
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🎯 RENSEIGNEMENT D'EXAMEN : le formulaire donne les FORMULES, mais AUCUNE constante

~9 min
📊 DIAPOS d.4-31 + Formulaire_PGA
LE FORMULAIRE DONNE : c = 1/√(µ₀ε₀) · v = c/n · n = √εᵣ · E = cB (dans le vide) · u_EM = ε₀E² · ū_EM = ½ε₀E₀² · I = c·u_EM = cε₀E² · Ī = ½cε₀E₀² · θᵢ = θᵣ · sin θc = nₜ/nᵢ · nᵢ sin θᵢ = nₜ sin θₜ ; et, dans le bloc « Ondes » hérité du Ch6 : ω = 2πf, k = 2π/λ, v = λf = λ/T = ω/k. IL NE DONNE AUCUNE CONSTANTE NUMÉRIQUE : ni c ≈ 3,00·10⁸ m/s, ni ε₀ = 8,85·10⁻¹², ni µ₀ = 4π·10⁻⁷, ni h. Il ne donne pas non plus les indices n(air) = 1, n(eau) = 1,33, n(verre) = 1,5, ni les sept bornes du spectre (visible 385-769 THz), ni la loi de Cauchy n(λ) = a + b/λ², ni E = (c/n)B dans un MILIEU, ni sᵢ = s₀ du miroir plan.
🎙️ ORAL (en-tête de la série 16)
« Les exercices au format QCM devraient être réalisables en 2 minutes environ. Des exercices plus longs sont proposés afin d'approfondir vos connaissances. Ceux-ci font TOUTEFOIS PARTIE DU CHAMP DE L'EXAMEN. » ⇒ Q9 (la fibre plongée dans l'eau) et Q10 (l'arc-en-ciel) ne sont pas optionnels.
⚠️ PIÈGE
Se croire couvert parce que « toutes les formules sont au formulaire ». Trois questions sur dix de la série exigent une constante NON donnée : la Q2 (ε₀ = 8,85·10⁻¹²), la Q5 (ε₀ de nouveau) et les Q6-Q7-Q8-Q9 (les indices). ε₀ = 8,85·10⁻¹² C²·N⁻¹·m⁻² et c = 3,00·10⁸ m/s sont à savoir par cœur.
📝 TOMBE EN QCM
Le prof insiste DEUX fois sur « le mantra du jour » : « on mesure TOUJOURS les angles par rapport à la NORMALE à la surface » — c'est l'erreur la plus fréquente du chapitre, et elle décide à elle seule des Q4, Q6 et Q8.
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N2 · ⭐⭐ De Gauss à Ampère-Maxwell : la genèse de l'onde, et l'équation de d'Alembert

d.4-6
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⭐⭐ La démonstration en trois lignes : Gauss + dérivée temporelle + Ampère

~9 min
📊 DIAPOS d.4
CE QU'ON SAIT DÉJÀ (Ch16) : « un champ magnétique variable dans le temps induit un champ électrique » — ∮E⃗·dl⃗ = −(d/dt)∫B⃗·dA⃗ (Faraday). CE QU'ON MONTRE : « un champ électrique variable dans le temps génère un champ magnétique ». ① Théorème de Gauss (Ch13) : Φ_E = ∮E⃗·dA⃗ = Q/ε₀. ② On dérive par rapport au temps : (d/dt)∮E⃗·dA⃗ = (1/ε₀)(dQ/dt) = I/ε₀ — car dQ/dt est un courant. ③ On injecte dans Ampère (Ch15, ∮B⃗·dl⃗ = µ₀I) : ∮B⃗·dl⃗ = µ₀ε₀ (d/dt)∫E⃗·dA⃗. Conclusion de la diapo : « un champ électrique variable peut donc bel et bien induire un champ magnétique ».
🎙️ ORAL (séance 18)
« Ce dont je veux vous convaincre, et qui est vrai aussi, c'est qu'un champ électrique variable produit un champ magnétique. Et pour cela nous allons utiliser une autre équation qui était sur la dernière diapo d'il y a deux semaines : le théorème de Gauss. […] Donc d sur dt du flux du champ électrique est égal à un sur epsilon zéro fois I, le courant. Qu'est-ce qu'on exploite maintenant ? On exploite la loi d'Ampère. »
⚠️ PIÈGE
Réciter la conclusion sans savoir la reconstruire. Les trois lois utilisées viennent de trois chapitres différents : Gauss (Ch13), Ampère (Ch15), Faraday (Ch16). La formule ∮B⃗·dl⃗ = µ₀ε₀ dΦ_E/dt n'est PAS au formulaire — mais la logique l'est : c'est une question de compréhension typique (« d'où vient l'onde EM ? »).
📝 TOMBE EN QCM
Aucune question de la série 16 ne porte directement sur cette diapo. Mais c'est elle qui justifie la réponse E de la Q1 (« une onde EM est constituée à la fois d'un champ électrique et d'un champ magnétique ») : sans le couplage, l'item A serait défendable.
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⭐ Le couplage symétrique : une oscillation qui se propage SANS charges ni courants

~7 min
📊 DIAPOS d.5
« Le mécanisme de génération d'un champ par l'autre est SYMÉTRIQUE : un champ électrique variable dans le temps engendre un champ magnétique à lui perpendiculaire, et vice-versa. Il en résulte une oscillation entre les deux champs, SANS L'INTERVENTION DE CHARGES NI DE COURANTS. Cet effet est à la source des ondes électromagnétiques. »
🎙️ ORAL (séance 18)
« Si ici nous avons B qui oscille, ici nous avons E qui oscille ; ce E qui oscille induit un champ B qui oscille un peu plus loin, et ce B un peu plus loin qui oscille va générer un champ électrique ici qui oscille… Donc une oscillation qui se propage dans l'espace et dans le temps, c'est LA DÉFINITION D'UNE ONDE que vous avez apprise en mécanique. »
⚠️ PIÈGE
Oublier la mention « sans charges ni courants ». C'est exactement ce qui distingue l'onde EM de tout ce qui précède : plus besoin de fils, plus besoin de milieu. C'est la justification physique de l'item B de la Q1 (« nécessite un milieu pour se propager » ⇒ FAUX).
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q1 items A et B reposent tous deux sur cette diapo. Question de cours typique : « quelle est la différence fondamentale entre une onde sonore et une onde électromagnétique ? » ⇒ le support matériel.
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⭐ L'équation d'onde : d²E/dx² = µ₀ε₀ d²E/dt² ⇒ v = 1/√(µ₀ε₀)

~9 min
📊 DIAPOS d.6
Géométrie choisie : propagation selon x, champ électrique selon y, champ magnétique selon z. Les deux lois s'écrivent alors localement : (1) dE/dx = −dB/dt et (2) dB/dx = −µ₀ε₀ dE/dt. « On dérive (1) par rapport à x et (2) par rapport à t » ⇒ les dérivées croisées s'éliminent ⇒ d²E/dx² = µ₀ε₀ d²E/dt², qui est l'équation d'onde de d'Alembert vue au Ch6 sous la forme d²f/dx² = (1/v²) d²f/dt². « Notons que d'une manière similaire on peut trouver une équation d'onde pour B. » Identification : µ₀ε₀ = 1/v².
🎙️ ORAL (séance 18)
« Pour être super sûrs que c'est une onde, il faut vérifier — et c'est la chose la plus mathématique que nous ferons de la journée — que ce champ électrique et ce champ magnétique vérifient l'équation d'onde, l'équation de d'Alembert que vous avez vue en mécanique. Il faut retenir son souffle, allons-y. »
⚠️ PIÈGE
⚠️ ÉCART DÉCLARÉ ⑨ : la diapo écrit « ε₀µ₀ = 1/v² » comme si cela valait dans tout milieu. Le formulaire n'écrit c = 1/√(µ₀ε₀) que dans le VIDE. Dans un milieu, passe toujours par v = c/n — ou par n = √εᵣ si on te donne la permittivité (c'est exactement ce que fait la série 16 Q5).
📝 TOMBE EN QCM
Aucune question de la série ne redemande la démonstration. Mais le résultat (v = 1/√(µ₀ε₀)) fonde la d.7, et n = √εᵣ — qui en découle — est au cœur de la Q5 et de l'annale SFO 2011 Q55.
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N3 · ⭐⭐ L'ONDE ÉLECTROMAGNÉTIQUE : c = 1/√(ε₀µ₀), et v = c/n dans la matière

d.7
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⭐ Ce qu'est une onde EM : entretenue, transporte de l'énergie, et n'a besoin d'AUCUN milieu

~7 min
📊 DIAPOS d.7
« Une onde électromagnétique progressive est une onde entretenue, transportant de l'énergie et qui, une fois émise, se déplace indépendamment de sa source. Chaque type de rayonnement électromagnétique est une distribution de champs électriques et magnétiques oscillants qui s'induisent l'un l'autre. » Et la phrase décisive : « à la différence des ondes dans une corde ou des ondes sonores dans un fluide, les ondes électromagnétiques n'ont pas besoin d'un milieu matériel pour se propager. Elles peuvent se propager dans le vide. »
🎙️ ORAL (séance 18)
« La chose différente par rapport à la mécanique, c'est qu'une onde électromagnétique n'a pas besoin d'un milieu. Une onde électromagnétique se propage aussi dans l'espace. »
⚠️ PIÈGE
Confondre « transporte de l'énergie » et « transporte de la matière ». Aucune onde ne transporte de matière — mais l'onde EM est la seule à ne pas avoir besoin de matière du tout. C'est ce qui rend les items A et B de la Q1 faux, et c'est ce qui distingue l'onde EM de tout le Ch6.
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q1 item B (« nécessite un milieu pour se propager » ⇒ FAUX) et Q3 (les quatre ondes citées sont toutes électromagnétiques ; les intrus possibles seraient ultrasons, son, ondes sismiques — mécaniques).
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⭐⭐ c = 1/√(ε₀µ₀) ≈ 3,00·10⁸ m/s — et le nombre irreproductible de la diapo

~8 min
📊 DIAPOS d.7
c = 1/√(ε₀µ₀) = 1/√(8,85·10⁻¹² × 4π·10⁻⁷) ≈ 3,00·10⁸ m/s = 300 000 km/s. La formule est au formulaire ; ni ε₀, ni µ₀, ni c ne sont donnés numériquement — les trois sont à connaître par cœur. La diapo précise les unités : ε₀ en A·s/(V·m) et µ₀ en V·s/(A·m), dont le produit inverse est bien une vitesse au carré.
🎙️ ORAL (séance 18)
« Si vous mettez dans la formule les valeurs de epsilon zéro et mu zéro et que vous faites le calcul, vous trouverez que la vitesse de propagation d'une onde électromagnétique est de 300 000 km par seconde, qui est la vitesse de la lumière dans le vide. »
⚠️ PIÈGE
⚠️ ÉCART DÉCLARÉ ② : la diapo affiche c = 299 867 802 m/s. Ce nombre n'est reproductible avec aucune valeur usuelle de ε₀ : avec 8,85·10⁻¹² Python donne 299 863 380, avec 8,854·10⁻¹² il donne 299 795 638, et la valeur exacte est 299 792 458. Il faudrait ε₀ = 8,8497·10⁻¹². Écart de 0,025 % avec la valeur exacte : sans conséquence pour un QCM, mais ne recopie jamais ce nombre — retiens c ≈ 3,00·10⁸ m/s.
📝 TOMBE EN QCM
Toutes les questions numériques du chapitre passent par c = 3·10⁸ : Q2 (λ = c/f), Q5 (f = c/λ, v = c/n), Q9 (v = c/n). Et les quatre annales « photons » du Ch20 utilisent c = λf.
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⭐⭐ v = c/n avec n ≥ 1 : le piège n°1 de la série (l'indice est au DÉNOMINATEUR)

~8 min
📊 DIAPOS d.7
« Elles se propagent en général plus lentement dans la matière : la vitesse v de l'onde est réduite d'un facteur n, appelé indice de réfraction » ⇒ v = c/n avec n ≥ 1 (au formulaire). Exemples cités par la diapo, hors formulaire : n(air) = 1 · n(eau) = 1,33 · n(verre) = 1,5. ✅ Python : v(eau) = 2,26·10⁸ m/s (soit ~3/4 c, comme le dit le prof), v(verre) = 2,0·10⁸ m/s.
🎙️ ORAL (séance 18)
« Important : dans le vide, parce que dans n'importe quel autre milieu, la vitesse de propagation de la lumière et de toute autre onde électromagnétique sera PLUS FAIBLE. […] Donc l'indice de réfraction de n'importe quel milieu est supérieur à un. Disons que l'air c'est presque un, l'eau 1,33, le verre 1,5. »
⚠️ PIÈGE
L'item D de la série 16 Q1 est fabriqué exactement sur cette inversion : « la vitesse est d'autant plus élevée que l'indice est grand » ⇒ FAUX, c'est l'inverse. Et l'item C (« plus rapide dans les solides que dans le vide ») viole la limite fondamentale. ⚠️ ÉCART DÉCLARÉ ⑪ : le corrigé officiel écrit ici « v = nc » — coquille pour v = c/n ; sa conclusion, elle, est correcte.
📝 TOMBE EN QCM
n ≥ 1 est le contrôle de cohérence n°1 du chapitre : à la Q4, il élimine d'un coup les options B (0,58) et D (0,87) sans calcul. Et l'annale SFO 2023-24 Q19 item A (« plus vite dans l'eau que dans l'air ») est FAUX pour la même raison.
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💊 Pourquoi c'est la composante ÉLECTRIQUE qui fait tout le travail biologique

~6 min
📊 DIAPOS d.7
« Leur composante électrique a un effet beaucoup plus grand sur les charges de la matière que leur composante magnétique. Les phénomènes de la vision, la photochimie, la fluorescence, sont essentiellement causés par la composante électrique de l'onde. »
🎙️ ORAL (séance 18)
« C'est la composante de champ électrique présente dans l'onde électromagnétique qui va interagir avec les organes sensoriels à l'intérieur de nos yeux. […] Elle est responsable de phénomènes comme la vision, ou la photochimie, par exemple la photosynthèse faite par les plantes. »
⚠️ PIÈGE
Croire que c'est arbitraire. La raison est quantitative : E = cB, donc en unités SI le champ électrique est 3·10⁸ fois plus grand que le champ magnétique ; sur une charge, la force électrique qE écrase la force magnétique qvB tant que v ≪ c. C'est aussi pour cela que toutes les formules d'intensité sont écrites en E, jamais en B.
📝 TOMBE EN QCM
Pas de question directe, mais c'est la justification de tout le bloc énergie (d.11-14), où Ī = ½cε₀E²max ne fait intervenir que E. Et une question de cours possible : « pourquoi l'intensité lumineuse se mesure-t-elle avec le champ électrique ? »
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N4 · ONDE SINUSOÏDALE : k, λ, f, v = λf · E⃗ ⊥ B⃗ ⊥ v⃗ EN PHASE · polarisation

d.8-10
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⭐ Les cinq grandeurs et LA relation v = λf (si on en connaît deux, on les connaît toutes)

~7 min
📊 DIAPOS d.8
« On peut écrire les champs comme des fonctions sinusoïdales de la position x et du temps t » : E⃗ = (0, E_y, 0) avec E_y = E_max sin[(2π/λ)(x − vt)], et B⃗ = (0, 0, B_z) avec B_z = B_max sin[(2π/λ)(x − vt)]. Les cinq grandeurs définies : k le nombre d'onde · λ la longueur d'onde · f la fréquence · v la vitesse · E_max et B_max les amplitudes. Relations du bloc « Ondes » du formulaire (Ch6) : k = 2π/λ · ω = 2πf · f = ω/2π · v = λf = ω/k.
🎙️ ORAL (séance 18)
« La chose intéressante, c'est que la vitesse de propagation de l'onde, sa fréquence et sa longueur d'onde sont liées entre elles. Donc si on en connaît deux, on les connaît toutes les trois. »
⚠️ PIÈGE
Oublier que dans un milieu, la relation devient λ′f = v = c/n et non λf = c. La fréquence, elle, ne change JAMAIS — c'est la vitesse et la longueur d'onde qui se divisent par n. Confondre les deux est l'erreur qui tue la Q5 items B et C.
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q2 item A (λ = c/f = 4,62·10⁶ m), Q5 items B et C (f = c/λ = 193,5 THz puis λ′ = λ/n = 829 nm), annale SFO 2011 Q55 items B et D, et les quatre annales « photons » qui commencent toutes par c = λf.
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⭐⭐ E⃗ ⊥ B⃗ ⊥ v⃗, direction donnée par E⃗ × B⃗, et surtout : LES DEUX CHAMPS SONT EN PHASE

~9 min
📊 DIAPOS d.9
« Les champs électriques et magnétiques sont en tout point perpendiculaires l'un à l'autre ainsi qu'à leur direction de propagation. La direction de propagation de l'onde est donnée par E⃗ × B⃗. » « Le sens des champs alterne : B⃗ s'oriente vers l'intérieur de la page en certains points et vers l'extérieur en d'autres. » Et la phrase capitale : « les champs magnétique et électrique sont EN PHASE, c'est-à-dire qu'ils s'annulent ou atteignent leur maximum simultanément. » Enfin : E(x,t) = (c/n)·B(x,t) et E_max = (c/n)·B_max.
🎙️ ORAL (séance 18)
« Donc E, B et V sont perpendiculaires entre eux. L'autre chose importante à retenir, c'est que ces champs sont EN PHASE : ils atteignent leur valeur maximale et leur valeur nulle en même temps. » et « l'amplitude maximale du champ électrique est égale à la vitesse — dans le vide c, dans n'importe quel autre milieu c divisé par l'indice de réfraction — fois l'amplitude du champ magnétique. »
⚠️ PIÈGE
« Quand B est maximal, E est nul » est FAUX pour une onde EM — c'est l'image du circuit LC (Ch12) ou d'une onde stationnaire. C'est littéralement l'item B de l'annale SFO 2023-24 Q19. Second piège : le formulaire n'écrit que E = cB (dans le vide) ; le facteur 1/n dans un milieu est hors formulaire.
📝 TOMBE EN QCM
Annale SFO 2023-24 Q19 items B et D (en phase ⇒ B faux ; transverse ⇒ D vrai) et série 16 Q2 item C (B = E/c = 1,33·10⁻⁸ T ✓ Python).
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Polarisation linéaire et circulaire : deux ondes linéaires déphasées de 90°

~7 min
📊 DIAPOS d.10
LINÉAIRE : « si E⃗ oscille dans un plan fixe, on dit que l'onde est polarisée linéairement […] La direction de polarisation est définie par la direction du vecteur champ électrique. » CIRCULAIRE : « les vecteurs E⃗ et B⃗ restent constants en norme, mais tournent autour de la direction de propagation. » « On obtient une onde polarisée circulairement par superposition de deux ondes polarisées linéairement, l'une dans le plan vertical, l'autre dans le plan horizontal, et déphasées de 90°. En fait, Fourier nous a expliqué que toute superposition d'ondes sinusoïdales est encore solution de l'équation d'onde. » NB : « la lumière naturelle est un mélange aléatoire et variant très rapidement d'ondes linéairement polarisées dans toutes les directions ».
🎙️ ORAL (séance 18)
« Les lunettes de soleil polarisées ne laissent passer que la lumière ayant une certaine direction de polarisation. Et vos écrans — téléphone, télé, ordinateur — émettent une lumière qui a une polarisation bien définie. Donc si vous prenez des lunettes polarisées et que vous les tournez devant un écran, vous verrez des choses apparaître et disparaître. Essayez chez vous, il n'y a aucun risque. »
⚠️ PIÈGE
Croire que « polarisé » veut dire « orienté ». Toute onde EM a un E⃗ perpendiculaire à la propagation ; ce qui définit la polarisation, c'est la RÉGULARITÉ de cette direction au cours du temps — fixe (linéaire), tournante (circulaire) ou aléatoire (lumière naturelle). Et la référence est toujours le champ ÉLECTRIQUE, jamais le magnétique.
📝 TOMBE EN QCM
Annale SFO 2023-24 Q19 porte explicitement sur « une onde EM polarisée linéairement » — le mot n'est pas décoratif : il garantit qu'on parle d'une onde progressive simple. Et la biréfringence (d.25) est la seule situation du cours où l'indice dépend de la polarisation.
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🔗 Le pont Ch17 : l'impulsion RF d'un IRM EST une onde EM polarisée circulairement

~6 min
📊 DIAPOS d.10 + d.1-2
La diapo l'écrit noir sur blanc : la polarisation circulaire, « ceci est le cas de l'impulsion RF dans un scanner IRM ». Le B_RF du Ch17 — norme constante, tournant dans le plan xy à ω_L — est exactement la définition d'un champ polarisé circulairement.
🎙️ ORAL (séance 18)
« Ce qu'est une impulsion RF dans un scanner IRM n'est rien d'autre qu'une onde électromagnétique dont la composante magnétique oscille dans le plan xy à la fréquence de Larmor. Nous avions porté toute notre attention sur la composante magnétique parce que c'était elle qui faisait basculer les spins — mais il y avait aussi le champ électrique, à 90° du champ magnétique, qui faisait le même mouvement de rotation. »
⚠️ PIÈGE
Traiter le Ch17 et le Ch18 comme deux mondes séparés. Le prof fait explicitement le lien deux fois : ici (l'impulsion RF est une onde EM) et à la d.16 (l'IRM à ~50 MHz tombe dans la bande radio). Une question transversale sur ce pont est facile à poser et rapporte gros.
📝 TOMBE EN QCM
Pas d'annale connue sur ce pont — mais c'est le type même de question de compréhension d'un examen transversal : « à quelle région du spectre appartient l'impulsion RF d'un IRM à 3 T (128 MHz) ? » ⇒ ondes radio.
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N5 · ⭐ ÉNERGIE ET INTENSITÉ LUMINEUSE : u_E = u_B, I = cε₀E², Ī = ½cε₀E²max

d.11-14
0/4
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La construction : une colonne de lumière de longueur cΔt, exactement comme le son

~6 min
📊 DIAPOS d.11
« La fréquence d'oscillation élevée des champs rend la mesure de leur intensité impossible : nous considérons donc l'énergie MOYENNE reçue par unité de surface et de temps. Dans le cas du son nous avons appelé cette quantité intensité sonore ; en optique elle est appelée intensité lumineuse I, en J/(s·m²) ou W/m². » Construction : pendant Δt, la colonne de longueur cΔt et de section A traverse le plan ⇒ Volume = (cΔt)A ⇒ Énergie = u_EM·(cΔt)·A.
🎙️ ORAL (séance 18)
« Si de la lumière frappe une surface, quelle est l'énergie transférée par unité de surface et par unité de temps ? Cette quantité s'appelle l'intensité lumineuse moyenne, et nous allons la construire comme vous l'avez déjà fait pour l'intensité sonore. »
⚠️ PIÈGE
Croire que la formule tombe du ciel. Elle se reconstruit en trois pas — volume = (cΔt)A, énergie = u × volume, intensité = énergie/(A·Δt) — et les A et Δt se simplifient, laissant I = u·c. Si tu te souviens de ces trois pas, tu retrouves toutes les formules d'intensité du chapitre sans les apprendre.
📝 TOMBE EN QCM
Pas de question directe, mais c'est le préalable de la Q2 (densité d'énergie moyenne) et de l'exemple du laser (d.13-14), où on part de la puissance pour remonter au champ.
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⭐⭐ u_E = u_B (la démonstration en une ligne) ⇒ u_EM = ε₀E², SANS le ½

~8 min
📊 DIAPOS d.12
« Les densités d'énergie emmagasinées dans les champs sont connues (Ch17) : u_E = ½ε₀E² et u_B = B²/2µ₀. Notez que ces deux densités sont ÉGALES (car E = cB et c² = 1/ε₀µ₀) » : u_E = ½ε₀E² = ½ε₀c²B² = ½ε₀·(1/ε₀µ₀)·B² = B²/2µ₀ = u_B. Conséquence : la densité totale vaut u_EM = u_E + u_B = ε₀E² — au formulaire, SANS le facteur ½.
🎙️ ORAL (séance 18)
« Donc E au carré sur c au carré est égal à B au carré. Et cette grandeur, c'est notre définition de la densité d'énergie du champ magnétique. Cela signifie que la densité d'énergie du champ magnétique et la densité d'énergie du champ électrique sont identiques l'une à l'autre. »
⚠️ PIÈGE
Le formulaire contient DEUX expressions qui se ressemblent : u_EM = ε₀E² (instantanée, SANS ½) et ū_EM = ½ε₀E₀² (moyenne, AVEC ½). La première utilise E à un instant, la seconde l'amplitude. Se tromper de formule change le résultat d'un facteur 2 — et le distracteur correspondant est toujours proposé.
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q2 item B : ū = ½ε₀E² = 7,08·10⁻¹¹ J/m³ ✓ Python (le corrigé note « u_EM = ½ε₀E² » car E y désigne l'amplitude). Et l'annale SFO 2023-24 Q19 item C teste le rapport instantané/moyen.
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⭐⭐ Ī = ½cε₀E²max, et LE piège du chapitre : si B double, l'énergie QUADRUPLE

~9 min
📊 DIAPOS d.12
I_inst = Énergie/(A·Δt) = u_EM·c = c·ε₀E². « E varie très rapidement avec le temps, et seule sa valeur moyenne est observable. » Avec E(t) = E_max sin ωt et ⟨sin²ωt⟩ = ½ : Ī = ½cε₀E²max et ū_EM = ½ε₀E²max — les deux au formulaire. Conclusion de la diapo : « l'intensité lumineuse, que l'on mesure avec un photomètre, est donc proportionnelle au CARRÉ de l'amplitude du champ électrique. »
🎙️ ORAL (séance 18)
« La moyenne d'un sinus au carré sur une période est égale à un demi. » et « cette intensité instantanée peut varier très rapidement, donc ce qu'on mesure, c'est une moyenne. »
⚠️ PIÈGE
LE PIÈGE CENTRAL DU CHAPITRE (série 16 Q2 item D) : « si B double, la densité d'énergie moyenne double également » ⇒ FAUX. Puisque E = cB, E double aussi ; et comme u ∝ E², l'énergie est MULTIPLIÉE PAR 4 ✓ Python. Le réflexe : dès qu'un énoncé fait varier E ou B, écris l'exposant — ×2 sur le champ = ×4 sur l'énergie, ×3 = ×9.
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q2 item D (le quadruple) et annale SFO 2023-24 Q19 item C (« l'énergie moyenne est toujours inférieure à l'énergie instantanée » ⇒ FAUX : l'instantanée oscille entre 0 et 2× la moyenne).
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⭐ L'exemple du laser, complet : 1 mJ → 3,2·10² W/m² → E_max = 0,49 kV/m

~9 min
📊 DIAPOS d.13-14
Données : P = 1,0 mW, f = 4,74·10¹⁴ Hz, A = 3,14·10⁻⁶ m², dans le vide. a) Énergie reçue en 1,0 s : E = P·Δt = 1,0·10⁻³ J = 1 mJ. b) Intensité : I = P/A = 1,0·10⁻³/3,14·10⁻⁶ = 3,2·10² W/m² ✓ Python (318,5, arrondi à 320). c) Amplitude : E²max = 2Ī/(cε₀) = 2(3,2·10²)/((3,0·10⁸)(8,85·10⁻¹²)) ⇒ E_max = 0,49 kV/m ✓ Python (489,9 V/m). NB : « un faisceau laser de grande puissance peut générer un champ énorme : E_max = 10¹⁰ V/m ».
🎙️ ORAL (séance 18)
« C'est typiquement un pointeur laser […] nous verrons que c'est un faisceau laser ROUGE » ✓ Python : λ = c/f = 633 nm. Et « E max au carré vaut 2 I divisé par c epsilon zéro. Et on trouve que E max est égal à 490 volts par mètre. »
⚠️ PIÈGE
⚠️ ÉCART DÉCLARÉ ③ : la transcription auto-traduite dit « un faisceau laser dont on connaît la puissance, 5000 watts » puis « 1000 watts fois 1 égale 1000 joules » ; la diapo fait foi (1,0 mW et 1,0 mJ), et l'oral se corrige lui-même deux phrases plus loin. Piège de calcul : oublier le facteur 2 en inversant Ī = ½cε₀E² donne 346 V/m au lieu de 490.
📝 TOMBE EN QCM
La fréquence est une DONNÉE INUTILE pour a) et b) — comme au vrai SFO. Elle sert uniquement à identifier le laser (rouge, 633 nm) et fait le pont Ch20 : hf = 1,96 eV par photon ✓ Python, exactement le calcul des quatre annales « photons ».
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N6 · ⭐ LE SPECTRE ÉLECTROMAGNÉTIQUE EN SEPT RÉGIONS, et λf = c

d.15-17
0/4
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⭐ λf = c et les SEPT régions : l'ordre, et le piège des deux axes opposés

~7 min
📊 DIAPOS d.15
Encadré sur la diapo : λ f = c dans le vide (et λf = v = c/n dans un milieu). « Le spectre électromagnétique est divisé en SEPT RÉGIONS plus ou moins distinctes. » De gauche à droite (λ décroissante, f croissante) : radio → micro-ondes → infrarouge → VISIBLE → ultraviolet → rayons X → rayons γ.
🎙️ ORAL (séance 18)
« Effectivement, nous avons un spectre CONTINU de fréquences pour les ondes électromagnétiques, mais l'usage commun est de subdiviser ce spectre en sept régions, selon le domaine d'application de ces ondes. »
⚠️ PIÈGE
L'axe des longueurs d'onde et l'axe des fréquences vont en sens OPPOSÉS (λ = c/f) : grande longueur d'onde = basse fréquence = radio ; petite longueur d'onde = haute fréquence = γ. Un QCM qui demande « quelle onde a la plus grande longueur d'onde » se trompe de sens une fois sur deux. Et le découpage est conventionnel, pas physique : le spectre est continu.
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q3 (les quatre ondes citées sont toutes EM). Question de classement typique : ranger radio, visible, X, γ par fréquence croissante — ou par longueur d'onde croissante, ce qui inverse tout.
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Les trois premières régions : radio (l'IRM !), micro-ondes (l'eau), infrarouge (la chaleur)

~8 min
📊 DIAPOS d.16
ONDES RADIO ~100 kHz à 1 GHz : « radio AM et FM, la TV, et pour l'IRM et les radars ». MICRO-ONDES 1 GHz à 300 GHz : « les fours du même nom, pour chauffer les aliments en excitant le mouvement des molécules d'eau, mais aussi la téléphonie mobile et le wifi ». INFRAROUGES 300 GHz à 385 THz : « correspondent à l'émission des corps par agitation thermique. Chaque fois qu'il faut détecter une source de chaleur, les systèmes à infrarouge sont très pratiques. »
🎙️ ORAL (séance 18)
« Si vous comparez les fréquences de l'impulsion RF d'un IRM avec cette gamme, vous verrez que ça tombe pile là-dedans, parce que c'était environ 50 MHz. » et sur les micro-ondes : « la fréquence de l'onde résonne avec les modes de vibration des atomes dans la molécule d'eau. C'est pour cela que si on met juste une assiette au micro-ondes, l'assiette reste froide : il n'y a pas d'eau dedans. »
⚠️ PIÈGE
Confondre micro-ondes (1-300 GHz, chauffent l'eau, wifi) et ondes radio (jusqu'à 1 GHz, IRM). ⚠️ Et le mécanisme du four n'est pas « les micro-ondes sont chaudes » : c'est une RÉSONANCE avec les modes de vibration de H₂O — exactement la même idée de résonance qu'au Ch17 avec ω_RF = ω_L.
📝 TOMBE EN QCM
Le prof a fait une démonstration vidéo à la caméra infrarouge (un verre vide, un d'eau chaude, un d'eau froide) : « ce n'est pas juste un filtre Instagram, c'est une mesure de la température par l'émission infrarouge ». Question de cours possible : « sur quel principe fonctionne une caméra thermique ? »
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⭐ Le VISIBLE : 385-769 THz, et « la couleur n'est pas une propriété de la lumière »

~8 min
📊 DIAPOS d.16
« La bande étroite que l'œil humain peut détecter est couramment appelée spectre visible. Il couvre l'intervalle 385 THz < f < 769 THz, bien que les limites varient d'une personne à l'autre. » ✅ Python : 385 THz ⇒ 779 nm (rouge) et 769 THz ⇒ 390 nm (violet). Le TABLEAU DES COULEURS imprimé à droite de la diapo (absent de la couche texte du PDF, lu sur le rendu) : Rouge 780-622 nm / 384-482 THz · Orange 622-597 / 482-503 · Jaune 597-577 / 503-520 · Vert 577-492 / 520-610 · Bleu 492-455 / 610-659 · Violet 455-390 / 659-769 ✓ Python (chaque borne vérifie λf = c à 1 THz près, et les six bandes se raccordent exactement). Et la phrase à retenir mot pour mot : « la couleur correspond à notre PERCEPTION de la fréquence de l'onde électromagnétique. Ce n'est pas une caractéristique de la lumière elle-même, mais une manifestation du système sensoriel : l'œil, les nerfs et le cerveau. »
🎙️ ORAL (séance 18)
« Pourquoi l'œil humain a-t-il évolué pour n'être réceptif qu'à cette fréquence ? Parce que l'œil de toutes les espèces vivantes sur Terre a évolué éclairé par le soleil, et l'émission du soleil est centrée sur le rayonnement visible. L'évolution a adapté notre récepteur au centre du spectre d'émission de notre étoile. »
⚠️ PIÈGE
Retenir les bornes en nanomètres alors que la diapo les donne en térahertz (et inversement). Les deux jeux de valeurs sont exigibles : 385-769 THz ⇔ 779-390 nm. Le repère de conversion : 500 THz ⇔ 600 nm environ, et la raie jaune du tableau d.25 (589 nm) vaut 509 THz, bien au centre ✓ Python.
📝 TOMBE EN QCM
Le visible est une bande ridiculement étroite (un facteur 2 en fréquence, quand le spectre entier couvre plus de 12 décades) : c'est l'image la plus importante de la d.15, et une question de comparaison facile à poser.
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⭐ UV, X et γ : et LA distinction X/γ (mécanisme de production, pas fréquence)

~9 min
📊 DIAPOS d.17
ULTRAVIOLETS 769 THz à 2,4·10¹⁶ Hz : « responsables du bronzage et activent la synthèse de la vitamine D sous l'épiderme. Les rayons UV au-dessus de 10¹⁵ Hz dépolymérisent les acides nucléiques et détruisent les protéines […] Les rayons ultraviolets inhibent aussi le système immunitaire. » RAYONS X 2,4·10¹⁶ à 15·10¹⁶ Hz : « images radiographiques, scanners CT, et détermination des structures cristallines. » RAYONS γ au-delà de 15·10¹⁶ Hz : « de même nature que les rayons X mais d'origine différente : les γ sont produits par des transitions NUCLÉAIRES, les X par la décélération des électrons rapides. »
🎙️ ORAL (séance 18)
« Les rayons UV au-dessus de 10¹⁵ hertz peuvent dépolymériser les acides nucléiques, donc casser des liaisons chimiques. C'est pour cela qu'on utilise les UV pour stériliser. » et « ce sera vraiment le dernier cours de la saison : nous parlerons de radiographie et de CT scan, donc de tomographie » ⇒ renseignement sur le Ch21.
⚠️ PIÈGE
Croire que ce qui distingue X et γ est la fréquence. C'est le MÉCANISME DE PRODUCTION : noyau (γ) contre cortège électronique (X) — et leurs gammes se chevauchent. ⚠️ ÉCART DÉCLARÉ ⑦ : la transcription dit « UV rays above 10 to 15 hertz » — erreur d'auto-traduction des exposants ; la diapo écrit bien 10¹⁵ Hz.
📝 TOMBE EN QCM
Les sept bornes se raccordent exactement ✓ Python (chaque borne haute est la borne basse de la suivante). À mémoriser en priorité : 1 GHz · 300 GHz · 385 et 769 THz · 2,4·10¹⁶ Hz. Aucune n'est au formulaire.
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N7 · OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE ET RÉFLEXION : le mantra de la normale, θᵢ = θᵣ, le miroir plan

d.18-23
0/5
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La charnière du chapitre : on oublie E⃗ et B⃗, on ne garde que des rayons

~6 min
📊 DIAPOS d.18
« La lumière voyage en ligne droite dans la plupart des cas. Pour preuve : une source ponctuelle comme le Soleil projette des ombres aux contours très nets ; et nous déduisons la position des objets en supposant que la lumière suit une ligne droite. » « Les parcours rectilignes s'appellent des RAYONS. Bien que cette représentation ne tienne pas compte de sa nature d'onde électromagnétique, elle a permis de rendre compte de : la réflexion, la réfraction, les principes des miroirs et des lentilles. » « La discipline qui traite de ces propriétés est appelée OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE. »
🎙️ ORAL (séance 18)
« On va oublier la nature intime de la lumière — les champs électrique et magnétique perpendiculaires et oscillants — et on va simplement en donner une description géométrique qui nous permettra, au prochain cours, de comprendre comment fonctionnent les lentilles. […] La lumière voyage en ligne droite dans la plupart des cas. J'ajoute “dans la plupart des cas” parce que si Einstein était dans la salle, il pourrait ne pas être d'accord : il y a la relativité qui déforme la métrique, mais on n'en parle pas. »
⚠️ PIÈGE
Réviser le chapitre « d'un bloc ». À partir d'ici, plus aucun ε₀, plus aucune énergie : seulement des angles, des indices et de la trigonométrie. Les deux moitiés se révisent séparément — et la série 16 les sépare exactement au même endroit (Q1-Q3 / Q4-Q10).
📝 TOMBE EN QCM
Pas de question directe, mais la d.19 annonce le duo réflexion/réfraction et rappelle qu'ils se produisent toujours ensemble — sauf au-delà de l'angle critique, où il n'y a plus QUE de la réflexion (d.27, Q6 et Q9).
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⭐⭐ θᵢ = θᵣ — et LE MANTRA : tous les angles se mesurent depuis la NORMALE

~9 min
📊 DIAPOS d.20
« Quand une lumière frappe la surface d'un objet, une partie est réfléchie, le reste est absorbé ou, si l'objet est transparent, transmis. Dans le cas d'un miroir argenté, la lumière est réfléchie à plus de 95 %. » Définitions : θᵢ = angle entre le rayon incident et la NORMALE · θᵣ = angle entre le rayon réfléchi et la NORMALE. La diapo écrit en toutes lettres : « tous les angles se mesurent par rapport à la normale à la surface ». Loi : θᵢ = θᵣ (au formulaire).
🎙️ ORAL (séance 18, répété DEUX fois)
« Donc on mesure TOUJOURS — et c'est le mantra du jour — les angles par rapport à la normale à la surface. »
⚠️ PIÈGE
C'est L'ERREUR LA PLUS FRÉQUENTE DU CHAPITRE, et elle décide de trois questions sur dix. À la Q4, « les rayons réfléchi et réfracté sont perpendiculaires » se traduit par θᵣ + θₜ = 90° ; à la Q6, l'angle φ sur la paroi et l'angle α sur l'axe sont complémentaires ; à la Q8, les angles internes du triangle valent (90° − α) et (90° − β). Trois fois le même réflexe.
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q4, Q6 et Q8 reposent toutes trois sur cette lecture. Le geste qui sauve : sur chaque schéma, trace la normale en pointillés avant d'écrire quoi que ce soit.
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Réflexion diffuse vs spéculaire : la loi reste vraie LOCALEMENT

~6 min
📊 DIAPOS d.21
« La lumière qui rencontre une surface rugueuse, même microscopiquement rugueuse comme la page d'un livre, est réfléchie dans toutes les directions. C'est une réflexion diffuse. La loi de la réflexion demeure valide pour chaque micro-surface. La réflexion diffuse permet de voir un objet ordinaire sous plusieurs angles. » « Lorsqu'un faisceau étroit se réfléchit sur un miroir (réflexion spéculaire), notre œil ne peut le voir que s'il se trouve exactement dans l'angle de réflexion. »
🎙️ ORAL (séance 18)
« La loi de la réflexion, θᵢ égale θᵣ, reste TOUJOURS vraie, mais vraie par rapport à la normale à la surface au niveau LOCAL. […] Tous les objets autour de nous produisent une réflexion diffuse, et c'est pour cela que l'œil de l'observateur peut voir l'objet où qu'il aille. »
⚠️ PIÈGE
Croire que la réflexion diffuse « viole » θᵢ = θᵣ. Elle ne la viole jamais : c'est la normale qui change d'orientation d'un point à l'autre. C'est la question de cours la plus simple à poser sur cette diapo, et la seule réponse acceptable contient le mot « localement ».
📝 TOMBE EN QCM
Pas de question de la série 16, mais un K′ type très facile à fabriquer : « la loi de la réflexion ne s'applique pas aux surfaces rugueuses » ⇒ FAUX.
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⭐ Le miroir plan : la démonstration de sᵢ = s₀ et la notion d'image VIRTUELLE

~8 min
📊 DIAPOS d.22
« L'ensemble œil-cerveau interprète le rayon réfléchi comme venant en ligne droite de P, l'image de S située derrière le miroir. Le point P fait partie d'une image virtuelle […] on l'appelle virtuelle parce qu'elle ne peut pas être projetée sur un écran. » Démonstration : « VSA = θᵢ et VPA = θᵣ ; par la loi de la réflexion θᵢ = θᵣ. Les deux triangles VAS et VAP ont le côté VA en commun : ils sont par conséquent égaux. Ainsi VS = VP » ⇒ sᵢ = s₀ (hors formulaire).
🎙️ ORAL (séance 18)
« Et donc nous avons résolu le mystère : l'image de l'objet est derrière le miroir, à la MÊME distance normale que l'objet. » et sur la distinction : « l'image du transparent est projetée par le vidéoprojecteur sur l'écran : c'est une image RÉELLE. L'image dans un miroir ne peut pas être projetée sur un écran : c'est une image VIRTUELLE. »
⚠️ PIÈGE
Chercher une formule là où il n'y en a pas : sᵢ = s₀ n'est pas au formulaire, et la démonstration ne demande aucun calcul, seulement l'égalité de deux triangles. Le critère virtuelle/réelle est unique : PROJETABLE SUR UN ÉCRAN ou non — ni la position, ni la taille, ni le sens n'entrent en jeu.
📝 TOMBE EN QCM
Pas dans la série 16, mais c'est un prérequis annoncé du Ch19 (« plus de détails dans les prochains épisodes ») : les lentilles y formeront de vraies images réelles. Un K′ type : « une image virtuelle ne peut pas être vue » ⇒ FAUX, elle est vue, elle n'est pas projetable.
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Les cinq propriétés de l'image, et la main gauche qui devient droite

~6 min
📊 DIAPOS d.23
« L'image d'une main peut être tracée avec des rayons émis perpendiculairement au miroir (θᵢ = θᵣ = 0). L'image d'une main gauche est une main droite de même grandeur. La réflexion transforme un système de référence droit en un système de référence gauche et vice-versa (symétrie par rapport au plan du miroir). » Les cinq propriétés : l'image miroir est virtuelle, non déformée, non renversée, de même grandeur, et derrière le miroir à la même distance. « On parle d'image virtuelle pour la distinguer d'une image réelle que la lumière traverse vraiment et qui apparaît sur un écran. »
🎙️ ORAL (séance 18)
« Si on prend une main gauche et qu'on la met devant un miroir plan, ce qu'on obtient comme image, c'est l'image d'une main droite. Donc par réflexion, le miroir transforme un repère droit en repère gauche, et vice-versa. »
⚠️ PIÈGE
Croire que « non renversée » contredit « gauche ↔ droite ». Le miroir n'inverse NI le haut NI le bas : il inverse l'axe perpendiculaire à son plan — ce qui, pour un objet chiral comme une main, échange gauche et droite. C'est une question de vocabulaire, pas de physique.
📝 TOMBE EN QCM
Question de cours possible à l'examen transversal : « citez trois propriétés de l'image donnée par un miroir plan ». Les cinq sont sur une seule ligne de la diapo : apprends-les comme une liste.
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N8 · ⭐⭐ RÉFRACTION : Snell-Descartes, les indices, la RÉFLEXION TOTALE et les fibres

d.24-29
0/6
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⭐⭐ nᵢ sin θᵢ = nₜ sin θₜ (1621) — et le sens de la déviation, sans calcul

~9 min
📊 DIAPOS d.24
« Un rayon qui arrive à l'interface avec un certain angle θᵢ (non perpendiculaire) est dévié en entrant dans le nouveau milieu : cette déviation s'appelle réfraction. La réfraction est une conséquence directe de la réduction de la vitesse de propagation dans un milieu dense. » « Les rayons incident, réfléchi et réfracté sont dans le plan d'incidence. On mesure θᵢ et θₜ par rapport à la normale. » « En 1621, Descartes et Snell ont établi indépendamment la relation : nᵢ sin θᵢ = nₜ sin θₜ » (au formulaire).
🎙️ ORAL (séance 18)
« Quand on va d'un milieu d'indice plus faible vers un milieu d'indice plus élevé, le rayon est dévié et il se rapproche de la normale. » (et inversement en sortant vers un indice plus faible).
⚠️ PIÈGE
Inverser les indices. Dans nᵢ sin θᵢ = nₜ sin θₜ, chaque indice va TOUJOURS avec l'angle du MÊME milieu. ⚠️ ÉCART DÉCLARÉ ④ : le corrigé de la série 16 Q10 item A inverse ce rapport une fois (α₂ = arcsin(n_eau sin α₁/n_air)) ; la suite du corrigé et le résultat 175° sont corrects.
📝 TOMBE EN QCM
Sept des dix questions de la série 16 en dépendent (Q4, Q5, Q6, Q7, Q8, Q9, Q10) — c'est la formule du chapitre. Le contrôle de sens (rapproché ou éloigné de la normale) permet de valider chaque résultat en deux secondes.
⬜

⭐ Le tableau des indices (λ = 589 nm) et la biréfringence

~8 min
📊 DIAPOS d.25
« Lorsque la lumière rencontre une matière transparente, elle est ralentie et ne peut plus se propager à c = 2,9979·10⁸ m/s. L'indice n = c/v ≥ 1 mesure ce ralentissement. Dans l'eau, la lumière voyage à ~3/4 c ✓ Python (1/1,33 = 0,752). » Tableau, pour la lumière jaune (λ = 589 nm) : Vide exactement 1 · Air (CNTP) 1,00029 · Eau (20°) 1,333 · Quartz 1,4584 · Verre 1,52 · Diamant 2,417 · Sel 1,54 · Glace 1,31 · Alcool 1,36 · Benzène 1,501 · Polystyrène 1,59 · Phosphure de gallium 3,5. NB : « n varie un peu avec la longueur d'onde, sauf dans le vide — c'est pourquoi on spécifie souvent λ. » BIRÉFRINGENCE : « dans certains matériaux, l'indice peut dépendre de la direction de polarisation ».
🎙️ ORAL (séance 18)
« Toutes les valeurs sont données pour la lumière jaune. Pourquoi ? Parce que la lumière jaune est au milieu du spectre visible. Et l'information implicite, c'est que l'indice dépend de la couleur. » Démonstration vidéo : un cristal de calcite posé sur un livre dédouble le texte ; avec des lunettes polarisées, un seul des deux textes subsiste. « Les Vikings, qui n'avaient pas de boussole, trouvaient le soleil en regardant les nuages à travers un cristal de calcite. »
⚠️ PIÈGE
Apprendre les douze valeurs. Seules quatre servent : eau 1,33, verre 1,5, air ≈ 1, et diamant 2,42 (angle critique de 24,4° ✓ Python, ce qui explique son éclat). Et ne pas confondre dispersion (n dépend de λ) et biréfringence (n dépend de la polarisation) : deux phénomènes distincts, deux diapos distinctes.
📝 TOMBE EN QCM
Annale SFO 2011 module A Q55 (n = √εᵣ = 1,41 ⇒ v < c et λ′ < λ) et série 16 Q5 (même question avec εᵣ = 3,5). La biréfringence n'est jamais tombée mais c'est un item K′ de définition idéal.
⬜

⭐ La lame à faces parallèles : on ressort TOUJOURS parallèle (60° → 35,3° → 60°)

~8 min
📊 DIAPOS d.26
Question : faisceau sur une plaque de verre (n_g = 1,5) sous 60°. a) 1ʳᵉ interface : sin θₜ₁ = (n_a/n_g) sin θᵢ₁ = (1,0/1,5) sin 60° = 0,577 ⇒ θₜ₁ = 35,3° ✓ Python. b) 2ᵈᵉ interface, avec θᵢ₂ = θₜ₁ (faces parallèles ⇒ mêmes normales) : sin θₜ₂ = (n_g/n_a) sin θᵢ₂ = 1,5 × sin 35,3° = 0,867 ⇒ θₜ₂ = 60° ✓ Python. « La lumière émerge parallèlement à sa direction incidente. »
🎙️ ORAL (séance 18)
« Vous le voyez sur le dessin : la lumière ressort, après avoir traversé une lame de verre à faces parallèles, parallèle au rayon d'incidence, mais juste avec un décalage. »
⚠️ PIÈGE
Refaire tout le calcul à chaque fois. La propriété est GÉNÉRALE : pour toute lame à faces parallèles, quels que soient n et θᵢ, l'angle de sortie est égal à l'angle d'entrée, parce que n_g se simplifie entre les deux applications de Snell. Ce qui reste, c'est un décalage latéral — et c'est lui qu'on calcule à la Q7.
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q7 est exactement cette diapo, avec deux couleurs : d = l(tan θ_r − tan θ_v) = 8,59 mm ✓ Python. Si tu maîtrises la d.26, la Q7 se résout en trois lignes.
⬜

⭐⭐ RÉFLEXION TOTALE : sin θc = nₜ/nᵢ — et la condition d'existence

~9 min
📊 DIAPOS d.27
« Quand la lumière passe d'un milieu à un autre d'indice plus petit, elle dévie en s'éloignant de la normale. Il existe donc un angle d'incidence particulier (angle critique) où l'angle de réfraction sera 90° et le rayon réfracté rase la surface. » D'après Snell : sin θc = (nₜ/nᵢ)·sin 90° = nₜ/nᵢ (au formulaire). « Pour les angles d'incidence supérieurs à θc, TOUTE la lumière est réfléchie : c'est la réflexion totale interne. » ✅ Python : verre→air 41,8° · eau→air 48,8° · diamant→air 24,4°.
🎙️ ORAL (séance 18)
« Si on va à un angle d'incidence supérieur à l'angle critique, il n'y a plus de lumière transmise au-delà de l'interface : l'interface entre les deux milieux se comporte comme un MIROIR PARFAIT. Donc la lumière reste piégée dans le milieu d'indice de réfraction le plus élevé. »
⚠️ PIÈGE
LE PIÈGE D DE LA SÉRIE 16 Q5 : il n'existe PAS toujours d'angle critique. Il faut nₜ < nᵢ ; sinon la formule donne sin θc > 1, mathématiquement impossible. Le distracteur proposé (32,31°) est l'angle critique du trajet inverse : la bonne formule appliquée dans le mauvais sens. Contrôle systématique : sin θc doit être ≤ 1. ⚠️ ÉCART DÉCLARÉ ⑥ : le corrigé de la Q9 écrit « l'angle du rayon transmis est plus grand que 90° » — à θc, θₜ vaut exactement 90° ; au-delà, il n'y a plus de rayon transmis.
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q5 item D (l'angle critique qui n'existe pas), Q6 (la condition sin φ > nₑ/n₀ = 0,9) et Q9 (θ_m = 41,8° dans l'air, puis la fibre plongée dans l'eau).
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💊 Les fibres optiques : 50 µm, λ = 1300 nm, et les endoscopes

~8 min
📊 DIAPOS d.28-29
« Les fibres optiques sont une des applications les plus importantes de la réflexion interne totale. On peut transmettre très efficacement la lumière et le proche infrarouge (λ = 1300 nm) le long de fibres minces. À cause du petit diamètre de la fibre (50 µm), la plupart de la lumière entrant à une extrémité tombe sur la surface latérale sous un GRAND angle d'incidence ; elle subit alors une réflexion totale, et cela peut se répéter des centaines de fois par centimètre. » « Il est fréquent d'utiliser des fibres optiques pour observer les organes à l'intérieur du corps (endoscopes). » ✓ Python : λ = 1300 nm ⇒ f = 231 THz, bien dans le proche IR.
🎙️ ORAL (séance 18)
« Dans un endoscope on a deux fibres optiques : une première qui sert à éclairer l'intérieur du patient, et une seconde qui capte la lumière réfléchie et est connectée à une caméra et à un écran », plus les instruments de travail. Démonstrations : un laser piégé dans un jet d'eau colorée, et une barrette de plexiglas courbée qui guide quand même la lumière d'un bout à l'autre.
⚠️ PIÈGE
Ne pas voir pourquoi « grand angle ». Le rayon entre presque parallèlement à l'axe ⇒ il frappe la paroi latérale presque en rasant, donc à un angle proche de 90° PAR RAPPORT À LA NORMALE de la paroi — bien au-delà de θc. Sans le mantra de la d.20, cette phrase paraît contradictoire.
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q6 (la fibre à gaine, cône d'acceptance αₑ < 41,8°) et Q9 (la fibre nue plongée dans l'eau : le guidage est perdu). Les deux ensemble expliquent pourquoi la gaine existe : garantir un nₜ fixe et faible, quoi qu'il y ait autour.
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⭐ La fibre à gaine (Q6) : deux interfaces, deux angles complémentaires

~9 min
📊 DIAPOS d.28 + série 16 Q6
Fibre d'indice n₀ = 1,53, gaine nₑ = 0,9 n₀, entrée depuis le vide. ① Sur la paroi : réflexion totale ⇒ sin φ > nₑ/n₀ = 0,9 ⇒ φ > 64,15° ✓ Python — le rapport vaut 0,9 quel que soit n₀. ② Trigonométrie : α (par rapport à l'axe) et φ (par rapport à la normale à la paroi) sont complémentaires ⇒ α < 90° − 64,15° = 25,85° ✓. ③ Sur la face d'entrée, Snell : sin αₑ = n₀ sin α ⇒ αₑ < arcsin(1,53 × sin 25,85°) = 41,8° ✓. Réponse : 0 < αₑ < 41,8°.
🎙️ ORAL (séance 18)
« On exploite le fait que quand la lumière se propage dans un milieu qui a un indice de réfraction plus élevé que l'extérieur, en utilisant des angles d'incidence supérieurs à l'angle critique, on peut utiliser la fibre comme guide de lumière. »
⚠️ PIÈGE
Confondre αₑ (l'angle d'entrée, dehors) et φ (l'angle sur la paroi, dedans). Les distracteurs D et E de la Q6 sont construits sur cette confusion (64,15° est l'angle sur la paroi, pas l'angle d'entrée) ; les distracteurs A et C prennent l'intervalle complémentaire. Le contrôle de bon sens : plus on entre droit (αₑ petit), mieux c'est guidé ⇒ toute réponse qui exclut αₑ = 0 est fausse. Et R = 500 µm est une donnée inutile.
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q6, clé B. La structure « deux interfaces + deux angles complémentaires » est exactement celle du prisme (Q8) : c'est la même compétence, testée deux fois dans la même série.
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N9 · DISPERSION CHROMATIQUE : Cauchy, le prisme, et l'arc-en-ciel

d.30-32
0/4
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⭐⭐ n(λ) = a + b/λ² : le bleu est PLUS dévié que le rouge

~9 min
📊 DIAPOS d.30
« L'indice de réfraction d'un milieu quelconque, excepté le vide, dépend de la longueur d'onde, donc de la fréquence. La variation de la vitesse avec la fréquence est appelée DISPERSION. » « Des longueurs d'onde différentes sont réfractées à des angles différents […] Un prisme permet d'amplifier la séparation : la dispersion de la 1ʳᵉ interface est amplifiée par la seconde. » Loi de Cauchy : n(λ) = a + b/λ² (hors formulaire) ⇒ la diapo écrit n_r < n_v et conclut : « la composante bleue est plus déviée que la composante rouge ». ✓ Python (a = 1,60, b = 5,0·10⁻¹⁵ m²) : n(400 nm) = 1,631 > n(700 nm) = 1,610.
🎙️ ORAL (séance 18)
« Si lambda est grand, n est plus petit. Donc le lambda du rouge est plus grand que celui du bleu, donc n du rouge est plus petit que n du bleu, donc le bleu ou le violet, qui ont un indice plus élevé, seront PLUS DÉVIÉS. »
⚠️ PIÈGE
Une seule inversion dans la chaîne de raisonnement et tu choisis le rouge. La chaîne : λ_rouge grand ⇒ b/λ² petit ⇒ n_rouge petit ⇒ moins dévié. Le contrôle en une ligne : dans toute question de dispersion, le bleu doit finir plus dévié. Si ton résultat dit le contraire, tu t'es trompé.
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q7 (n_r = 1,62 < n_v = 1,66 ⇒ θ_r = 25,9° > θ_v = 25,2°, séparation 8,59 mm) et Q8 (n_R = 1,539 < n_B = 1,554 ⇒ γ_R = 50,62° < γ_B = 51,99° ✓ Python). Dans les deux, la vérification est la même.
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⭐ Le prisme (Q8) : β = 60° − α, la relation qui vient du mantra

~9 min
📊 DIAPOS d.30 + série 16 Q8
« On considère le triangle ABC. Au sommet A, l'angle est 60°. Au sommet B, la ligne pointillée est la normale à la face ; comme l'angle α se trouve entre cette normale et le rayon, l'angle interne du triangle vaut (90° − α). Même chose en C : (90° − β). La somme des angles d'un triangle vaut 180° » ⇒ 60° + (90° − α) + (90° − β) = 180° ⇒ β = 60° − α. Pour le rouge : α_R = 29,85° ⇒ β_R = 30,15° ⇒ γ_R = arcsin(1,539 × sin 30,15°) = 50,62° ✓ Python. Pour le bleu : α_B = 29,53° ⇒ β_B = 30,47° ⇒ γ_B = 51,99° ✓.
🎙️ ORAL (séance 18)
« C'est pour cela que quand on fait passer la lumière à travers un prisme, on sépare la lumière blanche en ses composantes, et on voit qu'elle est faite de rouge et de violet. »
⚠️ PIÈGE
Les distracteurs B et C de la Q8 donnent les BONNES valeurs, mais mal étiquetées : 29,85° et 29,53° sont les angles α (à l'entrée), pas les γ (à la sortie). Vérifie toujours quel angle porte le nom demandé. Et la formule générale vaut pour tout prisme d'angle au sommet A : β = A − α — hors formulaire. Les deux longueurs d'onde (668,2 et 434,1 nm) sont des données inutiles.
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q8, clé V F F V. Contrôle de cohérence obligatoire : γ_B > γ_R ✓ Python — le bleu sort plus dévié, comme l'exige Cauchy.
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L'arc-en-ciel : trois événements dans une goutte, et l'arc secondaire inversé

~8 min
📊 DIAPOS d.31
« Quand la lumière du soleil est interceptée par une goutte de pluie d'un diamètre de l'ordre du mm, une partie est réfractée à l'intérieur, puis réfléchie sur la face intérieure (réflexion totale), puis à nouveau réfractée à la sortie. » « L'arc-en-ciel est produit par des milliers de gouttes : le ROUGE provient de gouttes situées plus HAUT, le BLEU de gouttes plus BASSES. » « Il peut y avoir un deuxième arc-en-ciel, plus faible : il est le résultat d'une deuxième réflexion à l'intérieur de la goutte. »
🎙️ ORAL (séance 18, clôture)
« Les ingrédients pour obtenir un arc-en-ciel : il faut un observateur — parce que si on ne le voit pas, on ne peut pas dire qu'il y a un arc-en-ciel —, le soleil derrière lui, et une suspension de gouttelettes devant. […] L'arc-en-ciel est un phénomène hautement PERSONNALISÉ : un autre observateur reçoit le sien. » Et sur l'arc secondaire : « deux réflexions totales à l'intérieur de la gouttelette, et le fait qu'il y en ait deux fait que les couleurs sont INVERSÉES. »
⚠️ PIÈGE
Oublier qu'il y a trois événements, pas deux. L'ordre est réfraction (dispersion) → réflexion → réfraction (dispersion amplifiée). Et l'arc secondaire n'est pas « le même en plus pâle » : ses couleurs sont dans l'ordre INVERSE, parce qu'il y a une réflexion de plus.
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q10 (approfondissement) demande explicitement les trois déviations, une par point. C'est la seule question du chapitre qui combine dispersion et réflexion totale.
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⭐ La déviation totale D = 180° + 2α₁ − 4α₂, et pourquoi l'arc est vu à 42°

~9 min
📊 DIAPOS série 16 Q10 + d.31
Snell en A : α₂ = arcsin(sin α₁/(4/3)) = 3,75° pour α₁ = 5° ✓ Python. En A : D_A = α₁ − α₂. En B : le triangle AOB est isocèle (AO et BO sont deux rayons) ⇒ α₃ = α₂, et α₃ = α₄ (réflexion) ; les angles α₃, α₄ et D_B forment un angle plat ⇒ D_B = 180° − 2α₂. En C : triangle BOC isocèle ⇒ α₅ = α₂, et par symétrie α₆ = α₁ ⇒ D_C = α₁ − α₂. Total : D_tot = 180° + 2α₁ − 4α₂ = 175,0° ✓ Python.
🎙️ ORAL (—)
Le prof ne fait pas ce calcul en cours : il le laisse à l'exercice d'approfondissement — qui « fait toutefois partie du champ de l'examen ». Son commentaire oral porte sur le phénomène, pas sur les angles.
⚠️ PIÈGE
⚠️ ÉCART DÉCLARÉ ⑩ : 175° n'est PAS l'angle de l'arc-en-ciel — c'est la déviation d'un rayon quasi central (α₁ = 5°), qui repart presque d'où il vient. L'arc réel correspond à la déviation MINIMALE, atteinte pour α₁ ≈ 59,6°, où D_tot = 138° ⇒ soit 42° du point antisolaire ✓ Python. Près d'un minimum, les rayons s'accumulent : c'est ce qui rend l'arc lumineux.
📝 TOMBE EN QCM
Série 16 Q10, réponse 175°. Les distracteurs naturels sont 138° et 42° — deux valeurs vraies, mais réponses à d'autres questions. C'est la structure de distracteur la plus vicieuse du chapitre.

📝 La série 16 « Ondes Électromagnétiques » résolue (10/10 ✓ officiel + Python)

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Q1 (A) — Les quatre idées fausses sur l'onde EM · clé E.

Le corrigé conclut « Vrai. Par élimination. » — encore faut-il tuer les quatre autres. A FAUX : l'onde est à la fois un champ électrique et un champ magnétique (d.5). B FAUX : elle se propage aussi dans le vide (d.7). C FAUX : elle va plus lentement dans la matière, « avec une limite fondamentale c ≈ 300 000 km/s ». D FAUX : v = c/n, l'indice est au dénominateur ⇒ plus n est grand, plus c'est lent. ⚠️ Écart ⑪ : le corrigé écrit ici « v = nc », coquille pour v = c/n ; sa conclusion est correcte.
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Q2 (K′) — λ, densité d'énergie, B, et le piège du quadruple · clé V V V F.

A VRAI : λ = c/f = 3·10⁸/65 = 4,62·10⁶ m ✓ Python (une onde radio ULF de 4 600 km). B VRAI : ū = ½ε₀E² = ½ × 8,85·10⁻¹² × 4² = 7,08·10⁻¹¹ J/m³ ✓. C VRAI : B = E/c = 4/(3·10⁸) = 1,33·10⁻⁸ T ✓. D FAUX — LE PIÈGE CENTRAL DU CHAPITRE : « si B double, E double aussi (E = cB) et la densité d'énergie QUADRUPLE » ✓ Python (u(8)/u(4) = 4,00). ⚠️ ε₀ = 8,85·10⁻¹² n'est PAS au formulaire.
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Q3 (K′) — Quelles ondes sont électromagnétiques · clé V V V V.

Le corrigé tient en une ligne : « toutes les réponses sont vraies, toutes ces ondes sont des ondes électromagnétiques ! » Rayons X, lumière d'une lampe, ondes radio et rayons γ sont quatre des sept régions de la d.15 — même nature, même vitesse c dans le vide, seule la fréquence change. Un K′ « tout vrai » est déstabilisant, et c'est voulu : traite chaque item indépendamment, il n'existe aucune règle imposant un mélange. Les intrus possibles dans une variante seraient ultrasons, son, ondes sismiques — mécaniques.
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Q4 (A) — Réfléchi ⊥ réfracté ⇒ n = tan θᵢ · clé C (n = 2,14).

Trois pas : ① θᵣ = θᵢ = 65° ② « vu que θₜ + θᵣ = 90° » (les DEUX comptés depuis la normale — le mantra) ⇒ θₜ = 25° ③ Snell : n = sin θᵢ/sin(90° − θᵢ) = sin θᵢ/cos θᵢ = tan θᵢ = tan 65° = 2,14 ✓ Python (contrôle : arcsin(sin 65°/2,1445) = 25,0° et 25 + 65 = 90 ✓). B (0,58) = 1/tan 65° et D (0,87) = sin 60° : deux options inférieures à 1, donc mortes d'avance puisque n ≥ 1. A (n = 1) signifierait aucune réfraction. Résultat remarquable à mémoriser : réfléchi ⊥ réfracté ⇒ n = tan θᵢ (angle de Brewster).
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Q5 (K′) — Le PMMA : n = √εᵣ, v, f, λ′ et l'angle critique inexistant · clé V F V F.

Préalable : εᵣ = 30,989·10⁻¹²/8,854·10⁻¹² = 3,5 ⇒ n = √3,5 = 1,87 ✓ Python (⚠️ écart ⑧ : le corrigé utilise ici ε₀ = 8,854·10⁻¹², le cours 8,85·10⁻¹² — 0,05 % d'écart). A VRAI : v = c/n = 1,6·10⁸ m/s. B FAUX : la fréquence ne change pas (l'énoncé le rappelle !) ⇒ f = c/λ = 193,5 THz, et non 103,5 — chiffres permutés. C VRAI : λ′ = λ/n = 1550/1,87 = 829 nm ✓. D FAUX : « il y a un angle critique lorsque la lumière passe d'un indice plus élevé à un indice plus faible » — ici nᵢ = 1 < nₜ = 1,87, donc pas d'angle critique (sin θc = 1,87 > 1, impossible). 32,31° = arcsin(1/1,87) est l'angle du trajet inverse.
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Q6 (A) — La fibre à gaine et son cône d'acceptance · clé B (0 < αₑ < 41,8°).

Trois étapes, deux interfaces : ① sin φ > nₑ/n₀ = 0,9 ⇒ φ > 64,15° ✓ ② angles complémentaires ⇒ α < 25,85° ✓ ③ Snell à l'entrée : sin αₑ = n₀ sin α ⇒ αₑ < 41,8° ✓ Python. « Si αₑ < 41,8° la lumière est totalement guidée ; si αₑ > 41,8° elle est partiellement guidée. » A et C prennent l'intervalle complémentaire ; D et E confondent αₑ (dehors) et φ (dedans). R = 500 µm est une donnée inutile. Contrôle de bon sens : entrer droit (αₑ → 0) est le cas le plus favorable ⇒ toute option excluant 0 est fausse.
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Q7 (A) — La lame de 60 cm, séparation rouge/violet · clé D (9 mm).

① Snell pour chaque couleur : θ_r = 25,9° et θ_v = 25,2° ✓ Python (contrôle : n_v > n_r ⇒ θ_v < θ_r, le violet plus dévié). ② « chaque rayon forme un triangle rectangle avec la normale ; la distance latérale vaut y = l·tan θ ». ③ la séparation est la DIFFÉRENCE : d = l(tan θ_r − tan θ_v) = 8,59 mm ✓ Python. ⚠️ Écart ⑤ : le corrigé annonce 9 mm (arrondi assumé) ; l'option D reste la plus proche. B (3 cm) et C (9 cm) sont des erreurs de préfixe ; E (28 cm) = la distance latérale d'un seul rayon (on a oublié la différence).
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Q8 (K′) — Le prisme de quartz, angles de sortie · clé V F F V.

Le cœur : au sommet B, l'angle interne du triangle vaut (90° − α) et en C (90° − β) — parce que α et β sont comptés depuis les NORMALES. Somme des angles = 180° ⇒ β = 60° − α. Rouge : α_R = 29,85° ⇒ β_R = 30,15° ⇒ γ_R = 50,62° ✓ (A VRAI). Bleu : α_B = 29,53° ⇒ β_B = 30,47° ⇒ γ_B = 51,99° ✓ (D VRAI). B et C FAUX : 29,85° et 29,53° sont les α (entrée), pas les γ (sortie) — les bonnes valeurs, mal étiquetées. Contrôle : γ_B > γ_R, le bleu plus dévié ✓. Les longueurs d'onde sont des données inutiles.
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Q9 (approfondissement) — La fibre nue, puis plongée dans l'eau.

a) réflexion totale fibre/air : sin θ_m = 1/1,5 = 0,667 ⇒ θ_m = 41,8° ✓ Python. b) v = c/n = 2·10⁸ m/s ✓. c) dans l'eau : θ_eau = arcsin((1,5/1,33)·sin 41,8°) = 48,75° < 90° ⇒ « le rayon va sortir de la fibre : la fibre n'est plus en mesure de guider si elle est plongée dans l'eau ». Lecture plus rapide : le nouvel angle critique fibre/eau vaut 62,5° ✓ Python, et 41,8° < 62,5° ⇒ plus de réflexion totale. C'EST LA RAISON D'ÊTRE DE LA GAINE DE LA Q6 : garantir un nₜ faible et fixe, quoi qu'il y ait autour. ⚠️ Écart ⑥ sur la formulation du corrigé (« angle transmis plus grand que 90° »).
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Q10 (approfondissement) — L'arc-en-ciel : déviation totale = 175°.

A) D_A = α₁ − α₂ avec α₂ = arcsin(sin α₁/(4/3)) = 3,75° ✓ Python. B) triangle AOB isocèle (deux rayons de la goutte) ⇒ α₃ = α₂ ; réflexion ⇒ α₃ = α₄ ; angle plat ⇒ D_B = 180° − 2α₂. C) triangle BOC isocèle et symétrie ⇒ α₆ = α₁ ⇒ D_C = α₁ − α₂. D) D_tot = 180° + 2α₁ − 4α₂ = 175,0° ✓ Python. ⚠️ Écart ④ : la première expression du corrigé inverse le rapport de Snell ; la suite est correcte. ⚠️ Écart ⑩ : 175° est la déviation d'un rayon quasi central ; l'arc réel correspond à la déviation minimale (α₁ ≈ 59,6° ⇒ 138°), vu à 42° du point antisolaire ✓ Python.

📜 Les 6 annales qui touchent le chapitre — et les DEUX qui sont vraiment du Ch18

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Le tri à faire d'emblée : 6 annales, mais SEULEMENT 2 sont purement Ch18.

Purement Ch18 : SFO 2023-24 Q19 (onde polarisée linéairement, clé F F F V) et SFO 2011 module A Q55 (diélectrique εᵣ = 2, clé F V V V). Les quatre autres — SFO 2021 Q34, 2022-23 Q8, 2023-24 Q13, 2024-25 Q18 — portent sur les PHOTONS et relèvent du Ch20 : elles n'utilisent du Ch18 que la relation c = λf. Autrement dit : le Ch18 tombe PEU en tant que tel, mais il est le PASSAGE OBLIGÉ de tout le bloc « lumière » du concours.
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SFO 2023-24 Q19 (K′, clé F F F V) — quatre pièges en quatre items.

A FAUX : v = c/n ⇒ plus lente dans l'eau (2,26·10⁸) que dans l'air (3,00·10⁸) ✓ Python — l'exact contraire du SON, et c'est le transfert abusif qui piège. B FAUX : E et B sont EN PHASE (d.9) ; « B max ⇒ E nul » est l'image du circuit LC. C FAUX : l'intensité instantanée oscille entre 0 et 2× la moyenne — une moyenne ne peut pas être toujours inférieure aux valeurs qu'elle moyenne (item réfutable sans calcul). D VRAI : E⃗ et B⃗ ⊥ à la propagation ⇒ onde transverse. Trois transferts abusifs, une définition vraie : cherche toujours le transfert abusif.
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SFO 2011 module A Q55 (K′, clé F V V V) — et c'est la série 16 Q5 mot pour mot.

Une onde EM du vide entre dans un diélectrique εᵣ = 2. A FAUX : E = hf dépend de la fréquence, qui ne change pas ⇒ pas de la vitesse ✓ Python. B VRAI : la fréquence est imposée par la source. C VRAI : n = √εᵣ = 1,41 ⇒ v = c/n = 2,12·10⁸ < c. D VRAI : λ′ = λ/n ⇒ 354 nm pour 500 nm ✓. LA CLÉ DE LECTURE, VALABLE POUR TOUT CHANGEMENT DE MILIEU : la FRÉQUENCE ne change jamais ; la vitesse et la longueur d'onde se divisent par n. C'est exactement la série 16 Q5 (εᵣ = 3,5) : même question, deux années — le signe le plus fort qu'elle retombera.
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Les quatre annales « photons » (Ch20) qui commencent par du Ch18

: SFO 2022-23 Q8 (P = 1,34 kW à λ = 550 nm ⇒ 3,7·10²¹ photons/s ✓ Python), SFO 2023-24 Q13 (10⁻³ J pour 9,72·10¹⁴ photons ⇒ λ = 193 nm, laser excimère ✓), SFO 2024-25 Q18 (1,4·10¹⁹ photons/s à 1,17 eV ⇒ P = 2,6 W ✓), et SFO 2021 Q34 (données manquantes). Toutes commencent par E = hf = hc/λ : le Ch18 fournit c = λf, le Ch20 fournira h. Le piège récurrent : oublier de diviser par le NOMBRE de photons.
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La conclusion stratégique : deux réflexes, et cinq valeurs.

Réflexe n°1 (bloc ondes) : « qu'est-ce qui change quand on change de milieu ? » ⇒ PAS la fréquence ; v et λ divisées par n. Réflexe n°2 (bloc optique) : trace la normale avant d'écrire un angle. Les cinq valeurs par-cœur payantes : c = 3,00·10⁸ m/s · ε₀ = 8,85·10⁻¹² · n(eau) = 1,33 et n(verre) = 1,5 · visible 385-769 THz (390-779 nm) · θc verre→air = 41,8° et eau→air = 48,8°. Et les deux contrôles de cohérence : n ≥ 1, et le bleu toujours plus dévié que le rouge.

✅ Critères de verrouillage

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Le chapitre est verrouillé quand :

① les 38 micro-notions sont ✅ ② tu récites, sans regarder, c = 1/√(ε₀µ₀), v = c/n, n = √εᵣ, E = (c/n)B, u_EM = ε₀E² et Ī = ½cε₀E²max, λf = c, les sept régions avec leurs bornes, θᵢ = θᵣ, sᵢ = s₀, nᵢ sin θᵢ = nₜ sin θₜ, sin θc = nₜ/nᵢ et n(λ) = a + b/λ² ③ tu sais dire en dix secondes ce qui change et ce qui ne change pas quand une onde change de milieu ④ tu traces la normale avant tout calcul d'angle ⑤ l'examen v2 ≥ 80 % ⑥ 2 rappels libres ≥ 85 % sur deux jours différents ⑦ la série 16 refaite sans aide, Q9 et Q10 comprises.
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Les sept phrases à savoir dire de mémoire :

① « un champ électrique variable engendre un champ magnétique, et réciproquement : l'oscillation qui en résulte se propage sans charges ni courants » ② « une onde EM n'a pas besoin de milieu ; sa vitesse dans le vide est un plafond » ③ « E⃗ et B⃗ sont perpendiculaires et EN PHASE ; la propagation est donnée par E⃗ × B⃗ » ④ « l'énergie est proportionnelle au CARRÉ du champ : doubler B quadruple l'énergie » ⑤ « tous les angles se mesurent depuis la NORMALE » ⑥ « la fréquence ne change jamais ; la vitesse et la longueur d'onde se divisent par n » ⑦ « n dépend de λ (dispersion) et le bleu est plus dévié que le rouge ; s'il dépend de la polarisation, c'est la biréfringence ».
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Le plan de travail :

J0 = Diapos 2.0 en entier + série 16 sans regarder · J+1 = examen v2 + Anki · J+2 = page blanche ou carte mentale + Anki · J+4 = tirage v3 (20 questions) · J+7 = 2ᵉ rappel libre + examen v2 refait · J+14 = tirage v3 + Anki · puis examen entrelacé avec les Ch1-17. RÉVISE LE CHAPITRE EN DEUX SÉANCES SÉPARÉES : une pour le bloc ONDES (d.4-17, calculatoire), une pour le bloc OPTIQUE (d.18-31, géométrique). Les mélanger est le meilleur moyen de tout confondre.