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RESEAU DES DOYENS DES FACULTES DES SCIENCES



Filière Licence d’Etudes Fondamentales

Sciences de la Matière Physique

SMP 2014


Adoptée par le réseau des doyens des Facultés des Sciences

à Marrakech, le 16 novembre 2013

Décembre 2013

DESCRIPTIF

DU PROGRAMME DES ENSEIGNEMENTS

FILIERE SCIENCES DE LA MATIERE :

PHYSIQUE-CHIMIE (SMPC)

LICENCE D’ETUDES FONDAMENTALES
Accréditation 2014

DESCRIPTIF

DU PROGRAMME DES ENSEIGNEMENTS

FILIERE SCIENCES DE LA MATIERE :

PHYSIQUE (SMP)

LICENCE D’ETUDES FONDAMENTALES
Accréditation 2014
Maquette de la Filière SMP


S1

SMPC

M1

Mécanique du point

M2

Thermodynamique 1

M3

Atomistique

M4 Thermochimie

M5

Analyse 1

M6

Algèbre 1

M7

LT I

S2

SMPC

M8

Electrostatique et Electrocinétique

M9

Optique géométrique

M10

Liaisons chimiques

M11

Chimie des solutions

M12

Analyse 2

M13

Algèbre 2

M14

LT II

S3

SMP

M15

Mécanique du solide

M16

Thermodynamique 2

M17

Electromagnétisme dans le vide

M18

Chimie organique générale

M19

Analyse 3

M20

Analyse numérique et algorithme




S4

SMP

M21

Electronique de base

M22

Optique physique

M23

Electricité 3

M24

Mécanique quantique

M25

Cristallographie géométrique et cristallochimie

M26 Informatique







S5

SMP

M27

Electronique analogique


M28

Mécanique analytique et vibrations

M29

Physique nucléaire


M30

Physique des matériaux

M31

Physique quantique

M32

Physique statistique






S6

SMP


M33

Module optionnel

M34

Module optionnel

M35

Module optionnel


M36

Module optionnel

M37

Projet tutoré


M38

Projet tutoré


MODULES DE PHYSIQUE : S1
Module 1 : Mécanique du point (Cours : 21H, TD :21H)

  • Rappels mathématiques (Opérations sur les vecteurs, Opérateurs différentiels.)

  • Systèmes de coordonnées (Cartésiennes, cylindriques et sphériques)

  • Cinématique du point matériel sans et avec changement de référentiel.

  • Dynamique du point matériel.

  • Travail, énergie, théorème de l’énergie cinétique.

  • Les forces centrales : application à la mécanique céleste.

  • Système de deux particules, les chocs.

  • Les oscillateurs harmoniques.


Module 2 : Thermodynamique 1 (Cours : 21H, TD :21H)

  • Outils mathématiques pour la thermodynamique.

  • Définitions et concepts de bases (travail et chaleurs, thermométrie et calorimétrie, changements d'état).

  • 1er principe et applications.

  • 2éme principe et applications.

  • Introduction aux cycles thermodynamiques et machines thermiques.

  • Potentiels thermodynamiques. 


Module 3 : Atomistique (Cours : 21H, TD :21H)

  • Structure des atomes

  • Structures, numéro atomique, nombre de masse, isotope, masse atomique.

  • Modèle classique :

  • Modèle de Rutherford - Modèle de Bohr – Spectre atomique d'émission.

  • Modèle quantique :

  • Equation de Schrödinger(Résolution) : nombres quantiques, Configuration électronique d'un atome : Principe de Pauli, Règles de Klechklowski et de Hund.

  • Tableau périodique des éléments chimiques : classification, périodes, groupes et familles, énergie d’ionisation, affinité électronique, électronégativité.

  • Constituants du noyau et radioactivité

  • Radioactivité naturelle

  • Radioactivité artificielle

  • Applications


Module 4: Thermochimie (Cours : 21H, TD :21H)

  • Définitions préliminaires : Description d’un système, Etat d’équilibre thermodynamique, Echange d’un système avec l’environnement, Echange thermique, Echange mécanique.

  • 1er Principe de la thermodynamique : Enoncé du principe, Application aux transformations thermomécaniques.

  • Applications du 1er Principe : Système de constitution constante, Transformations physico-chimiques isothermes, Réactions chimiques non isothermes.

  • 2ème Principe de la Thermodynamique : Fonction enthalpie et le 2ème Principe, Entropie, Energie libre, Enthalpie libre.

  • Équilibres chimiques.

  • Équilibres de phases.



Module 5 : Analyse 1 (Cours : 21H, TD :21H)

1- Suites réelles

Convergence, limites, suites arithmétiques, suites géométriques, suites monotones, suites

adjacentes, opérations sur les suites.

2- Fonctions numériques d’une variable réelle

Calcul des limites, continuité, théorème des valeurs intermédiaires.

3- Fonctions dérivables

Dérivée première, dérivées successives, sens de variation, Théorème de Rolle et théorème des accroissements finis

4- Fonctions convexes

Définition, fonction convexes dérivables, inégalité de convexité

5- Fonctions monotones

Définition, fonction réciproque, fonction réciproques des fonctions circulaires et des

fonctions hyperboliques

6- Fonctions équivalentes et développements limités

Formule de Taylor, polynômes d’interpolation et calcul approché

7- Courbes paramétré planes

Définition, tangentes, points réguliers, points stationnaires, branches infinies,

représentation en coordonnées polaires, exemples de courbes polaires.

Module 6 : Algèbre 1 (Cours : 21H, TD :21H)

  • Espace vectoriel euclidien

  • Famille libre, famille génératrice, base canonique, base orthonormée, changement de base, formes linéaires, automorphismes orthogonaux, symétries orthogonales

  • Espace affine de dimension finie

  • Repères, sous espaces affines, intersection de sous espaces affines, barycentres

  • Géométrie dans le plan R2

  • Coordonnées cartésiens, coordonnées polaires, équation d’une droite, équation d’un cercle, équation d’une ellipse

  • Géométrie dans l’espace R3

  • Coordonnées cartésiens, coordonnées cylindriques, coordonnées sphériques, équation d’une droite, équation d’un plan, équation d’une sphère

  • Applications affines dans le plan R2 et dans l’espace R3

  • Composition, isométrie, translations, homothéties, projections, symétries

  • Le corps C des nombres complexes

  • Opérations arithmétiques, conjugaison et module, exponentielle complexe, racine nième

de l’unité, similitudes complexes

  • Fonctions polynomiales

  • Racines, dérivation, factorisation, formule de Taylor pour les polynômes, polynômes

irréductibles dans R et C,

  • Fractions rationnelles dans R et C

  • Pôles et zéros, décomposition en éléments simples




M7: Langue et Terminologie I

Contenu en phase d’élaboration par la sous commission langue de la commission MT issue de la CPU.



MODULES DE PHYSIQUE : S2
Module 8 : Electrostatique et Electrocinétique (Cours : 21H, TD :21H)


  • Partie 1 : Electrostatique

  • Chapitre I: Charges électriques -loi de Coulomb

  • Chapitre II : Champ électrostatique - potentiel électrostatique

  • Théorème de Gauss - Conducteurs électriques en équilibre – Phénomène d’influence- Etude des condensateurs - Energie électrostatique- Energie d’un conducteur- Energie de systèmes de conducteurs - Energie des condensateurs




  • Partie 2: Electrocinétique

  • Chapitre I: Courant électrique - densité de courant - conductivité, mobilité et résistivité d’un conducteur - loi d’Ohm microscopique - résistance électrique -Loi d’ohm - générateurs et récepteurs

  • Chapitre II: - Etude des réseaux électriques : loi de Pouillet - Lois de Kirchhoff- théorème de Thévenin - théorème de Norton - théorème de superposition - Transformation étoile triangle.


Module 9 : Optique géométrique (Cours : 21H, TD :21H)
Notions fondamentales de l’optique géométrique (postulats, indice d’un milieu, rayon lumineux, espace objet, espace image, principe de Fermat, lois de Snell-Descartes, stigmatisme, approximation de Gauss).

  • Miroirs et Dioptres (plans et sphériques, prisme).

  • Fibres optiques.

  • Systèmes centrés (éléments cardinaux, lentilles, …).

  • Associations des systèmes centrés.

  • Etudes de quelques instruments d'optique (lunette astronomique, télescope, loupe, microscope….).


Module 10 : Liaisons chimiques (Cours : 21H, TD :21H)


  1. Liaison covalente

Lewis et règle de l’octet

  1. Théorie des orbitales moléculaires (Approximation LCAO)

      1. Molécule diatomique mono électronique H2+

      2. Molécule diatomique di électronique H2

      3. Molécule diatomique poly électronique de type A2 (avec et sans interaction s-p)

      4. Molécule diatomique poly électronique de type AB

      5. Molécule poly atomique AXn

  • Théorie de l’hybridation

  • Hybridations sp sp2 et sp3

  • Théorie de la répulsion des paires électroniques des couches de valence (V.S.E.P.R.)

  • Règle de GILLESPIE

  • Autres types d’hybridation




  1. Liaison ionique

      1. Rayon ionique (méthode de Pauling)

      2. Théorie de la liaison ionique

      3. Energie de la liaison ionique

      4. Energie réticulaire d'un cristal ionique

      5. Détermination expérimentale de l’énergie réticulaire par le cycle de BORN-HABER (Cycle thermochimique)




  1. Liaison métallique

      1. les structures métalliques

      2. le modèle des charges positives dans un nuage d’électron




  1. Liaisons intermoléculaires (liaisons physiques)

      1. Liaisons de Van Der Waals

      • Force d’orientation (Keesom)

      • Force d’induction (Debye)

      • Force de dispersion (London)

      1. Liaison hydrogène


Module 11 : Chimie des solutions (Cours : 21H, TD :21H)
I - LES REACTIONS ACIDO-BASIQUES

  • Equilibres acido-basiques en milieu aqueux :

Couples acide-base :- Acides et bases selon Bronsted - Effet nivelant ou différenciant d’un solvant

  • Relations quantitatives :

pH d’une solution aqueuse d’un acide (base) fort(e)- pH d’une solution aqueuse d’un acide (base) faible- pH d’une solution aqueuse d’un sel- pH d’une solution d’ampholyte- pH d’une solution tampon- pH d’un mélange de deux acides

  • Titrage acido-basique


II- LES REACTIONS DE COMPLEXATION

  • Généralités et définitions :- Complexe- Constante de Stabilité ou de formation- Constante de dissociation

  • Complexes Successifs : - Constantes de dissociation partielles et globales- Constantes de formation conditionnelles ou apparente

  • Domaine de prédominance

  • Prévision Qualitative des réactions - Cas d’un seul atome central (1 cation) et plusieurs ligands- Cas d’un ligand et de deux cations


III- LES REACTIONS DE PRECIPITATION

  • Définition- Exemples de calcul de Ks et de S.

  • Précipitation - Conditions thermodynamiques de précipitation - Composition d’une solution après précipitation - Effet de l’ion Commun- Effet d’un agent complexant- Effet du pH


IV- LES REACTIONS D’OXYDO-REDUCTION

  • Généralités - Définitions

  • Réactions électrochimiques

  • Conditions standard- Potentiel zéro

  • Les piles électrochimiques : Pile Daniell- Polarité des électrodes- Loi de faraday - Électrolyse

  • Prévision des Réactions d’Oxydoréduction

- Prévision quantitative : Relation entre la force électromotrice et la constante d’équilibre

- Prévision qualitative : Règle 

  • Potentiel apparent : Potentiel d’oxydoréduction et pH- Potentiel d’oxydoréduction et réaction de précipitation- Potentiel d’oxydoréduction et réaction de complexassions.


Module 12: Analyse2 (Cours : 21H, TD :21H)
1- Les séries

Séries numériques, séries entières, série trigonométriques et série de Fourier, critères de

convergence, rayon de convergence.
2- Calcul intégral

Notion d’intégrale, calcul des primitives, intégration par partie, intégration par changement

de variables, intégration des fractions rationnelles, intégral dépendant d’un paramètre.
5- Intégrale généralisée

Intégrale généralisée, critères de convergence.
3- Equations différentielles

Equations différentielles linéaire du 1er ordre, équations différentielles du 2ème ordre
4- Elément de calcul différentiel

Fonctions à plusieurs variables, dérivées partielles du 1er ordre, dérivées partielles d’ordre

supérieur, fonction de classe C1, extremum, plan tangent à une surface dans R3
5- Intégrales doubles

Intégrale double d’une fonction continue bornée, propriétés de l’intégrale double, formules

de Fubini, changement de variables, extension aux intégrales triples.
6- Suites et séries de fonctions

Suites de fonctions, série de fonctions, critères de convergence, série entières, rayon de convergence, dérivation, intégration, fonctions analytiques.
Module 13 : Algèbre 2 (Cours : 21H, TD :21H)

1- Espaces vectoriels

Famille libre, famille génératrice, rang d’une famille de vecteurs, sous espaces engendrés,

somme de deux sous espaces, intersection de deux sous espaces,

2- Applications linéaires et endomorphismes

Applications linéaires, noyau d’une application linéaire, rang d’une application linéaire,

isomorphismes, formes linéaires et hyperplans, homothéties vectorielle, projections

vectorielle, symétries vectorielle.

3- Calcul matriciel

Matrice d’une application linéaire, somme, produit, transposition, rang d’une matrice,

matrices inversibles

4- Déterminants

Déterminant d’une base, déterminant d’un endomorphisme, formules de Cramer,

5- Changement de base

Matrice de passage

6- Diagonalisation et trigonalisation

Polynôme caractéristique, valeurs propres et vecteurs propres, diagonalisation et

trigonalisation

7- Application aux systèmes linéaires


M14: Langue et Terminologie I

Contenu en phase d’élaboration par la sous commission langue de la commission MT issue de la CPU.

MODULES DE PHYSIQUE : S3
Module 15: Mécanique du solide (SMP/SMA/SMI ) (Cours:18, TD:18; TP: 10)

  • Champs de vecteurs et torseurs

  • Cinématique du solide

  • Cinétique du solide

  • Liaison mécanique

  • Dynamique du solide

  • Théorèmes généraux

  • Travaux pratiques


Module 16 : Thermodynamique 2 (Cours: 18, TD:18; TP: 10)

  • Chapitre1: Principes de' la thermodynamique,

  • Chapitre 2: Système ouvert : Etude des Machines thermiques motrices et réceptrices (cycles théoriques : Carnot, Otto, Diesel, et Stirling, cycle frigorifique et Pompe à chaleur).

  • Chapitre 3: Fonctions thermodynamique, (Énergie libre, Enthalpie libre), Relations de Maxwell, Applications aux systèmes bivariants.

  • Chapitre 4: Changements d'états de première espèce, Isotherme d’Andrews, Equation du Viriel et de Van der Walss (relation de Clapeyron, formule du Dupré), Transition de phase de deuxième espèce, Relations d’Ehrenfest.

  • Chapitre 5 : Théorie cinétique des gaz.


Module 17 : Electromagnétisme dans le vide (Cours: 18, TD:18; TP: 10)

  • Magnétostatique : Champ d’induction, Propriétés de l’induction magnétiques, Loi de Laplace, Théorème d’Ampère, potentiel vecteur, loi de Biot et Savard, application (étude des symétries et calcul de l’induction magnétique, Effet Hall).

  • Courant alternatif : comportant des composants résistifs, capacitifs et inductifs-énergie des circuits.

  • Equations de Maxwell dans le vide : Induction magnétique, potentiels scalaire et vectoriel « en jauge de Lorentz ».

  • Ondes électromagnétiques dans le vide

Equations locales, Intégrales et relations de passage, énergie magnétique
Module 18 : Chimie organique générale (Cours : 21H, TD :21H)

  • Eléments de nomenclature : nomenclature des hydrocarbures, nomenclature des composés fonctionnels.

  • Isomérie constitutionnelle

  • Stéréo-isomérie :

  • Représentations conventionnelles ;

  • Stéréo-isomérie conformationnelle : chaîne ouverte, conformations des cycles

  • Stéréo-isomérie configurationnelle : chiralité, énantiomérie ; diastéréoisomérie

  • classification séquentielle de Cahn Ingold Prelog. Configurations absolues et configurations relatives.

  • Effets électroniques:

  • Effet inductif

  • Effet Mésomère - résonance

  • Aromaticité

  • Généralités sur la réaction :

  • Les intermédiaires réactionnels: carbocations, carbanions, radicaux

  • Nucléophilie et électrophilie .

Module 19 : Analyse 3 ( SMP) (Cours 21; TD 21)

1-Fonctions holomorphes

Fonction complexes,

Fonctions holomorphes,

Condition de Cauchy-Riemann,

Intégrale de Cauchy, Formule de Cauchy,

Théorème des résidus,

Etude et représentation d’exemples de fonctions holomorphes.

2- Calcul vectoriel et intégral

3-Transformée de Fourier et Transformée de Laplace

4- Produit de convolution et distribution de Dirac

5- Equations différentielles particulières

Equation de la chaleur

Equation des ondes
Module 20: Analyse Numérique & Algorithmique (Cours : 21h TD/TP : 24h)

  1. Analyse Numérique

1 Calculs numériques approchés.

2 Systèmes linéaires.

3 Zéros de fonctions non-linéaires.

4 Approximation polynômiale.

5 Intégration numérique.

6 Equations différentielles.
II. Algorithmique

Introduction à l'algorithmique

1. Les Variables :

A quoi servent les variables ?

Déclaration des variables

L'instruction d'affectation

Expressions et opérateurs

2. Lecture et Ecriture

3. Les Tests

4. Les Boucles

5. Les Tableaux

6. Fonctions Prédéfinies

7. Fichiers

8. Procédures et Fonctions

9. Notions Complémentaires :

Programmation structurée

Interprétation et compilation

La programmation récursive.


MODULES DE PHYSIQUE : S4

Module 21: Electronique de Base (Cours: 18, TD:18; TP: 10)

  • Eléments de physique des semi- conducteurs

  • Diodes et applications

  • Caractéristiques, linéarisation et schémas équivalents

  • Analyse de circuits à diodes

  • Diodes spéciales

  • Applications : limiteur, redresseur, élévateur de tension, stabilisation

  • Les transistors bipolaires et les transistors à effet de champ en régime statique et dynamique.

    • Structure et fonctionnement

    • Caractéristiques

  • Filtre passifs : diagramme de Bode de différents filtres

  • Circuits de polarisation

  • Travaux pratiques


Module 22: Optique physique (Cours: 18, TD:18; TP: 10)

  • Chapitre1:Généralités sur les ondes électromagnétiques (surface d’onde, longueur d’onde, onde progressive plane monochromatique,).

  • Chapitre 2: Interférences de deux ondes lumineuses (conditions d’interférences lumineuses, intensité résultante, interférences par division du front d’onde (trous d’Young, miroirs de Fresnel, bi-prisme de Fresnel, bi-lentilles de Billet), interférences par division d’amplitude (lame à faces parallèles, lame coin, dispositif de Newton)).

  • Chapitre 3: Systèmes interférentiels (interféromètre de Michelson, interféromètre Pérot Fabry...).

  • Chapitre 4:Diffraction par des fentes (principe de Huygens-Fresnel, diffraction par une ouverture rectangulaire, diffraction par une et deux fentes, diffraction par des réseaux en transmission et en réflexion.)

  • Chapitre 5: Polarisation de la lumière: les différents états de polarisation, les lames biréfringences, les lames quart d'onde et demi onde, effet d'une lame biréfringente sur une lumière polarisée.

  • Travaux pratiques


Module 23: Electricité 3 ( Cours:18; TD:18; TP:10)

  • Etudes des milieux :

    • Milieux diélectriques,

    • Milieux magnétiques

  • Propagation des ondes électromagnétiques dans les milieux non magnétiques

  • Energie électromagnétique :

    • Puissance fournie aux charges par le champ électromagnétique,

    • Loi de conservation de l'énergie,

    • Exemples, Energie d'un système de courants

  • Ondes guidées :

    • Ondes électromagnétiques au voisinage d'un conducteur,

    • Réflexion métallique d'une onde électromagnétique,

    • Propagation guidée dans le câble coaxial et entre plans conducteurs, Guide d'onde

  • Travaux pratiques


Module 24: Mécanique quantique 1 (Cours: 21; TD/TP:25)

  • Introduction :

  • Dualité Ondes corpuscules ; Corps noir ; Effets photoélectrique et Compton ; Principe d'indétermination d'Heisenberg ; Grandeur de mesure en mécanique quantique

  • Puits de potentiels et systèmes quantiques :

  • -Equation de Schrödinger ; Barrière de Potentiel ; Puits de Potentiel ;

  • Outils mathématiques :

  • -Espace des fonctions d'ondes d'une particule ; Espace des états. Notations de Dirac ; Représentation dans l’espace des états ; Equation aux valeurs propres, observables ; Ensemble Complet d'Observables Commutables

  • Les postulats de la mécanique quantique :

  • Introduction ; Enoncé des postulats ; Interprétation physique des postulats sur les observables et leur mesure ; Principe de superposition et prévisions physiques ; Oscillateur harmonique quantique à une dimension


Module 25 : Cristallographie et cristallochimie (Cours : 18H, TD : 18H, TP : 12H)

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