LM301-Eléments de mathématiques pour la physique (3 crédits) responsables : Elisha Falbel et Patrick Boissé
Le but principal de l'UE est d'augmenter la maîtrise des formalismes et des techniques de calcul que les participant(e)s rencontreront couramment, à ce stade de leurs études. Le programme est centré sur les principales notions utilisées dans les UEs de physique durant l'année de L3. 
Les principaux résultats relatifs aux notions abordées sont établis ou rappelés et commentés en cours.
Les TDs donnent l'occasion d'appliquer ces notions, de se familiariser avec le formalisme et de faire le lien avec les situations physiques dans lesquelles il est utilisé.
Le suivi permet d'une part de revenir en groupe plus restreint sur certaines questions délicates soulevées en TD  et d'autre part de travailler en petits groupes sur des projets qui amènent les étudiant(e)s à mettre en oeuvre eux-mêmes, avec l'aide de l'enseignant, certaines notions mathématiques pour résoudre un problème. Les sujets proposés concernent soit des phénomènes simples de la vie courante, soit des situations physiques qui sont ou seront rencontrées dans d'autres UE de L3.
Programme:
· calcul algébrique, trigonométrie, nombres complexes
· étude de fonctions
· dérivation, développements limités
·  primitives et intégrales
· équations différentielles
· fonctions de plusieurs variables
· opérateurs gradient, divergence, rotationnel 

LP341- Statistiques, informatique et modélisation (6 crédits) responsable : Sabine Bottin-Rousseau
Première partie: statistiques.
Les statistiques constituent un outil universellement utilisé dans le domaine scientifique, mais aussi dans des domaines aussi variés que la production industrielle, la politique ou le marketing. La démonstration de l'existence d'un phénomène ou d'une loi physique, la mesure d'une grandeur quelconque, l'évaluation des risques aussi bien que l'essentiel des informations qui nous parviennent sont de nature statistique. Quelles que soient leurs activités professionnelles futures, les étudiants seront confrontés à cette réalité de façon passive ou critique (voire active) selon leur formation. Ce constat justifie un enseignement spécifique, dans le cadre d'une formation générale scientifique approfondie.
· Statistiques descriptives
· Théorie des probabilités, variables aléatoires
· Principales lois : binomiale, Poisson, Gaussienne, chi2, Student
· Loi des grands nombres et théorème de la limite centrale
· Statistique inférentielle : estimation statistique, intervalle de confiance
· Description de données, analyse chi2 de la description, analyse chi2 de l'indépendance, régression linéaire
· Simulation numérique, générateurs de nombres pseudo-aleatoires

Seconde partie: informatique et modélisation.
L'objectif de cet enseignement est de fournir les bases méthodologiques génériques nécessaires à la résolution d'un problème de physique par le biais d'une modélisation faisant appel à l'outil informatique. Le terme modélisation est entendu ici au sens large, puisqu'il peut s'agir aussi bien de modéliser des données expérimentales que de modéliser des systèmes physiques, soit par une modélisation mathématique impliquant une résolution numérique, soit par une modélisation purement informatique.
· Algorithmique et programmation sous Scilab
· Résolution numérique des équations différentielles ordinaires
· Résolution de systèmes linéaires, méthode des moindres carrés
· Simulation Monte-Carlo de systèmes physiques

LP342-Mesures physiques (6 crédits) responsable : Maria Barbi
La mesure physique nécessite la maîtrise de l'instrumentation et de l'analyse des données, celle-ci conduisant ensuite à la modélisation du système physique. Cette UE fournit les bases techniques, mathématiques et informatiques nécessaires pour réaliser l'ensemble du processus.
· Bases d’électronique : Dipôles électriques. Lois de Kirchhoff. Circuits en régime harmonique. Amplificateurs opérationnels.
· Outils mathématiques : Compléments sur les équations différentielles ordinaires, Transformées de Fourier et Laplace
· Systèmes linéaires simples : Fonction de transfert et réponse impulsionnelle, Opérateur de convolution, Stabilité, Applications.
· Signaux numériques : Echantillonnage et quantification. Théorème de Shannon. Analyse spectrale par FFT.
· Signaux aléatoires et traitement du signal. Applications en géophysique.

LP343-Lumière et couleurs en Optique (1er semestre) (6 crédits) responsables : Pierre-Yves Turpin et Nicolas Sandeau
A partir d’un thème central : “ les couleurs ”, on passe en revue quelques questions fondamentales sur la nature et les “ propriétés ” de la lumière et sur les différences entre les corps transparents, réfléchissants et opaques.
· Les équations de Maxwell et leurs conséquences : la lumière est une onde électromagnétique
· Corps transparents, opaques, réfléchissants; conditions de continuité aux interfaces entre milieux transparents
· Dispersion d'indice et couleurs par réfraction
· Interférences et couleurs par interférences dans les lames minces
· Diffraction à l’infini : objets diffractants, fentes, réseaux et analyse des couleurs

LP344-Etats de la matière et thermodynamique à l'équilibre (6 crédits) responsable : Maria Barbi
Cette UE fournit les outils thermodynamiques de base pour comprendre l'organisation de la matière et son comportement macroscopique. On mettra notamment l'accent sur l'interprétation microscopique (forces intermoléculaires) des états de la matière et sur les changements d'états.
· Introduction à la physique statistique : Le gaz parfait, Description statistique, distribution de Botzmann.
· Etats de la matière : Les forces inter-moléculaires, Les gaz réels et les liquides, L'état solide et la transition solide-liquide.
· Approche thermodynamique de la matière : Rappels de thermodynamique, Conditions d’équilibre d’un système à plusieurs composants
· Changements de phase du corps pur : description macroscopique, chaleur latente
· Systèmes binaires : Règle des phases, Equilibre liquide-vapeur, Equilibre solide-liquide.

LP-345-Introduction au monde quantique (6 crédits) responsable : Thierry Fouchet
L’objectif est de donner quelques éléments permettant d’apprendre à “penser quantique” en évitant d’avoir à maîtriser un formalisme mathématique trop lourd. Partant de phénomènes physiques ou chimiques simples pour lesquels la mécanique classique ne fournit pas d’explication, on introduit la quantique en insistant sur les concepts de base : constante de Planck, état quantique, amplitude de probabilité, loi d’évolution de ces amplitudes.
· Les origines : rayonnement du corps noir, effet photoélectrique, diffraction des électrons
· Principes fondamentaux : relations de de Broglie, principe d'incertitude de Heisenberg, principe d'exclusion de Pauli
· Formalisme de la mécanique quantique : grandeurs physiques et leurs opérateurs, fonction d'onde et équation de Schrödinger
· Systèmes simples : particule dans un champ, puits de potentiel, oscillateur harmonique, atome d'hydrogène
· Méthodes principales : méthode variationnelle, méthode de perturbation

LP346-Lumière et couleurs : Phénomènes électromagnétiques et milieux condensés (3 crédits) responsable : Laurence Rezeau
La couleur du monde qui nous entoure est due en général à l'interaction de la lumière (onde électromagnétique) avec les milieux qu'elle rencontre. Cette interaction se situe au niveau moléculaire mais peut le plus souvent être décrite par une modélisation macroscopique du milieu. On étudiera la propagation d’une onde lumineuse dans différents milieux : milieux anisotropes, milieux diffusants…
· Propriétés des milieux diélectriques et magnétiques.
· Equations de Maxwell dans les milieux matériels
· Optique des milieux anisotropes
· Couleurs par diffusion

LP347-Phénomènes de transport et dynamique des milieux continus (9 crédits) responsable : Philippe Marcq
L'objectif de cette UE est principalement d'introduire les éléments de base pour l'étude du comportement des gaz, liquides et des matériaux à l'échelle macroscopique, où leur structure atomique peut être négligée. Une modélisation microscopique élémentaire est présentée. L'accent est mis sur les lois de conservation ainsi que la manipulation des équations aux dérivées partielles, y compris leur résolution numérique. Une large part est réservée aux applications en biologie et environnement.
·    Phénoménologie des phénomènes de transport
·    Phénomènes de diffusion : théorie cinétique élémentaire, mouvement brownien
·    Rayonnement et transfert radiatif
·    Résolution numérique des équations aux dérivées partielles
·    Propriétés des liquides : viscosité, capillarité
·    Bases de l'hydrodynamique : équations de Navier-Stokes
·    Ecoulements potentiels, ondes de surface
·    Propriétés des solides, équations de l'élasticité
 

Listes des Unités d'Enseignement optionnelles (l'étudiant doit en choisir 4)
Attention toutes les UE n'ouvrent pas chaque année

LP389-Dynamique des fluides géophysiques (3 crédits) responsable : Pascale Bouruet-Aubertot
L’objectif de cette UE est d’introduire les notions de base qui gouvernent la dynamique à grande échelle des écoulements géophysiques, en l’occurrence l’atmosphère, l’océan et le magma terrestre. La notion d’analyse d’échelle sera ensuite appliquée à ces équations pour les fluides géophysiques étudiés ce qui permettra de mettre en évidence les différents équilibres vérifiés à grande échelle dans ces fluides.
· Application des lois de conservation aux fluides géophysiques
· Equilibre des mouvements à grande échelle : analyse d’échelle
· Cas de l’atmosphère et de l’océan : équilibre géostrophique
· Cas du manteau terrestre

LP390-Imagerie biologique et médicale (3 crédits) responsable : Stéphanie Bonneau
L’imagerie est aujourd’hui au cœur de nombreuses investigations menées sur le vivant, que ce soit pour la recherche fondamentale en biologie ou pour les applications cliniques en médecine. A travers deux exemples pris l’un dans le domaine biologique et l’autre dans le domaine médical, on illustrera la spécificité de la relation entre l’objet ou le phénomène biologique étudié, une propriété physique de ce système, et un capteur mesurant un signal conduisant à la génération d’une image. Dans chaque cas, on présentera la physique, l’instrumentation et les applications ainsi que les contraintes et les limites de l’imagerie.
· Imagerie de fluorescence
· Imagerie par résonance magnétique

LP391-Cycles biogéochimiques et changements globaux (3 crédits) responsable : Anne-Marie Lejeune

La géochimie applique les principes de la physique et de la chimie au système Terre-océan-atmosphère pour rendre compte de manière quantitative des compositions chimiques de ses principaux réservoirs et de leurs évolutions. Dans ce module introductif, on se limitera à l’étude de quelques composés dont certains sont des agents essentiels pour des phénomènes globaux tels que l’effet de serre, et dont l’analyse des distributions nous renseigne sur les dynamiques et les processus d’échange mis en jeu au sein du système Terre-océan-atmosphère.

LP392-Bioénergétique (3 crédits) responsable : Stephanie Bonneau
L’objectif de cet enseignement, à l’interface de la physique et de la biologie, est de présenter les grands principes régissant la bioénergétique. Les notions de couplage énergétique et de flux d’énergie dans les systèmes biologiques sont traitées sur la base des grands principes thermodynamiques dans la perspective des systèmes ouverts. Ce module de biophysique s’intéresse aux différents niveaux d’organisation du vivant, de la cellule aux écosystèmes en passant par les organismes, animaux et végétaux. Il poursuit et complète les enseignements de thermodynamique dans le parcours PSVP. Il a pour ambition de permettre l’interprétation et l’analyse des réactions de physicochimie biologique à partir des grands principes thermodynamiques : les notions de dynamique, de couplage, d’état d?équilibre et d’état stationnaire sont discutées en lien avec la définition du Vivant.

LP395-Le cycle de l’eau : continuum sol plante atmosphère (3 crédits) responsable : Jacques Davy de Virville
L’objectif de cet enseignement est de comprendre les mécanismes de transfert de masse et d’énergie au niveau de l’interface biosphère-atmosphère. Cela nécessite d’étudier le couplage entre des phénomènes biologiques (croissance de la végétation, fonctionnement des couverts végétaux, …) et des mécanismes physiques (transfert de masse et d’énergie ). Cette étude est conduite à l’échelle de la plante et de la parcelle en privilégiant le cycle de l’eau au sein du continuum sol-plante-atmosphère.
· Le cycle de l'eau et les régulations climatiques.
· L’interface sol atmosphère.
· La circulation de l’eau dans le sol et la plante.
· La régulation des échanges par la plante.
· Le continuum sol-plante-atmosphère.