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Première année ‐ Physique pharmaceutique

La physique est un module qui traite les notions de base des disciplines de la physique universelle.
Elle étudie les phénomènes physiques du monde extérieur intervenantes dans les réactions et les inter-réactions entre les matières et leurs particules, en vue de leurs applications biologiques.

Module semestriel, coefficient 2, avec des cours et des travaux dirigés (TD), et son évaluation se fait par des EMD periodiques ainsi que des examens de TD.




Les cours

Les grands parties du programme
A/ Grandeurs et Systèmes d'unités
B/ Les solutions et leurs propriétés
C/ Optique géométrique
D/ Optique Physique
E/ Physique nucléaire


Partie A/ Grandeurs et Systèmes d'unités
I/ Grandeur : Définition‐ Exemples
II/ Systèmes d'unités
1. Système M.K.S.A.
2. Système C.G.S.
3. Système International
III/ Grandeurs dérivées des systèmes
1. Dérivées du système M.K.S.A.
2. Dérivées du système C.G.S.
3. Passage d'un système d'unité à un autre
IV/ Homogénéité des relations en Physique
1. Relation homogène
2. Cohérence des relations
V/ Tableau des principales grandeurs physiques utilisées en pharmacie
VI/ Cas particuliers d'unités (unité d'antibiotique, enzymatique)
VII/ Exercices dirigés sur les unités

Partie B/ Les solutions et leurs propriétés (Application à la Pharmacie)
I. Les solutions
1. Définition : soluté, solvant, solution
2. Concentration d'une solution
2.1. Solutions neutres
2.1.1. Fraction moléculaire
2.1.2. Concentration pondérale
2.1.3. Concentration molaire
2.1.4. Concentration molale
2.1.5. concentration en parties de soluté pour un million de parties de solution (p‐p.m.)
2.1.6. concentration en pourcentage (masse et volume) de soluté dans la solution
2.1.7. Le degré alcoolique d'une solution
2.1.8. Masse volumique d'une solution
2.2. Solutions électrolytiques
2.2.1. Définition‐ coefficient de dissociation
2.2.2. Concentration osmolaire et osmolale
2.2.3. Concentration en ion‐gramme par litre de solution
2.2.4. Concentration en Equivalents d'un ion par litre de solution
2.2.5. Force ionique d'une solution électrolytique
2.3. Exercices dirigés sur les solutions
2.3.1. Réalisation des solutions mères de concentration donnée (quel que soit le mode d'expression)
2.3.2. Réalisation de solutions très diluées à partir d'une solution mère
2.3.3. Calcul de la concentration d'une salut on bière connaissant a concentration de la solution fille et les facteurs de dilution.

II/ Propriétés colligatives des solutions
1. Généralités, description du phénomène
2. Abaissement de la tension de vapeur d'une solution insaturée
2.1. mise en évidence du phénomène
2.2. Loi
2.3. Application à l'évaporation du solvant d'une solution
3. Ébullioscopie
3.1. Mise en évidence du phénomène
3.2. Loi
3.3. Principe de l'appareillage
3.4. Application : détermination de la pureté d'un liquide et de la concentration d'un soluté dans la solution.
4. Cryoscopie
4.1. Principe
4.2. Loi ‐ mesure de l'abaissement cryoscopique
4.3. Principe de l'appareillage
4.4. Application : détermination de la concentration osmolale d'une solution.
5. Exercices dirigés sur les propriétés colligatives des solutions

Partie C/ Optique géométrique
I/ Généralités sur la lumière
1. Définition de la lumière naturelle
2. Caractère ondulatoire de la lumière monochromatique
3. Dualité onde‐corpuscule
4. Paramètres physiques de l'onde électromagnétique
4.1. Équation de vibration d'un point éloigné d'une source lumineuse ponctuelle
4.2. Paramètres de l'onde : pulsation, amplitude, fréquence, longueur d'onde, énergie.
4.3. Trajet optique parcouru par l'onde
5. Exercices dirigés sur les paramètres physiques de l'onde électromagnétique

II/ Représentation géométrique de la lumière
1. Définition d'une source de lumière ponctuelle
2. Définition du rayon lumineux et du faisceau lumineux sur le plan Géométrique
3. Définition d'un système optique
4. Définition d'un objet par rapport à un système optique
4.1. Objet réel
4.2. Objet virtuel
5. Définition d'une image donnée par un système optique
5.1. Image réelle
5.2. Image virtuelle
5.3. Image d'un objet donnée par plusieurs systèmes optiques
6. Principe du retour inverse de la lumière et stigmatisme des systèmes optiques.
7. Exercices dirigés sur la nature des objets et images et sur l'utilisation du principe du retour inverse de la lumière.

III/ Réflexion de la lumière
1. Généralités
2. Lois de la réflexion
3. Images données par un miroir pian et sphérique
4. Construction de l'image et des trajets optiques
5. Champ d'un miroir plan
6. Exercices dirigés sur la réflexion

IV/ Réfraction de la lumière
1. Généralités
2. Lois de la réfraction‐indice de réfraction‐relation de Snell‐Descartes
3. Influences des conditions extérieures sur l'indice de réfraction
3.1. Température et pression
3.2. Longueur d'onde
4. Pouvoir réfringent des molécules
5. Appareillage et application
6. Exercices dirigés sur la réfraction

V/ Etude du dioptre plan (Dans les conditions de stigmatisme parfait)
1. Formules de conjugaison
2. image donnée par un dioptre plan
3. Lames à faces paral lèles
3.1. Définition
3.2. Trajet optique des rayons lumineux
3.3. image donnée par une lame à faces parallèles
4. Exercices dirigés sur la réfraction par un dioptre plan et une lame à faces parallèles

VI/ Etude du prisme
1. Définition
2. Formules du prisme‐Généralisation des relations
3. Conditions d'émergence d'un rayon lumineux
4. Etude de la déviation du rayon lumineux
5. Pouvoir de résolution du prisme
6. Utilisation du prisme en tant que monochromateur
7. Exercices dirigés sur le prisme

VII/ Lentilles minces sphériques
1. Définition
2. Eléments géométriques intrinsèques
3. Classification des lentilles
4. Eléments géométriques extrinsèques
4.1. axes secondaires
4.2. foyers principaux
4.3. plans focaux
5. Trajet optique des rayons lumineux (tous les cas possibles)
6. Images données par les lentilles
6.1. Construction de l'image
6.2. Formules de conjugaison
7. Convergence et association de lentilles
8. Exercices dirigés sur les lentilles

VIII/ Etude de l'oeil
1. Constitution‐rappels anatomiques
2. l'oeil réduit
3. L'accommodation
3.1. définition
3.2. mesure de l'accommodation‐Amplitude d'accommodation
4. Amétropies de l'oeil et leurs corrections
4.1. oeil emmétrope
4.2. oeil myope
4.3. oeil hypermétrope
4.4. oeil presbyte
5. Pouvoir séparateur de l'oeil
5.1. dimensions des images rétiniennes
5.2. acuité visuelle
6. Exercices dirigés sur les amétropies de l'oeil et leurs corrections

IX/ Loupe et microscope
La loupe et le microscope étant constitués e lentilles convergentes, on se limitera dans l'étude de ces appareils, au trajet optique allant de l'objet vers l'image et en insistant sur le pouvoir séparateur et la mise au point.

Partie D/ Optique physique
Interférences lumineuses de sources ponctuelles cohérentes
I/ Interférence de deux sources synchrones
1. Elongation en un point M rapproché des sources
2. Détermination des éclairements maximum et nul au point M
II/. Diffraction de la lumière par un réseau plan
1. définition d'un réseau plan de diffraction
2. élongation en un point M situé à l'infini par rapport au réseau
3. formule générale des réseaux
4. Détermination de la longueur d'onde diffractée par le réseau
5. Pouvoir de résolution du réseau
III/ Exercices dirigés sur le réseau

Partie E/ Physique nucléaire, Radioactivité
I/ Radioactivité naturelle
1. Différents types de radioactivité
2. Loi de décroissance radioactive
3. Activité d'un radioélément ‐ activité spécifique
Il/ Radioactivité artificielle : Réactions nucléaires
III/ Exercices dirigés sur la Radioactivité



Travaux pratiques

TP n°1 : Solutions I
Réalisation des solutions et détermination de la concentration des solutions préparées dans tous les modes d'expression d'unité. Les concentrations seront déterminées avec leur incertitude absolue et relative (précision).

TP n°2 : Solutions II
Il est demandé de réaliser une solution très diluée avec une précision établie au préalable.
Dans ce TP, on initie l'étudiant aux méthodes de calcul, qui permettent de réaliser une solution très diluée (de l'ordre du u.g/l) avec une précision très grande (l% au maximum) ; cette approche de calcul est nécessaire en pratique courante dans la réalisation de solutions médicamenteuses classés tableau B ou bien dans les solutions à administrer par voie parentérale.

TP n°3 : Réfractométrie I
Mesure des indices de réfraction de solutions à différentes concentrations.
Méthode qui permet de déterminer rapidement et sûrement la concentration du sérum glucose ou d'une solution alcoolique juste avant son administration (ultime contrôle). Il sera appliqué dans ce TP, le calcul d'erreur et la droite de régression linéaire avec son coefficient de corrélation

TP n°4 : Réfractométrie II
Mesure de l'indice de réfraction d'un liquide en fonction de la température.
Cette méthode est utilisée pour déterminer le degré de pureté des liquides.
Là aussi on utilisera la droite de régression linéaire avec son coefficient de corrélation.

TP n°5 : Spectroscopie à prisme
Utilisation du prisme comme monochromateur pour déterminer les longueurs d'onde du spectre visible émis par une lampe spectrale.
Ce TP permettra à l'étudiant de se familiariser avec la notion de longueur d'onde, laquelle notion est couramment utilisée dans les dosages en pharmacie.

TP n°6 : Spectroscopie à réseau
Utilisation du réseau plan de diffraction comme monochromateur pour la détermination des longueurs d'onde d'un faisceau de lumière polychromatique.
Comme pour le TP sur le prisme, ce TP permettra à l'étudiant d'avoir une idée plus concrète sur la notion de longueur d'onde.

TP n°7 : Microscopie optique
On souhaiterait monter un TP sur la microscopie optique si l'on nous fourni un microscope muni d'une chambre claire : ce TP permettra de se familiariser avec le microscope qui est un matériel de routine en pharmacie, et de calculer les dimensions des objets très petits.




Les pré-requis

- Fonction exponentielle ( e(x) ), Fonction logarithme ( ln(x) ).
- Calcul vectoriel. (M, S, TM)
- Dérivation, Intégration. (M, S, TM)
- Forces, travail et énergie
- Forces et mouvements.
- Travail mécanique et énergie.
- Circuit électrique en courant continu (Circuit RC)
- Physique nucléaire (activité, rayonnement Alpha et Beta). (3e année M, S, TM)
- Optique (lumière, dioptre). (1re année Tronc commun S)
- Optique (lumière, lentilles). (2e année M, TM)
- Magnétisme, forces électromagnétiques. (2e année M, TM)