Volume 17, octobre 2000, pp. 29-54.


Les difficultés d'étudiants post-bac pour une conceptualisation cohérente de la diffraction et de l'image optique

Coherent conceptualization of diffraction and optical imaging : university students' difficulties


Philippe COLIN, Laurence VIENNOT

Laboratoire de Didactique de la Physique dans l'Enseignement Supérieur
Université Denis Diderot, Case 7086
2, place Jussieu
75251 Paris cedex 05, France.

Résumé

Cet article vise à mettre en évidence les difficultés d'étudiants (deuxième et troisième années universitaires) à propos de situations d'optique qui s'analysent classiquement, dans l'enseignement, à l'aide de deux « modèles » à la fois : « géométrique » et « ondulatoire ». Les résultats de trois questionnaires confirment l'existence de problèmes importants pour une compréhension intégrée de ces deux approches. Ils nous amènent à souligner la nécessité de construire une présentation du contenu en cause - situations d'optique impliquant à la fois diffraction et imagerie optique - qui soit adaptée à ce public tout en restant cohérente. Quelques germes pour cette construction sont proposés ici : importance de la notion de « groupement de rayons » et raisonnement « par l'aval », c'est-à-dire à partir du point d'observation.

Mots clés : difficultés des étudiants, diffraction, optique ondulatoire, optique géométrique, enseignement universitaire.

Abstract

This paper focuses on undergraduate students' difficulties when analysing situations in Optics which imply, in traditional teaching, two models : geometrical optics and wave optics. The findings of three questionnaires show that many students are a long way from a global understanding of these two models. We underline the necessity to build a content analysis of this subject both coherent and well adapted to undergraduate students. Some germs are proposed for this building : emphasis on the notion of « grouping of paths of light » and use of a « backwards » reasoning, starting from the arrival point of the light, in other words from its impact on the considered receiver.

Key words : students' difficulties, diffraction, wave optics, geometrical optics, university teaching.



Resumen

Este articulo pretende poner en evidencia las dificultades de los estudiantes (segundo y tercer ano universitario) con relación a situaciones de óptica que se analizan clasicamente en la enseñanza, con la ayuda de los modelos : « geometrico » y « ondulatorio ». Los resultados de tres cuestiuonarios confirman la existencia de problemas importantes para una comprensión integrada de esas dos aproximaciones. Ello conduce a resaltar la necesidad de construir una presentacion des contenido en causa - situaciones de óptica implicando a la vez difracción e imaginería óptica - que sea adaptada a ese público sin perder la coherencia. Algunos germenes para esta construcción son propuestos : importancia de la noción de « grupo de rayos » y razonamiento « por aval », es decir, a partir del punto de observación.

Palabras claves : dificultades de los estudiantes, difracción, óptica ondulatoria, optica geometrica, enseñanza universitaria.