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2. LA LUMIÈRE, ONDE ÉLECTROMAGNÉTIQUE 2.1 OPPH électromagnétiques Supposonsphase de londe siavec même phase enàquen x à tsi : vitesse de (propagation de.

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1 2. LA LUMIÈRE, ONDE ÉLECTROMAGNÉTIQUE 2.1 OPPH électromagnétiques Supposonsphase de londe siavec même phase enàquen x à tsi : vitesse de (propagation de la) phase

2 il y a couplage entre le champ électrique et le champ magnétique : et :trièdre direct (avec ) tournent autour de laxe Ox… Dans le vide une OPPH se propage en ligne droite à la vitesse de phase :

3 …sauf dans le cas dune OPPH polarisée rectilignement selon :

4 Pour une OPPH dans le vide : avec : toute linformation est contenue dans la grandeur algébrique et la puissance est proportionnelle à. La puissance électromagnétique traversant une surface S orientée est égale au flux du vecteur de Poynting :

5 Dans un milieu transparent VIDEMILIEU TRANSPARENT : pas de dispersion dans le domaine de loptique n indice de réfraction du milieu n dépend de (de dans le vide) : permittivité relative longueur donde dans le vide doù soit : dispersion

6 Quelques valeurs de n à 15°C : air sec eau verre « crown » (classique) verre « flint » diamant

7 2.2 Domaine de loptique Lumière : ondes électromagnétiques détectées par lœil humain. correspond à lintervalle de longueurs donde :

8 2.3 Émission de la lumière par une source classique choc, absorption photon… la désexcitation peut être NON radiative… constante de Planck dualité onde-corpuscule : photon (masse nulle)onde électromagnétique de fréquence

9 : modèle pas concevable physiquement relations dincertitude de Heisenberg : indétermination sur lénergie de létat excitédurée de vie état excité comme bande de fréquences de largeur autour de londe associée à lémission dun photon contient une MAIS :

10 finior(analyse de Fourier) exemple : raie verte dune lampe à vapeur de mercure (visible) et

11 : longueur de cohérence temporelle pour une lampe spectrale à basse pression T ou p augmentent chocs entre atomes plus fréquents désexcitation plus rapide raies du spectre de plus en plus larges T augmente effet Doppler augmente

12 2.4 Émission de la lumière par un laser L ight A mplification by S timulated E mission of R adiation (amplification de lumière par émission stimulée de rayonnement) émission stimulée par photon « résonant » : même direction et même sens: CLONAGE

13 En pratique: il faut un milieu actif qui présente des niveaux dénergie atomiques métastables (états excités, mais durée de vie très importante) il faut obtenir une inversion de population décharges électriques (en régime continu) POMPAGE flash lumineux : pompage optique (en régime pulsé) plus datomes dans létat métastable dénergie que dans celui dénergie loi de Boltzmannéquilibre thermique alors :

14 le milieu actif est placé dans un résonateur optique (interféromètre de Fabry-Pérot) désexcitations stimulées en cascade et amplification de londe lumineuse laisse passer une partie de lénergierégime stationnaire

15 applications optiques (lecture de disques compacts, de codes barres, réalisation dinterférences, hologrammes…) lasers de puissance: lasers impulsionnels grâce au pompage optique (découpe de matériaux,…) COHÉRENCE PUISSANCE INSTANTANÉE

16 laser He-Ne des T.P : radiation rouge cest ce qui nous intéresse pour faire des interférences MAIS La lumière de laser ne doit jamais pénétrer dans lœil (destruction de la rétine)

17 2.5 Cohérence temporelle source classique : raie dune lampe spectrale sur durée dacquisition >>

18 laser

19 2.6 Réception par un capteur / Éclairement (ou intensité lumineuse) ensemble œil-cerveau cellule photo-électrique capteurs optiques sensibles quà la puissance moyenne du signal léclairement (ou intensité lumineuse) défini comme la puissance moyenne reçue par unité de surface orthogonale à la direction de propagation en onde plane dans le vide : onde plane dans un milieu transparent dindice de réfraction n pour un milieu homogène (n indépendant du point)


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