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Ondes électro-magnétiques 1ère partie: généralités.

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1 Ondes électro-magnétiques 1ère partie: généralités

2 2 Référence Hecht, Eugene OPTICS, 3rd Ed. Addison-Wesley Longman, Inc 1998 ISBN 0-201-83887-7

3 3 Ondes progressives Onde Perturbation dun milieu dans lequel elle se propage -Onde mécanique (corde, liquide, ondes sonores,…) -Onde électro-magnétique Seule la perturbation se déplace, pas le milieu -Grandes vitesses de déplacement Progressive La perturbation se propage dans lespace -Doit être fonction du temps et de lespace

4 4 Ondes longitudinales et transversales Longitudinale Mouvement parallèle à la propagation Transversale Mouvement perpendiculaire à la propagation Onde EM = transversale

5 5 Equation donde Onde à 1 dimension Forme de la perturbation Photo de la perturbation en t = 0 Propagation Equation dune onde se déplaçant le long de x à une vitesse v

6 6 Exemple

7 7 Equation donde différentielle DAlembert (1717-1783) Définition Une onde est une solution de léquation dondes !

8 8 Ondes harmoniques Onde sinusoïdale ou cosinusoïdale Période spatiale: Périodique dans lespace Périodique dans le temps = longueur donde

9 9 Ondes harmoniques (2) Période temporelle: Fréquence Pulsation

10 10 Ondes planes Forme générale Ondes planes k = vecteur de propagation perpendiculaire aux plans Amplitude constante Equation des fronts dondes

11 11 Ondes sphériques Ne dépend que de r Fronts dondes A grande distance

12 12 Ondes électro-magnétiques Equations de Maxwell (1831-1879) Unifie les lois de lélectromagnétisme Fournit une solution à léquation dondes Solution: 2 ondes harmoniques transverses Intensité

13 13 Origine des ondes EM Dipôle oscillant Produit champ E Champ E produit champ B Sources Antenne: ondes radio Atome: lumière

14 14 Types dondes EM Spectre EM

15 15 Spectre « optique »

16 16 Vitesse des ondes EM Dans le vide c = 2,997 924 58 10 8 m/s (définition du mètre) Dans un milieu Indice de réfraction Matériaun Air1.000293 Eau1.333 Verre1.5 Diamant2.4

17 17 Photon Lumière = Onde Lumière = Corpuscule Einstein (1905) Photon Quantum dénergie

18 18 Existence des photons

19 Energie des photons

20 20 Energie des photons « optiques » NameEnergy Range(eV)Wavelength Range (nm) Infraredless than 1.6greater than 760 Visible Light1.6 - 3.1760 - 400 Red1.6-2.0760-610 Orange2.0-2.1610-590 Yellow2.1-2.3590-540 Green2.3-2.6540-480 Blue2.6-2.8480-450 Violet2.8-3.1450-400 Ultravioletgreater than 3.1less than 400 UV-A3.1-3.9400-320 UV-B3.9-4.3320-290 UV-C4.3-6.5290-180


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