Ondes électromagnétiques relativité restreinte

Présentation au sujet: "Ondes électromagnétiques relativité restreinte"— Transcription de la présentation:

1 Ondes électromagnétiques relativité restreinte
unité #6 Ondes électromagnétiques et relativité restreinte Giansalvo EXIN Cirrincione

2 Ondes électromagnétiques et énergie
électrostatique magnétostatique Hypothèses : existence d’une densité d’énergie électromagnétique existence d’un courant d’énergie électromagnétique conservation locale de l’énergie

3 densité de courant d'énergie
Ondes électromagnétiques et énergie densité d'énergie Causes de variation de U dégradation de l'énergie électromagnetique en d'autres formes d'énergie transformation contraire déplacement de l'énergie électromagnetique q, t1 q, t2 densité de courant d'énergie U , S  , j

4 transfert de l'énergie aux charges
bilan local d'énergie électromagnétique t t+dt transfert de l'énergie aux charges effet Joule

5 vecteur de Poynting

6 Théorème de Poynting Le flux du vecteur de Poynting à travers une surface fermée S mesure la puissance électromagnétique rayonnée à travers S . vecteur de Poynting

7 onde plane dans le vide Dans le vide la vitesse de propagation de l'énergie électromagnétique est égale à la vitesse de la lumière.

8 onde plane dans le vide intensité lumineuse I de l'onde plane
énergie reçue par unité de temps par une surface unité perpendiculaire à k valeur moyenne du flux du vecteur de Poynting à travers cette surface unité Les détecteurs usuels sont sensibles à I

9 exemples Un émetteur radio rayonne une puissance de 1 MW de maniére uniforme dans le demi-espace libre, au-dessus de la Terre. Quel est l'ordre de grandeur du champ électrique E dû à ce rayonnement qu'on mesurera à une distance R = 1000 Km de l'émetteur ? Une antenne de quelques décimètres suffira donc à recuperer un signal de l'ordre du millivolt, facilement détectable et amplifiable ; il est vrai que l'émetteur est particulièrement puissant .

10 exemples Considérons un circuit comportant , outre un générateur, un fil cylindrique, rectiligne, de grande longueur. Le générateur y maintient un courant constant. générateur effet Joule dans le fil Le courant d'énergie s'etablit dans tout l'espace et hors des conducteurs, à l'intérieur desquels il pénètre en traversant leur surface .

11 courant de déplacement
exemples déchargée variable courant de déplacement

12 représentation ondulatorie représentation corpuscolaire
onde plane dans le vide représentation ondulatorie représentation corpuscolaire pulsation vecteur d'onde polarisation E module E énergie par paquets ou quanta photon énergie relation de Planck quantité de mouvement constante de Planck

13 Le photons ont la vitesse de la lumière; cette hypothèse ne contredit pas les postulats de la Relativité parce qu'on leur attribue une masse au repos nulle La Relativité justifiera pleinement le fait que nous associons à une onde non seulement une énergie mais encore une quantité de mouvement : un simple changement de repère permet de transformer l'une en l'autre ces deux quantités énergie relation de Planck quantité de mouvement constante de Planck

14 pression de radiation dS subit dans le temps dt d2N chocs :
chocs des photons choc inélastique choc élastique dS subit dans le temps dt d2N chocs : impulsion totale

15 pression de radiation chocs des photons choc inélastique choc élastique Cette pression joue un rôle considérable pour maintenir l'équilibre thermodynamique des étoiles, au sein desquelles d'énormes densités d'énergie électromagnétique existent avec de très faibles densités de matiére si bien que le forces dues à la pression de radiation peuvent devenir comparables aux forces gravitationnelles

16 FINE