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@ -346,3 +346,87 @@ Nous nous limiterons dans la suite du cours à l'étude de la propagation d'une |
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des équations de propagation des champs. |
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#### OPPM dans un M.L.H.I. |
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Nous allons maintenant nous attacher à déterminer les caractéristiques d'une OPPM |
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se propageant dans un M.L.H.I. en résolvant l'équation de propagation de champs |
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électrique et magnétique. |
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##### Equation de dispersion et constante diélectrique généralisée |
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Le calcul de l'équation de propagation du champ $`\vec{E}`$ ou $`\vec{B}`$ à partir |
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des équations de Maxwell généralisées conduit, lorsque l'on travaille en notation |
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complexe, à l'équation de dispersion du milieu : |
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\begin{equation} |
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k^2=\underline{\mu} \,\underline{\epsilon}_{g} \,\omega^2 \, \text{ ,} |
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\end{equation} |
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où $`\underline{\epsilon}_{g}`$ est la constante diélectrique généralisée définie par : |
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\begin{equation} |
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\underline{\epsilon}_{g}(\omega) = \underline{\epsilon} + \dfrac{i \underline{\sigma}}{\omega}. |
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\end{equation} |
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! *Remarque :* Dans certains livres de référence la notation de $`\underline{\epsilon}_{g}`$ |
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est souvent $`\underline{\epsilon}^{\ast}$. |
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! |
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L'équation de dispersion relie donc le nombre d'onde $`k`$ aux propriétés du milieu |
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L.H.I. ($`\sigma`$, $`\epsilon`$ et $`\mu`$) et à la pulsation de l'onde $`\omega`$. |
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Dans le cas général :` |
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\begin{eqnarray} |
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\underline{\sigma}(\omega) & = & \sigma^{'}(\omega) + i\sigma^{''}(\omega) \, \text{ ,} \\ |
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\underline{\epsilon}(\omega) & = & \epsilon^{'}(\omega) + i\epsilon^{''}(\omega) \, \text{ ,} \\ |
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\underline{\mu}(\omega) & = & \mu^{'}(\omega) + i\mu^{''}(\omega) \, \text{ .} |
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\end{eqnarray} |
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$`\underline{k}`$ sera par conséquent un nombre complexe dépendant de $`\omega`$. |
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##### Trois types de propagation |
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L'analyse de l'équation de dispersion conduit à la distinction de 3 types de propagation |
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en fonction de $`k^2`$. |
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**Si $`k^2`$ réel positif** : |
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Dans ce cas, *$`k`$ sera un réel pur* tel que $`k=\pm k^{'}`$, avec $`k^{'}(\omega) \in \Re^+`$ |
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; le signe de $`k`$ sera fonction du sens de propagation. En optant ici pour le signe |
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positif, le champ $`\underline{\vec{E}}`$ s'écrit alors : |
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**$`\underline{\vec{E}} = \vec{E}_0 \exp{i(\vec{k}.\vec{r}-\omega t)} = \vec{E}_0 \exp{i(\vec{k\,'}.\vec{r}-\omega t)}`$** |
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On retrouve l'expression d'une **OPPM qui se propage sans atténuation dans le milieu**. |
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* **Si $`k^2`$ réel négatif** |
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Dans ce cas, *$`k`$ sera un imaginaire pur* tel que $`k=\pm i k''`$, avec $`k''(\omega) \in \Re^+`$ |
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; le signe de $`k`$ sera fonction du sens de propagation et, en physique, devra |
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nécessairement conduire à une atténuation de l'amplitude des champs au fur et à |
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mesure que l'onde s'y enfonce (s'il n'y a aucune source extérieure apportant de |
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l'énergie à l'onde). En optant ici pour le signe positif, le champ $`\underline{\vec{E}}`$ |
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s'écrit alors : |
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$`\underline{\vec{E}} = \vec{E}_0 \exp{i(\vec{k}.\vec{r}-\omega t)} = \vec{E}_0 \exp{i(i\vec{k}^{''}.\vec{r}-\omega t)}`$ |
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soit |
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**$`\underline{\vec{E}} = \vec{E}_0 \exp{(-\vec{k}^{''}.\vec{r})}\exp{(-i\omega t)}`$** |
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On obtient une *expression réelle du champ* sous la forme : |
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*$`\vec{E} = \vec{E}_0 e^{-\vec{k}^{''}.\vec{r}} \cos{(\omega t)}\;`$*, |
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ce qui correspond à une *onde stationnaire atténuée*, encore appelée **onde évanescente**. |
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* **Si $`k^2`$ complexe** |
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