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Claude Meny 6 years ago
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      01.curriculum/01.physics-chemistry-biology/04.Niv4/04.electromagnetism/04.electromagnetism-in-media/02.electromagnetic-waves-in-media/main/textbook.fr.md

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01.curriculum/01.physics-chemistry-biology/04.Niv4/04.electromagnetism/04.electromagnetism-in-media/02.electromagnetic-waves-in-media/main/textbook.fr.md

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