Physique
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Position du problème

L'étude de la propagation des ondes électromagnétiques dans le vide ou dans le milieu diélectrique parfait (homogène et isotrope) servira d'introduction à l'étude générale des phénomènes de propagation.

On établira l'équation de propagation des ondes électromagnétiques comme conséquence des équations de Maxwell et, dans un chapitre ultérieur de ce cours, on montrera que, dans le cas de la propagation de vibrations mécaniques dans un système physique, une équation de même forme peut s'obtenir comme conséquence du Principe Fondamental de la Dynamique.

Le fait d'obtenir l'équation de propagation comme conséquence des équations de Maxwell est intéressant à souligner, car le domaine de la validité des équations de Maxwell s'étend lui-même à une très grande variété d'ondes : radio, télé, radar... et dans des domaines de radiations eux-mêmes très variés : infra-rouge, visible, Ultra-violet, rayons , Gamma, etc...

On verra que cette étude de la propagation des ondes électromagnétiques permet en particulier de réinterpréter les lois de l'optique géométrique, relatives aux phénomènes de réflexion, réfraction, et qu'elle trouve un champ d'application important dans le cadre du modèle de l'optique ondulatoire. Les phénomènes d'interférences et de diffraction par contre, ne seront introduits qu'à propos des phénomènes de vibration et propagation d'ondes scalaires (vibrations d'un système mécanique) mais ce qui en sera dit concerne aussi bien les ondes électromagnétiques.

Par contre, les limites théoriques de cette étude sont celles de la validité du modèle spécifique utilisé. Un ensemble de phénomènes échappent en effet à une interprétation par l'électromagnétisme classique : phénomènes d'émission, ou d'absorption effet photo-électrique, création-annihilation de particules lors des interactions matière-rayonnement...

On se limitera donc ici à l'optique électromagnétique déductible des équations de Maxwell (voir le tableau de synthèse).

La démarche sera la suivante :

  • établissement des équations de propagation pour et à partir des équations de Maxwell,

  • étude de la structure de l'onde électromagnétique dans le cas important d'une onde plane,

  • jonction des modèles : les lois de Descartes du modèle d'optique géométrique seront obtenues comme solution de l'équation de propagation d'une onde électromagnétique lors de la traversée de la surface de séparation de 2 milieux.

Légende :
Apprendre
S'évaluer
S'exercer
Observer
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