Nous nous limitons ici au cas d'une onde électromagnétique plane, polarisée rectilignement. Toutefois ce modèle peut être considéré comme une approximation satisfaisante pour traiter les propriétés d'une onde, à une distance assez grande de la source émettrice.

Soit donc une onde électromagnétique plane polarisée. Sa structure est telle que :

  • si est le vecteur unitaire dans le sens de la propagation,

  • alors est un trièdre direct.

Soit par exemple : , polarisé selon l'axe , selon l'axe , et la direction de propagation.

La densité d'énergie de l'onde est alors : .

Considérons un domaine de l'espace, dont le volume est délimité par la surface cylindrique définie par deux surfaces orthogonales à la direction , séparées par une distance . On suppose assez petite pour pouvoir considérer que la densité est constante dans ce volume .

L'énergie contenue dans le volume est donc déterminée par :

D'où, par dérivation :

Les équations de Maxwell : et

(pour des milieux homogènes et isotropes, et en dehors des courants) donnent donc ici :

(l'onde étant plane, n'est fonction que de et de )

(l'onde étant plane, n'est fonction que de et de )

Ces relations expriment un couplage entre les composantes des champs et . En les portant dans la relation précédente, on obtient :

,

expression dans laquelle :

D'où l'on tire :

Si est l'énergie électromagnétique d'un élément de volume délimité par une surface fermée constituée d'un tube s'appuyant sur 2 surfaces (situées respectivement en et en ) orthogonales à la direction de la propagation, alors :

le taux de variation : (en fonction du temps) de l'énergie est égal au produit par de la variation de la valeur de la grandeur : , variation exprimée entre les ordonnées et des surfaces .