Nouvelle maquette à compter de Sept. 2021

Décrire et comprendre la propagation des ondes électromagnétiques dans différents milieux (vide, diélectrique, plasma, métal) ainsi qu’à l’interface entre deux milieux

14 h de cours – 14 h de TD – 8 h de TP

Contenu détaillé :

Ondes électromagnétiques dans le vide

• Equations de Maxwell microscopiques et macroscopiques
• Ondes électromagnétiques dans le vide : équation d’onde, ondes planes monochromatiques, équation de Helmholtz
• Aspects énergétiques : densité d’énergie électromagnétique, vecteur de Poynting, théorème de conservation de l’énergie

Ondes électromagnétiques dans les milieux matériels

• Reformulation des équations de Maxwell, relations de passage à une interface entre deux milieux
• Relations constitutives pour les milieux diélectriques LHI (linéaires homogènes et isotropes)
• Dispersion et absorption ; indice de réfraction complexe
• Propagation des ondes électromagnétiques dans les milieux LHI non-magnétiques
• Aspects énergétiques : puissance absorbée, vecteur de Poynting, théorème de Poynting
• Propriétés des milieux matériels ; modèles microscopiques classiques pour la fonction de réponse diélectrique (modèle de Debye, modèle de Drude, modèle de Lorentz)

Ondes électromagnétiques aux interfaces

• Lois de Snell-Descartes
• Coefficients de Fresnel en amplitude et en énergie
• Réflexion à l’angle de Brewster ; réflexion totale, effet Goos-Hänchen

Polarisation des ondes électromagnétiques

• Ondes planes polarisées : polarisation linéaire, circulaire, elliptique ; formalisme de Jones
• Polariseurs linéaires ; loi de Malus
• Polariseurs : dichroïques, basés sur la réflexion, basés sur la biréfringence ; lames à retard de phase demi-onde et quart d’onde

Ondes guidées et confinées

• Guides métalliques creux : décomposition des champs, expressions générales des composantes transverses et longitudinales des champs, modes TE et TM ; vitesse de phase et vitesse de groupe
• Cavités résonnantes métalliques rectangulaires : fréquences propres, expressions des champs, confinement d’énergie, facteur de qualité

Rayonnement électromagnétique

• Potentiels vecteur et scalaire ; choix de jauge ; équations de propagation des potentiels
• Potentiels retardés ; expression des potentiels ; potentiel vecteur en régime monochromatique
• Approximation du champ lointain ; champs électrique et magnétique ; puissance rayonnée