Ondes planes monochromatiques

Ondes planes monochromatiques
r − r '

k
perpendiculaire
au plan
plan
y
front d'onde
r
r ' fixe
z
x
y
r
r ∈ du plan si :
 r − r '⋅ k = 0
 ⋅
 ⋅ r ' = constant
⇒ k
r =k
équation d'un plan
x0
k
x
Electromagnétisme
Electrostatique
Magnétostatique

champ électrique E
courant continue I ≠It 
(charges animées d'une
vitesse constante)
charge électrique q
(au repos)

champ magnétique B
Electromagnétisme
courant non stationnaire I(t)
 
champ magnétique Bt
(charges accélérées)
 t 
champ électrique E
Ondes électromagnétiques
Source :
onde créée par un dipôle électrique oscillant à la fréquence f
aux instants t = 0, T, 2T, ...

E
source
très grande distance
aux instants t = T/2, 3T/2, ...

E
onde électromagnétique
= onde plane
Spectre : ondes électromagnétiques
Ondes électromagnétiques =
grande famille de rayonnements qui se différencient par
leurs longueurs d'onde
http://science.hq.nasa.gov/kids/imagers/ems/waves3.html
Polarisation
Rappel : onde plane monochromatique
y
front d'onde
r
k
x0
x
Polarisation circulaire :
z
Polarisation linéaire :
z

E
E 1 y  E 2 z
E2
E 0 sin t 
t
plane de polarisation
= front d'onde

E1
x fixe
y
E 0 cos t 
x=0
y
Rayonnement thermique
Enceinte isotherme fermée (température T fixe)
rayonnement thermique :
● homogène
● isotrope
élement de surface
Interaction rayonnement - matière
réflexion

k
front d'onde
Réalisation d'un corps noir
absorption partielle
surface polie
absorption
diffusion
surface rugueuse
faisceau de lumière
incident
Corps noir : densité spectrale
coefficient d'absorption thermique A ,T 
cn  , T 
A , T  = 1
formule de Rayleigh-Jeans
~
kBT
c
3
2
A , T   1
loi de Planck
bande du visible

loi de Wien
E
~ 3 exp −ℏ /k B T 
n+2
n+1
ℏ
n
n-1
Lampe à vapeur atomique
Atome d'hydrogène :
niveaux d'énergie et transition
fi =
Spectre de raies
E f −E i
ℏ
transitions
entre les niveaux
seules quelques raies d'émission
sont dans le visible
Laser
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
Schématisation des processus :
(a) d'absorption
Principe de fonctionnement :
4
3
(b) d'émission spontanée
5
(c) d'émission induite
1
2