Ondes dans les milieux diélectriques

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Ondes dans les milieux
diélectriques
PC*

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I) Notions d’électromagnétisme dans les milieux diélectriques :
Dans la matière, un champ EM agit sur les atomes, les molécules ou les ions en les
déformant. Le milieu matériel va ainsi :
• Se polariser sous l’action du champ électrique
• S’aimanter sous l’action du champ magnétique
Ces modifications vont alors provoquer l’apparition d’un champ électrique (ou
magnétique) induit par le champ EM externe, qui s’ajoute à celui-ci.
Le but de ce chapitre est d’expliquer comment ces phénomènes microscopiques se
traduisent à l’échelle macroscopique dans l’expression des équations de Maxwell.
Dans certains milieux (métaux, plasmas), les charges se déplacent librement (on parle
de charges et de courants libres). Dans les diélectriques, les charges ne se déplacent
que très peu et s'organisent sous forme essentiellement de dipôles électriques (on
néglige les contributions dues à l’apparition de quadripôles ou même d’octopôles
électriques).

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1 – Vecteur polarisation :
• Vecteur polarisation :
Dans la plupart des milieux (comme l’air ou l’eau, par exemple) soumis à un champ
électrique extérieur, les chargées liées se déplacent à l’échelle atomique et il apparaît
alors des dipôles électriques : le milieu se polarise.
On peut citer différentes types de polarisation :
* Polarisation électronique :

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* Polarisation d'orientation :
En l'absence de champ (figure (a)), l'orientation des dipôles élémentaires est aléatoire.
En présence de champ (figure (b)), les dipôles ont tendance à s'orienter davantage
dans la direction du champ (malgré l'effet antagoniste de l'agitation thermique).

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* Polarisation ionique : un cristal ionique se déforme dans un champ électrique et il
apparaît alors un moment dipolaire résultant.
Illustration schématique des différents mécanismes de polarisation.