Vibrations ondes et optique Vol. 3 : ondes électromagnétiques
451 pages
Français
Obtenez un accès à la bibliothèque pour le consulter en ligne
En savoir plus

Vibrations ondes et optique Vol. 3 : ondes électromagnétiques

-

Obtenez un accès à la bibliothèque pour le consulter en ligne
En savoir plus
451 pages
Français

Description

Adapté aux tendances actuelles de l'enseignement de la physique, ce troisième volume de la série Vibrations, ondes et optique offre une étude approfondie des ondes électromagnétiques. Après un court rappel des principes de base de l'électromagnétisme, l'ouvrage traite de la propagation des ondes électromagnétiques dans différents milieux (diélectriques, conducteurs, plasmas) puis analyse en détail les phénomènes de réflexion, de réfraction, d'interférence et le guidage de ces ondes. Les effets du mouvement de la source et de l'observateur sont également présentés avec clarté dans les cadres classique et relativiste. L'émission des ondes par les charges et les antennes ainsi que les problèmes des conditions initiales et des conditions aux limites sont largement développés. Didactique, Ondes électromagnétiques propose un ensemble d'outils pédagogiques : exemples résolus, conseils pour la résolution des problèmes posés, questions de réflexion et exercices groupés par sections et classés par difficulté croissante, allant des simples applications à des exercices qui nécessitent une analyse poussée.
Chapitre 1. Vibrations et ondes. Chapitre 2. Notions de base de l'électromagnétisme. Chapitre 3. Ondes électromagnétiques : théorie. Chapitre 4. Ondes électromagnétiques : applications. Chapitre 5. Réflexion et réfraction des ondes électromagnétiques. Chapitre 6. Interférence et diffraction des ondes électromagnétiques. Chapitre 7. Ondes stationnaires et ondes guidées. Chapitre 8. Relativité et ondes électromagnétiques. Chapitre 9. Émission des ondes électromagnétiques. Chapitre 10. Conditions initiales et conditions aux limites. Réponses de quelques exercices. Annexe 1. Quelques relations mathématiques. Annexe 2. Unités en physique. Annexe 3. Quelques constantes physiques. Liste des symboles. Bibliographie. Index.

Sujets

Informations

Publié par
Date de parution 03 mars 2008
Nombre de lectures 140
EAN13 9782746243088
Langue Français
Poids de l'ouvrage 3 Mo

Informations légales : prix de location à la page 0,0592€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Exrait

Vibrations, ondes et optique
© LAVOISIER, 2008 LAVOISIER 11, rue Lavoisier 75008 Paris www.hermes-science.com www.lavoisier.fr ISBN volume 3 978-2-7462-1897-0 ISBN général 978-2-7462-1894-9 ISSN 1952-2401 Le Code de la propriété intellectuelle n'autorisant, aux termes de l'article L. 122-5, d'une part, que les "copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective" et, d'autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d'exemple et d'illustration, "toute représentation ou reproduction intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite" (article L. 122-4). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du Code de la propriété intellectuelle. Tous les noms de sociétés ou de produits cités dans cet ouvrage sont utilisés à des fins d’identification et sont des marques de leurs détenteurs respectifs. Printed and bound in England by Antony Rowe Ltd, Chippenham, February 2008.
Vibrations, ondes et optique volume 3 ondes électromagnétiquesTamer Bécherrawy
COLLECTIONSCIENCES ETTECHNOLOGIESsous la direction de Pierre-Noël Favennec Azzedine Boudrioua – Optique intégrée, 2006 Tullio Tanzi et Frédéric Delmer – Ingénierie du risque, 2006
Yves Narbonne – Découverte des réseaux par la systémique, 2006
Yves Narbonne – Complexité et systémique, 2005
Jacques Papet-Lépine – La modélisation de la foudre, 2005
André Moliton – Processus fondamentaux en électromagnétisme dans les milieux matériels, 2004
André Moliton – Bases de l'électromagnétisme dans les milieux matériels, 2004
André Moliton – Applications de l'électromagnétisme dans les milieux matériels, 2004
Dans la série Vibrations, ondes et optique de Tamer Bécherrawy, volume 1 —Vibrations mécaniques et électromagnétiquesvolume 2 —Ondes mécaniquesvolume 3 —Ondes électromagnétiquesvolume 4 —Ondes optiques
TABLE DES MATIÈRES
Avant-propos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Tamer BÉCHERRAWY
Chapitre 1. Vibrations et ondes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1. Equation des vibrations harmoniques libres non amorties . . . . . . . . 1.2. Représentations mathématiques des vibrations harmoniques. . . . . . . 1.3. Oscillations amorties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Oscillateurs forcés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5. Analyse de Fourier des fonctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6. Quelques fonctions particulières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7. Propagation à une dimension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8. Equation de propagation à deux et trois dimensions . . . . . . . . . . . . 1.9. Dispersion des ondes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.10. Propagation dune onde vectorielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.11. Energie des ondes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.12. Conseils pour résoudre les exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.13. Questions de réflexion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.14. Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Chapitre 2. Notions de base de lélectromagnétisme. . . . . . . . . . . . . . .
2.1. Electrostatique dans le vide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Electrostatique en présence de diélectriques . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Electrocinétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4. Magnétostatique dans le vide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
 13
1314161822252829313539414346
 51
 52 54 56 57
6 Ondes électromagnétiques
2.5. Magnétostatique en présence de matière aimantée . . . . . . . . . . . . . 2.6. Phénomènes variables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7. Equations de Maxwell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8. Les potentiels. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9. Champs et potentiels à linterface de deux milieux . . . . . . . . . . . . 2.10. Energie électromagnétique et vecteur de Poynting . . . . . . . . . . . . 2.11. Tension électromagnétique, tenseur dénergie-impulsion . . . . . . . . 2.12. Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.13. Conseils pour résoudre les exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.14. Questions de réflexion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.15. Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Chapitre 3. Ondes électromagnétiques : théorie. . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1. Ondes électromagnétiques dans le vide et les diélectriques illimités . . 3.1.1. Equations de propagation des champs dans le vide et les diélectriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.2. Onde électromagnétique plane harmonique dans les diélectriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.3. Polarisation des ondes électromagnétiques . . . . . . . . . . . . . . 3.1.4. Densité dénergie et vecteur de Poynting dans les diélectriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.5. Utilisation des potentiels pour étudier londe électromagnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Ondes électromagnétiques dans les conducteurs ohmiques. . . . . . . . 3.2.1. Equation de propagation et ondes harmoniques planes dans les conducteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2. Energie électromagnétique dans les conducteurs . . . . . . . . . . 3.2.3. Bons conducteurs et conducteurs parfaits . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Ondes électromagnétiques dans les plasmas . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1. Equations de propagation dans les plasmas . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2. Ondes électromagnétiques planes et harmoniques dans les plasmas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4. Pression de radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5. Quantification des ondes électromagnétiques . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6. Milieux non linéaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7. Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8. Conseils pour résoudre les exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.9. Questions de réflexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.10. Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
 60 61 64 66 68 70 73 74 77 78 79
 85
 86
 86
 87 89
 91
 94 96
 96 100 101 102 102
 104 108 111 113 113 116 117 119
Table des matières 7
Chapitre 4. Ondes électromagnétiques : applications. . . . . . . . . . . . . .
4.1. Classification et caractéristiques des ondes électromagnétiques . . . . . 4.2. Emission et réception des ondes électromagnétiques . . . . . . . . . . . 4.3. Effets que subissent les ondes électromagnétiques en se propageant . . 4.4. Transducteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5. Modulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.1. Modulation damplitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.2. Modulation de fréquence et modulation de phase . . . . . . . . . . 4.5.3. Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6. Les micro-ondes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7. Linfrarouge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.8. La lumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.9. Lultraviolet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.10. Les rayons X et les rayons gamma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.11. Atténuation des rayonnements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.11.1. Les rayonnements électromagnétiques (surtout X etγ) . . . . . . 4.11.2. Les électrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.11.3. Les rayons alpha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.12. Annexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.13. Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.14. Conseils pour résoudre les exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.15. Questions de réflexion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.16. Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Chapitre 5. Réflexion et réfraction des ondes électromagnétiques. . . . . .
5.1. Lois générales de réflexion et de réfraction des ondes. . . . . . . . . . . 5.2. Réflexion et réfraction sur linterface de deux diélectriques . . . . . . . 5.2.1. Cas dune onde polarisée dans le plan dincidence . . . . . . . . . 5.2.2. Cas dune onde polarisée perpendiculairement au plan dincidence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.3. Conservation de lénergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.4. Polarisation par réflexion de Brewster. . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3. Réflexion totale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4. Réflexion sur un plasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5. Réflexion sur un conducteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6. Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.7. Conseils pour résoudre les exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.8. Questions de réflexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.9. Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
 125 126 127 129 131 132 132 135 137 138 140 142 143 144 145 146 148 149 149 152 154 154 156
 161 161 164 165
 167 168 170 171 175 176 179 182 183 185
8 Ondes électromagnétiques
Chapitre 6. Interférence et diffraction des ondes électromagnétiques. . . .
6.1. Interférence de deux ondes électromagnétiques . . . . . . . . . . . . . . 6.2. Superposition de plusieurs ondes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3. Principe de Huygens-Fresnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4. Diffraction de Fraunhofer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5. Diffraction par un obstacle, théorème de Babinet . . . . . . . . . . . . . 6.6. Diffraction par des ouvertures identiques distribuées au hasard . . . . . 6.7. Réseaux à une dimension. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8. Diffraction des rayons X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8.1. Diffraction par une chaîne linéaire de mailles . . . . . . . . . . . . 6.8.2. Diffraction par un plan réticulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8.3. Diffraction par un cristal à trois dimensions . . . . . . . . . . . . . 6.8.4. Facteur de structure dun cristal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8.5. Méthodes utilisées en cristallographie . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.9. Pouvoir de résolution dun réseau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.10. Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.11. Conseils pour résoudre les exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.12. Questions de réflexion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.13. Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Chapitre 7. Ondes stationnaires et ondes guidées. . . . . . . . . . . . . . . .
7.1. Câble idéal à constantes localisées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2. Câble réel à constantes distribuées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2.1. Equations du câble . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2.2. Cas dun câble parfait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3. Ondes stationnaires sur une ligne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4. Expérience de Hertz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5. Guidage des ondes électromagnétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.6. Guide dondes formé par deux plaques planes et parallèles . . . . . . . 7.7. Guides dondes électromagnétiques à un seul conducteur . . . . . . . . 7.7.1. Guide dondes rectangulaire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.7.2. Guide dondes circulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.8. Propagation de lénergie dans un guide dondes . . . . . . . . . . . . . . 7.9. Cavités. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.10. Applications des guides dondes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.11. Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.12. Conseils pour résoudre les exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
 189
 190 193 194 195200 200 201 206207 208 209 211 212 213 213 216 217 219
 225
 226 229 229 231 234 236 237 239 244 244 247 248 250 251 253 256
  • Accueil Accueil
  • Univers Univers
  • Ebooks Ebooks
  • Livres audio Livres audio
  • Presse Presse
  • BD BD
  • Documents Documents