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c94fb490
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Apr 11, 2020
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Claude Meny
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c94fb490
...
@@ -346,3 +346,87 @@ Nous nous limiterons dans la suite du cours à l'étude de la propagation d'une
...
@@ -346,3 +346,87 @@ Nous nous limiterons dans la suite du cours à l'étude de la propagation d'une
des équations de propagation des champs.
des équations de propagation des champs.
#### OPPM dans un M.L.H.I.
Nous allons maintenant nous attacher à déterminer les caractéristiques d'une OPPM
se propageant dans un M.L.H.I. en résolvant l'équation de propagation de champs
électrique et magnétique.
##### Equation de dispersion et constante diélectrique généralisée
Le calcul de l'équation de propagation du champ $`
\v
ec{E}
`$ ou $`
\v
ec{B}
`$ à partir
des équations de Maxwell généralisées conduit, lorsque l'on travaille en notation
complexe, à l'équation de dispersion du milieu :
\begin{equation}
k^2=\underline{\mu} \,\underline{\epsilon}_{g} \,\omega^2 \, \text{ ,}
\end{equation}
où $`
\u
nderline{
\e
psilon}_{g}
`$ est la constante diélectrique généralisée définie par :
\begin{equation}
\underline{\epsilon}_{g}(\omega) = \underline{\epsilon} + \dfrac{i \underline{\sigma}}{\omega}.
\end{equation}
! *Remarque :* Dans certains livres de référence la notation de $`
\u
nderline{
\e
psilon}_{g}
`$
est souvent $`
\u
nderline{
\e
psilon}^{
\a
st}$.
!
L'équation de dispersion relie donc le nombre d'onde $
`k`
$ aux propriétés du milieu
L.H.I. ($
`\sigma`
$, $
`\epsilon`
$ et $
`\mu`
$) et à la pulsation de l'onde $
`\omega`
$.
Dans le cas général :
`
\begin{eqnarray}
\underline{\sigma}(\omega) & = & \sigma^{'}(\omega) + i\sigma^{''}(\omega) \, \text{ ,} \\
\underline{\epsilon}(\omega) & = & \epsilon^{'}(\omega) + i\epsilon^{''}(\omega) \, \text{ ,} \\
\underline{\mu}(\omega) & = & \mu^{'}(\omega) + i\mu^{''}(\omega) \, \text{ .}
\end{eqnarray}
$`
\u
nderline{k}
`$ sera par conséquent un nombre complexe dépendant de $`
\o
mega
`$.
##### Trois types de propagation
L'analyse de l'équation de dispersion conduit à la distinction de 3 types de propagation
en fonction de $`
k^2
`$.
**Si $`
k^2
`$ réel positif** :
Dans ce cas, *$`
k
`$ sera un réel pur* tel que $`
k=
\p
m k^{'}
`$, avec $`
k^{'}(
\o
mega)
\i
n
\R
e^+
`$
; le signe de $`
k
`$ sera fonction du sens de propagation. En optant ici pour le signe
positif, le champ $`
\u
nderline{
\v
ec{E}}
`$ s'écrit alors :
**$`
\u
nderline{
\v
ec{E}} =
\v
ec{E}_0
\e
xp{i(
\v
ec{k}.
\v
ec{r}-
\o
mega t)} =
\v
ec{E}_0
\e
xp{i(
\v
ec{k
\,
'}.
\v
ec{r}-
\o
mega t)}
`$**
On retrouve l'expression d'une **OPPM qui se propage sans atténuation dans le milieu**.

* **Si $`
k^2
`$ réel négatif**
Dans ce cas, *$`
k
`$ sera un imaginaire pur* tel que $`
k=
\p
m i k''
`$, avec $`
k''(
\o
mega)
\i
n
\R
e^+
`$
; le signe de $`
k
`$ sera fonction du sens de propagation et, en physique, devra
nécessairement conduire à une atténuation de l'amplitude des champs au fur et à
mesure que l'onde s'y enfonce (s'il n'y a aucune source extérieure apportant de
l'énergie à l'onde). En optant ici pour le signe positif, le champ $`
\u
nderline{
\v
ec{E}}
`$
s'écrit alors :
$`
\u
nderline{
\v
ec{E}} =
\v
ec{E}_0
\e
xp{i(
\v
ec{k}.
\v
ec{r}-
\o
mega t)} =
\v
ec{E}_0
\e
xp{i(i
\v
ec{k}^{''}.
\v
ec{r}-
\o
mega t)}
`$
soit
**$`
\u
nderline{
\v
ec{E}} =
\v
ec{E}_0
\e
xp{(-
\v
ec{k}^{''}.
\v
ec{r})}
\e
xp{(-i
\o
mega t)}
`$**
On obtient une *expression réelle du champ* sous la forme :
*$`
\v
ec{E} =
\v
ec{E}_0 e^{-
\v
ec{k}^{''}.
\v
ec{r}}
\c
os{(
\o
mega t)}
\;
`$*,
ce qui correspond à une *onde stationnaire atténuée*, encore appelée **onde évanescente**.

* **Si $`
k^2
`
$ complexe
**
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