Généralité

L'objectif de ce cours est de définir ce que sont les ondes électromagnétiques et leurs propriétés, nous ne nous intéresserons pas aux sources des champs électromagnétiques, mais seulement à la propriété de ceux-ci dans les milieux physiques.

Analogie onde, particule, spectre électromagnétique

Diverses expériences (effets photo électrique par Hertz en 1887, effet laser par Mai Man en 1960* ont montré que le rayonnement électromagnétique est constitué de particule de masse nulle appelée photon, qui peuvent se propager dans tout types de milieux (liquide, gaz, solide, vide) et inter réagit avec la matière, tout corps à température non nulle émet aussi des photons. Il a été aussi montré que ce rayonnement avait les propriétés physiques propres au phénomène ondulatoire.
Chaque photon émet à une fréquence f une énergie élémentaire données par la relation W=h.f=k_BT
Le concept d'onde électromagnétique couvre les ondes, des fréquences les plus faibles aux fréquences les plus élevées présentes dans l'univers. Néanmoins l'utilisation des ondes électromagnétiques à des fins de transmission d'information reste contenu dans un domaine plus restreint du spectre électromagnétique en fonction de l'angle.

Milieux continus

Tout milieu donc les propriétés physiques caractéristiques ne subissent pas de discontinuités brutales est un milieu continu, ceci exclu donc le milieu composite, le granulaire bien qu'il soit quelque fois possible pour ces derniers types des lois d'homogénéisation. On parle alors de propriété physique effective. Un milieu continu pourra donc être liquide, gazeux ou vide.

Rappel des lois d'électricité

Champ magnétique: loi de Biot et Savard

Soit un élément conducteur dl parcouru par I de densité j, il produit un champ magnétique en M tel que:

Théorème d'Ampère:

La circulation du champ H le long d'un contour fermé est égale au flux du vecteur j à travers S limité par S

Exemple: En conséquence le champ créé par un conducteur circulaire en un point M distant de r est

Equations de Maxwell

Les champs électriques et magnétiques qui matérialisent l'onde électromagnétique obéissent aux lois macroscopiques suivantes:

Or l'onde est supposée progressive et se propageant dans le sens de z par conséquent E₁=0.
La valeur réelle du champ E sera sous la forme: