Naissance des ondes evanescentes

[Roatha]

Bonjour à toutes et à tous,

J'aimerais bien comprendre comment est née une onde évanescente ??
Et est ce qu'on peut utiliser des formules des ondes réfléchies, transmises, et incidences classique pour traiter cette onde.

Merci d'avance de vos réponses.

[spi100]

Onde évanescente en électromagnétisme ?
Dans ce cas, il s'agit de la même description ondulatoire qu'une onde classique, mais dans un environnement où elle ne peut pas se propager librement. Il y a alors absorption de l'énergie de l'onde par le matériaux qui la dissipe . Ca se traduit par une amplitude en exp-x avec x la distance de pénétration de l'onde dans le matériau.

Techniquemement c'est comme une onde normale mais avec un vecteur d'onde complexe.

[Chip]

Petite précision : dans son acception la plus courante, la présence d'une onde évanescente n'est pas liée à de l'absorption (la décroissance de l'onde n'est pas liée à son absorption mais à sa réflexion + pénétration partielle dans le milieu)

[philou21]

Bonjour, quelqu'un pourrait-il m'expliquer "avec les mains" comment ça marche cette onde évanescente ?

[Roatha]

OK.

On m'a dit qu'une onde évanescente est une onde qui ne pénètre qu'à la proximité de la surface d'un obstacle.

Donc si j'ai bien compris par rapport à ce qu'a dit Spi100 sur la distance de la pénétration de l'onde dans un obstacle, qui décroit exponentiellent par rapport à l'amplitude de l'onde. C'est à dire il faut de la puissance pour pénétrer loin dans le matériau.

Donc pour avoir une onde évanescente, il faut appliquer sur un matériau, une faible puissante.

Qu'en est t'il alors des propriétés de cette onde?? je voulais dire supposons qu'on a un matériau d'une épaisseur infinie.

Alors est ce que dans ce cas, on a la puissance transmise : Pt=T*Pe
avec T: coefficent de transmission, et Pe: la puissance émise.

Ce que je voulais savoir, est ce que cette relation est valable pour les deux cas suivants:

• Onde ne pénètre qu'à quelques microns de la surface
• Onde pénètre à 1m de la surface.

MErci

[deep_turtle]

Salut,

Envoyé par Roatha

Donc pour avoir une onde évanescente, il faut appliquer sur un matériau, une faible puissante.

non non, ça n'a rien à voir !

Envoyé par philou21

Bonjour, quelqu'un pourrait-il m'expliquer "avec les mains" comment ça marche cette onde évanescente ?

J'essaie à mon tour (dans le cas d'une réflexion totale)...

Lorsqu'une onde arrive à l'interface entre deux milieux transparents, elle fait osciller les charges liées qui se trouvent sur la surface. Ces charges réémettent une onde (disons sphérique, pour simplifier), et la superposition de toutes les ondes émises par ces sources secondaires conduit à une onde réfléchie et à une onde dans le second milieu.

Dans le second milieu, deux situations sont possibles.

1/ Dans les conditions de réfraction usuelles, cette superposition conduit à des interférences constructives dans plusieurs directions, avec un gros pic correspondant à une direction particulière obéissant à la loi de Snell-Descartes.

2/ Dans les conditions de réflection totale, ce gros pic est absent et la superposition conduit à un champ qui décroît exponentiellement avec la profondeur dans le second milieu.

Le calcul est assez simple à faire, il suffit de considérer que l'onde incidente allume sur son passage des sources à l'interface, et de calculer l'onde totale reçue en chaque point de la part de chacune de ces sources. Sur le schéma joint, j'ai mis les sources et les ondelettes secondaires dans les deux cas (à gauche, réfraction, à droite, réflexion totale).

C'est d'ailleurs assez amusant, le cas "réfraction" conduit à un calcul identique à celui du cône Cerenkov ou au sillage d'un bateau. C'est bien de cela qu'il s'agit : l'onde réfractée est le sillage laissé dans le second milieu par les ondes émises successivement une source secondaire qui se déplacerait le long de l'interface. Dans le cas de la réflexion totale, cette « source » en mouvement ne se déplace pas assez vite pour laisser un sillage...

[philou21]

OK merci Deep
ça, je comprends assez bien, mais dans le cas de la réflexion quelle est l'épaisseur "active" de la surface (coté matériaux) qui permet de renvoyer l'onde ?

(oui, je sais l'épaisseur d'une surface c'est limite ... )

[Barmecides]

Bonjour,

pour connaitre la profondeur moyenne a laquelle les ondes evanescentes penetrent, allez voir l'effet de peau sur wikipedia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_de_peau

[deep_turtle]

L'effet de peau, c'est pas tout à fait la même chose que la discussion précédente : il se produit dans les conducteurs, alors que celles de la discussion précédente concernent les interfaces entre isolants, les phénomènes physiques sont assez différents !

[spi100]

Dans le cas du métal, c'est la conductivité qui mème à l'effet de peau.
Le courant est en , c'est lui qui introduit une composante complexe dans le vecteur d'onde.

Si on analyse au niveau microscopique (modèle de Drude basique), la conductivité est liée au libre parcours moyen d'un electron, avant qu'il n'en percute un autre. Tous ces chocs induisent de la dissipation de chaleur dans le conducteur.

Macroscopiquement parlant, l'onde est absorbée dans le métal et l'énergie est restituée sous forme de chaleur.

[philou21]

Bon je détaille un petit peu ma question.
Il existe une technique de spectroscopie infra-rouge qui consiste à faire une réflexion du faisceau IR sur une interface de type cristal-matériaux afin de relever le spectre IR du dit matériaux (le cristal pouvant être par exemple du diamant).
Cette technique se nomme ATR pour "Attenuated Total Reflection".
Il est dit généralement dans la présentation de cette technique que c'est l'onde évanescente qui est absorbée par le matériaux.
Pourtant on parle bien de réflexion totale. D'où mon interrogation : c'est bien une "tranche" du matériaux qui doit induire la réflexion (de l'ordre du micron dans le cas IR). Est-ce cette partie de l'onde qui pénètre dans le matériaux que l'on appelle onde évanescente ?
Voili voilou...

[deep_turtle]

Salut,

J'arrive pas à faire une réponse construite à cette heure-là, je te livre juste une piste : l'effet Goos-Hänchen suggère en effet que l'onde incidente se propage sur une certaine épaisseur dans le milieu avant de ressortir un peu plus loin et de former le faisceau réfléchi.

[philou21]

Merci pour la piste, je vais creuser avec ce nom "Goos-Hänchen"
bonne journée

[Roatha]

Merci deep_turtle pour votre réponse détaillée.

Voilà j'ai voulu comprendre le phénomène onde évanescente pour mieux comprendre mon projet de stage.

voila le synoptique du système :

[émetteur d'onde] [air] [un matériau]

Le matériau est à une certaine distance de l'émetteur, et entre les deux est de l'air.

on peut dire que le coeffcient de réflexion à l'interface air-matériau

RHOm = (Zm-Za)/(Zm+Za)

avec Zm=impédance caratéristique du matériau et Za celle de l'air.

Et le RHO à l'interface émetteur-air est RHOe = RHOm*exp(-2*j*béta*d)
avec d : la distance entre émetteur-matériau.

Est ce que je peux raisonner de cette façon ??

Merci

[crazy_harris]

HouaouH

un p'tit nouveau...


Bon bah concernant les ondes evanescentes je propose un point de vue descriptif, qualitatif, de Mme Anne Marie CAZABAT (bon bouquin d'optique...)

à chaque fois qu'il y a reflexion totale, chacun des rayons lumineux du faisceau atteint le dioptre, le pénètre, pénétration durant laquelle le vecteur d'onde va s'orienter vers le vecteur d'onde du rayon réfléchis.
pénétration sur quelques longueur d'onde de profondeur (1m de profondeur avec un faisceau lumineux, courage mon gars).
en gros chacun des rayons (ça n'existe que dans la tête les rayons...) va émerger du dioptre, un peu plus loin que là où il est arrivé.

en gros c'est pareil qu'une réfléction totale "standard" mais disons que là on observe le phénomène de trés pres.

Là où c'est extra une onde évanescente c'est quand le faisceau a un angle d'incidence limite ( n_entrée*sin(i_entrés) = n_sortie )

Hahaha le fameux cas limite...

là, l'onde réfléchie va ( ergo ) se réfléchir parallelement à la surface du dioptre. en gros c'est une onde évanescente dont :
_ la profondeur de pénétration reste de quelques distance de longueur d'onde,
_ mais la distance d'émergence en idéalement infinie!!

donc c'est une onde qui va se déplacer sur la surface du dioptre.
c'est une onde qui va transporter de l'énergie lumineuse, parallelement à la surface du dioptre hehehe.
Autant faut il avoir un dioptre bien propre...

Mais que se passe t'il si le dioptre se courbe très légèrement, disons que le rayon de courbure est infiniment grand devant la longueur d'onde et qu'il est infiniment grand devant les dimensions de la zone courbée.

et bah (hypothèse hahaha) y a de très grande chances que l'onde évanescente continue de se propager à la surface même du dioptre (qui est propre!).

est-ce que l'onde évanescente produite par une réfraction limite à tendance à "coller" la surface sur laquelle elle se propage?

ça c'est une sacré question compte tenu des conditions cités plus haut.

maintenant pour tous ceux qu'ont un sujet de stage aussi surfant qu'une ballade sur internet.

si vous tapotez la surface d'une eau bien calme (celle où on peut déposer un trombonne, un truc comme ça), donc si vous la tapotez, vous produisez une onde de surface qui n'a rien à avoir avec l'onde d'un plouf quelcouque. Nan vous produisez une onde de surface qui ne transporte de l'énergie que sur la surface même du fluide!

Et bah y a des retraités américains qui font se déplacer des modèle réduits de petits bateaux (très légers) grace à une fine surface métallique de quelques centimètres carrés, plane, paralelle au liquide, qui vibre à la surface de celui-ci, la plaque ne supportant pas de contre-réaction, transfert du mouvement à la coque du navire.

y a dix ans les mécanismes rigoureux de ce phénomène étaient encore une énigme... (aujourd'hui ils ne le sont plus compètement)

faites tourner la chaudière...

Attention, ça n'a rien à avoir (directement) avec l'effet de peau (skin effect) qu'on trouve dans les conducteurs!!!

En tous cas les gars quand vous avez un sujet de stage pas évident, les forums internet faut oublier tout'suite. Par contre Wiki c'est vachement bien pour avoir une idée sur quels bouquins chercher (ISBN...)
Les pages anglaises sont bien mieux fournies que les pages française ça s'entends...