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Ondes électromagnétiques



  1. #1
    Hedgehog

    Question Ondes électromagnétiques


    ------

    Slt,

    J'ai un petit pb je suis pas sûr de bien comprendre un truc : qu'est-ce qui caratérise une onde evanescente ? Pourquoi sa vitesse de phase est infini ?

    -----

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  3. #2
    Seirios

    Re : Ondes électromagnétiques

    Je pense qu'elle doît se caractériser par sa vitesse de propagation, son amplitude à l'origine de l'onde...

  4. #3
    Eric78

    Re : Ondes électromagnétiques

    Salut,

    Une onde évanescente est une onde dont l'amplitude diminue jusqu'à tendre vers 0. C'est typiquement ce qui arrive à une onde qui arrive sur un métal non parfait; l'amplitude varie en exp(-x/a) avec x la profondeur dans le métal.

    Cette onde ne se propage pas (en se sens c'est une onde stationnaire), sa vitesse de groupe est donc nulle, et par conséquent, pour maintenir v(phase)*v(groupe)=c^2, il faut une vitesse de phase infinie.

    Eric, en esperant ne pas dire trop de bétises...
    Pour un TPE sur la cryptographie ou les trous noirs, allez voir mon profil.

  5. #4
    ketchupi

    Re : Ondes électromagnétiques

    Considérons un matériau dont l'indice complexe s'écrit sous une forme générale :
    n = n1-i n2

    Le champ électrique associé à l'onde EM incidente au matériau s'écrit, dans le cas d'une OPPM :


    Notons
    Dernière modification par ketchupi ; 18/05/2006 à 18h01.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    ketchupi

    Re : Ondes électromagnétiques

    Considérons un matériau dont l'indice complexe s'écrit sous une forme générale :
    n = n1-i n2

    Le champ électrique associé à l'onde EM incidente au matériau s'écrit, dans le cas d'une OPPM :


    Notons le vecteur unitaire qui porte . On peut écrire :


    est la longueur d'onde dans le matériau.


    on peut donc écrire :


    En séparant les deux parties de n, on obtient au final :


    Donc une onde evanescente est une onde progressive puisque le champ électrique dépend du terme
    Cependant l'amplitude de ce champ décroit en exponentielle, puisque l'exponentielle juste derrière E0 est réelle. Ainsi l'onde s'atténue dans la direction du vecteur .

    Maintenant, je ne savais pas que la vitesse de phase d'une onde evanescente est infinie, j'aimerais une confirmation supplémentaire.

  8. #6
    Gwyddon

    Re : Ondes électromagnétiques

    Non, une onde évanescente est une onde stationnaire atténuée, car il y a séparation des variables.

    Ce que tu as écrit n'est donc pas une onde évanescente, mais la propagation atténuée d'une onde dans un milieu (donc une onde progressive)
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

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  10. #7
    ketchupi

    Re : Ondes électromagnétiques

    Une onde evanescente est, me semble-t-il, une onde se propageant mais étant atténué au cours de sa propagation.

  11. #8
    Gwyddon

    Re : Ondes électromagnétiques

    Tu me mets le doute là...

    Pourtant, en relisant mon cours de taupe, il y était écrit pour onde évanescente la définition que je t'ai donnée, et pour onde atténuée la définition que tu donnes

    Bon l'essentiel c'est que dans les dans cas l'onde connaît une décroissance exponentielle
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  12. #9
    Ithilian_bzh

    Re : Ondes électromagnétiques

    Je confirme, dans mon cours de taupe il est dit qu'une onde évanescente est une onde qui "s'évanouit (ie. s'atténue) sans se propager".

    Typiquement, c'est la même formule que la dernière de ketchupi, mais le terme de phase de l'exponentielle complexe est seulement en iwt.

    NB : Pour convaincre les scpetiques, les "cours de taupe" en question sont ceux de H4 et Ginette
    Astronome ingénieur alternatif

  13. #10
    ketchupi

    Re : Ondes électromagnétiques

    Hum, je ne comprends pas comment une onde peut s'atténuer si elle ne progresse pas dans un milieu qui fait décroître son amplitude. Son amplitude décroit en fonction de la distance qu'elle parcourt, si elle est stationnaire, comment peut-elle s'évanouir ?

    Voici le cours de sup phy marseille : et cela confirme mes propos.
    http://www.ensmp.fr/aflb/AFLB-283/aflb283p525.pdf

  14. #11
    Chip

    Re : Ondes électromagnétiques

    Citation Envoyé par ketchupi
    Considérons un matériau dont l'indice complexe s'écrit sous une forme générale :
    n = n1-i n2
    Une onde évanescente peut très bien exister dans un milieu sans pertes... elle apparaît lors du passage d'un milieu d'indice n1 à un milieu d'indice inférieur n2, lorsque son angle d'incidence est supérieur à l'"angle critique" arcsin(n2/n1). On peut comprendre ce fait plus ou moins intuitivement en constant qu'au-dela de l'angle critique aucune onde progressive ne peut satisfaire la conservation de la composante du vecteur d'onde dans le plan du dioptre (conservation qui correspond à la loi de Snell-Descartes). Par ailleurs ce n'est pas à proprement parler une onde stationnaire (disons qu'elle est stationnaire selon la normale au dioptre et progressive parallèlement au dioptre).

  15. #12
    Chip

    Re : Ondes électromagnétiques

    Citation Envoyé par Chip
    elle apparaît lors du passage d'un milieu d'indice n1 à un milieu d'indice inférieur n2, lorsque son angle d'incidence
    "son angle d'incidence" : je veux dire celui de l'onde progressive incidente

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  17. #13
    michel33

    Re : Ondes électromagnétiques

    Bonjour,
    Citation Envoyé par Hedgehog
    Slt,
    J'ai un petit pb je suis pas sûr de bien comprendre un truc : qu'est-ce qui caratérise une onde evanescente ? Pourquoi sa vitesse de phase est infini ?
    On peut , dans un premier temps, considérer les choses en propagation guidée.
    Dans un guide d'onde métallique, un bon tuyau vide, en notant la variable selon la génératrice, une excitation à la pulsation conduit à l'apparition de solutions particulières, les modes propres, dont la variation peut s'écrire assez généralement , avec (constantes d'atténuation et de propagation).
    Si la section du guide est suffisamment grande (ça dépend de ) on a un mode à caractère propagatif avec, si le métal est bon conducteur, qui est très grand par rapport à .
    Si la section du guide est suffisamment petite, on obtient un mode à caractère évanescent: est très grand devant .
    Dans les deux cas la vitesse de propagation de la phase est .
    Si le métal est un conducteur parfait on a exactement pour le mode propagatif et pour le mode évanescent avec donc pour ce dernier cas une vitesse de phase infinie.

    Dans une onde évanescente il n'y a aucune propagation d'énergie, celle-ci est localisée, généralement au voisinage des discontinuités géométriques, par contre si deux ondes évanescentes opposées se couplent, comme dans le cas de 2 gros guides reliés par un petit, de l'énergie peut se propager, même s'il n'y a pas de pertes; on appelle ça l'effet tunnel.

    Un autre type d'onde évanescente existe, celui décrit par Chip: l'énergie se propage dans une direction et s'atténue exponentiellement dans une direction orthogonale, on peut trouver ça dans les guides diélectriques, comme les fibres optiques; on peut, là encore, observer un effet tunnel en mettant à proximité 2 tels guides et obtenir ainsi un couplage, passage d'énergie d'un guide à l'autre.

    Pour terminer, une onde évanescente n'est pas une onde stationnaire, cette dernière étant le résultat d'interférences d'ondes propagatives sans l'atténuation caractéristique de l'évanescence.

    Cordialement
    Michel

  18. #14
    Gwyddon

    Re : Ondes électromagnétiques

    Citation Envoyé par michel33
    Pour terminer, une onde évanescente n'est pas une onde stationnaire, cette dernière étant le résultat d'interférences d'ondes propagatives sans l'atténuation caractéristique de l'évanescence.

    Cordialement
    Michel

    Encore une fois je ne suis pas d'accord, tout comme Ithilian l'a confirmé. On peut avoir une onde stationnaire atténuée, et c'est ce que l'on appelle une onde évanescente.

    Exemple classique : le champ électrique au sein d'un milieu diélectrique conducteur à fréquence intermédiaire (en deça de la fréquence de coupure, mais supérieure au du frottement visqueux ). Tu obtiendras une onde stationnaire atténuée, et c'est exactement une onde évanescente.
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  19. #15
    michel33

    Re : Ondes électromagnétiques

    Bonjour,

    Citation Envoyé par 09Jul85
    Encore une fois je ne suis pas d'accord, tout comme Ithilian l'a confirmé. On peut avoir une onde stationnaire atténuée, et c'est ce que l'on appelle une onde évanescente.
    Pas tout à fait, dans ce qu'à écrit Ithilian il n'y a pas le terme "stationnaire", seulement l'expression "sans se propager", ce qui n'est pas anodin.
    Pour créer une onde stationnaire il faut faire interférer au moins 2 ondes qui se propagent en sens inverse or, dans le cas qui nous intéresse, on ne considère qu'un sens de "propagation"; on ne peut donc pas avoir d'onde stationnaire dans cette direction.
    Par contre la variation du champ dans le plan de section droite d'une structure de propagation comme un guide d'onde peut effectivement s'interpréter comme une onde stationnaire transversale.
    Citation Envoyé par 09Jul85
    Exemple classique : le champ électrique au sein d'un milieu diélectrique conducteur à fréquence intermédiaire (en deça de la fréquence de coupure, mais supérieure au du frottement visqueux ). Tu obtiendras une onde stationnaire atténuée, et c'est exactement une onde évanescente.
    Je ne suis pas bien sûr de comprendre exactement ce que tu veux dire, mais si tu fais référence à une propagation dans un milieu dissipatif, comme un conducteur, il y aura toujours une atténuation, comme pour un mode évanescent, mais il y aura toujours aussi une propagation, nécessaire pour transporter la puissance qui est dissipée dans le milieu. Les grandeurs et ne seront jamais nulles, la vitesse de phase ne sera jamais infinie (c'est quand même une partie de la question posée par Hedgehog), on a à faire à une onde propagative atténuée.
    Il y a là un problème de définition.
    La notion d'onde évanescente pure, comme dans l'exemple que j'ai cité plus haut, ne peut exister que dans le cas idéal où les matériaux ne génèrent aucune perte: et . Si on ajoute progressivement de la dissipation dans les matériaux va croître progressivement et ne va pratiquement pas varier, ce qui n'est pas le cas pour une onde propagative atténuée par les pertes où c'est qui va augmenter et qui va rester pratiquement constant.

    Cordialement
    Michel

  20. #16
    Gwyddon

    Re : Ondes électromagnétiques

    Pour être quantitatif, j'obtiens pour le champ dont je parle l'expression suivante :



    Dans mon cours, ceci est appelé une onde évanescente, et c'est bien une onde stationnaire (découplage temps/espace) atténuée (l'exponentielle décroissante).
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  21. #17
    michel33

    Re : Ondes électromagnétiques

    Bonsoir,
    Citation Envoyé par 09Jul85
    Pour être quantitatif, j'obtiens pour le champ dont je parle l'expression suivante :



    Dans mon cours, ceci est appelé une onde évanescente, et c'est bien une onde stationnaire (découplage temps/espace) atténuée (l'exponentielle décroissante).
    Je suis d'accord, l'expression que tu donnes correspond effectivement à une onde évanescente, en remplaçant par et par on retrouve celle que j'ai donnée plus haut, bien que je ne voie pas bien comment on obtient ça en présence de milieu conducteur.
    Le problème de compréhension qu'il y a entre nous porte sur la notion d'onde stationnaire, ce qui n'est pas bien grave.

    Cordialement
    Michel

  22. #18
    Gwyddon

    Re : Ondes électromagnétiques

    Je suis d'accord, on pinaille là

    Pour moi en fait une onde stationnaire c'est juste une onde où temps et espaces sont découplés. Par exemple, la corde décrit un phénomène d'onde stationnaire.

    Alors pour obtenir ça dans un conducteur... C'est assez long à expliquer, je te renvoie au calcul que j'ai effectué dans mon poly à cette adresse, chapitre 3 (milieux LHI) :
    http://jbaglio.free.fr/Electromagnetisme.pdf
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

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  24. #19
    michel33

    Re : Ondes électromagnétiques

    Bonjour,
    Citation Envoyé par 09Jul85
    Je suis d'accord, on pinaille là

    Pour moi en fait une onde stationnaire c'est juste une onde où temps et espaces sont découplés. Par exemple, la corde décrit un phénomène d'onde stationnaire.
    On aura toujours un problème de définition mais, comme je l'ai dit plus haut, c'est sans importance.

    Citation Envoyé par 09Jul85
    Alors pour obtenir ça dans un conducteur... C'est assez long à expliquer, je te renvoie au calcul que j'ai effectué dans mon poly à cette adresse, chapitre 3 (milieux LHI) :
    http://jbaglio.free.fr/Electromagnetisme.pdf
    Document très intéressant où j'ai retrouvé ton expression (3.22); dans la mesure où tu négliges des termes, par ailleurs tout à fait négligeables, tu obtiens effectivement un nombre d'onde imaginaire et donc une atténuation sans perte, donc sans propagation; c'est une situation à laquelle je n'avais pas pensé.
    Je suis très loin d'avoir lu tout le document mais, si je peux me permettre une petite remarque, le passage de (3.3) à (3.5) et (3.6) me pose un problème: la dérivée temporelle se traduit ici par une multiplication par et donc par pour la dérivée seconde alors que tu as un signe +; il y a aussi, et surtout, la conductivité qui a disparu; comme tu fais référence plus loin à (3.6) pour établir (3.14) avec une expression particulière de il serait bon de la rétablir.
    Voila, je pense qu'il est inutile de poursuivre la discussion sur ce sujet, globalement nous sommes tout à fait d'accord, à l'exception de cette notion d'onde stationnaire, mais ce n'est pas ça qui troublera mon sommeil.

    Bonne chance pour tes études en physique.
    Michel

  25. #20
    Gwyddon

    Re : Ondes électromagnétiques

    Effectivement, il y a un souci que je vais m'empresser de rectifier. Merci beaucoup
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  26. #21
    Gwyddon

    Re : Ondes électromagnétiques

    Bon curieusement (j'ai dû écrire cette partie à une heure avancée de la nuit) seule l'équation 3.6 était erronée, les autres étaient justes. Maintenant grâce à ton aide tout est rectifié.

    Merci à toi encore une fois
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  27. #22
    ketchupi

    Re : Ondes électromagnétiques

    d'ailleurs, si tu as d'autres documents de ce modèle, cela m'intéresse. Vraiment très intéréssant.

  28. #23
    Floris

    Re : Ondes électromagnétiques

    Bonjour, j'en profite de cette discussion très interessantes pour poser une petite question. Parfois il m'arrive de regarder les caracteristiques d'antenne de type ground plane, qui son des antennes sensé émettre sur 360°. le gain est de 3,4dBi mais ce que je me demande c'est que d'après cela, on dirais que l'antenne crée de la puissance ce qui ne peut étre le cas! D'ou vienne donc ces 3,4dBi alors que l'antenne rayone sur 360° ? Si le rayonement étais concentré dans une direction précise, je comprendrais d'ou viens le gain mais là? Je suis perdu, pourriez vous m'éclaircire ma lenterne?

    Merci bien
    Seul les imbéciles sont bourrés de certitudes !

  29. #24
    Coincoin

    Re : Ondes électromagnétiques

    Le piège, c'est qu'on désigne pas la même chose quand on parle de "gain" d'un ampli et "gain" d'une antenne.
    Pour un ampli, on fait le rapport de la sortie, sur l'entrée, ok.
    Par contre, pour une antenne, on compare en fait l'antenne à une antenne isotrope (=qui émet pareil sur 360°). Donc si tu as une antenne directive, tu vas avoir des directions où ton antenne émet plus qu'une antenne isotrope donc le gain est positif. Par contre, il y aura bien entendu aussi des zones où elle émettra moins et le gain sera négatif.
    Bref, tu ne crées pas d'énergie, tu la concentres.
    Encore une victoire de Canard !

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  31. #25
    Floris

    Re : Ondes électromagnétiques

    Bonsoir coincoin, merci pour ton message. Tiens voici le lien qui montre un exemple dy type d'antenne dont je parle http://www.cometantenna.com/products...D=13&childID=0
    Il s'agit de la référence CFM-95SL. On peut voir sur les caracteristiques techniques un gain de 3dBi alors que c'elle ci est sensé me semble t'il, émettre sur 360° il y à donc un problème non?

    Bien à toi
    flo
    Seul les imbéciles sont bourrés de certitudes !

  32. #26
    Coincoin

    Re : Ondes électromagnétiques

    C'est fourbe mais il n'y a pas de problème !
    L'antenne dont tu parles est une antenne de type dipôle qui a la particularité d'émettre surtout dans le plan perpendiculaire et rien sur l'axe.
    Dans le plan perpendiculaire, le rayonnement est isotrope, et le gain est de 3 dB. Mais par contre, ce n'est pas le cas en-dehors de ce plan. Le gain sur l'axe sera beaucoup plus faible par exemple.

    Ce qui compte, c'est tout l'espace, pas juste 360°.
    Encore une victoire de Canard !

  33. #27
    Floris

    Re : Ondes électromagnétiques

    Par plan perpandiculaire tu veux parler du brain verticale ou horisontale?

    Bien à toi.
    Seul les imbéciles sont bourrés de certitudes !

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