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Programme de la colle 19 et du DS 6

Remarque : cette semaine de colle est l'avant dernière semaine de colles : il n'y aura pas de semaine 21 en physique.

Ces heures seront effectuées pendant la préparation à l'oral (fin mai à début juin, dates à préciser).

 

Programme du DS 6 :

  • Ondes électromagnétiques dans le vide, dans les plasmas et les métaux; réflexion réfraction des ondes électromagnétiques ;
  • Mécanique du point ;
  • Mécanique des fluides.

M'sieur, y'aura du laser ? Naan, lis le programme  !

Colle 19 – lundi 14 au vendredi 18 mars 2022

 

Ondes électromagnétiques dans les plasmas et les métaux ; paquets d’onde: cours ou exercices proches du cours.

Réflexion/transmission d’une onde à l’interface entre deux milieux : les étudiants doivent savoir écrire les formes des champs réfléchi et transmis, écrire la continuité des champs et en déduire les coefficients de réflexion/transmission en champ, puis en énergie.

Remarque : donner le cas échéant la formule du vecteur de Poynting moyen permettant le calcul avec des champs complexes.

 

 

1.     Phénomènes de propagation linéaires

 

2.1 Ondes électromagnétiques dans les plasmas et dans les métaux

 

 

Interaction entre une onde plane progressive harmonique et un plasma localement neutre sans collisions. Conductivité imaginaire pure. Interprétation énergétique.

 

 

 

 

 

Propagation d’une onde électromagnétique dans un milieu localement neutre possédant une conductivité complexe : relation de dispersion, indice complexe.

Dispersion, absorption.

 

Cas particulier d’une propagation unidirectionnelle dans  un plasma sans collisions : onde évanescente dans le domaine réactif (w < wp) ;  absence de propagation de l’énergie en moyenne temporelle.

 

Cas particulier d’un conducteur ohmique de conductivité réelle : effet de peau.

 

 

Décrire le modèle. Construire une conductivité complexe en justifiant les approximations.

Associer le caractère imaginaire pur de la conductivité complexe à l’absence de puissance échangée en moyenne temporelle entre le champ et les porteurs de charges.

 

Établir une relation de dispersion pour des ondes planes progressives harmoniques. Associer les parties réelle et imaginaire de k aux phénomènes de dispersion et d’absorption.

 

Reconnaître une onde évanescente (onde stationnaire atténuée).

 

 

 

 

Repérer une analogie formelle avec les phénomènes de diffusion. Connaître l’ordre de grandeur de l’épaisseur de peau du cuivre à 50Hz.

2.2 Paquets d’ondes

 

 

 

Propagation d’un paquet d’ondes dans un milieu non absorbant et faiblement dispersif : vitesse de phase et vitesse de groupe.

Déterminer la vitesse de groupe à partir de la relation de dispersion. Associer la vitesse de groupe à la propagation de l’enveloppe du paquet d’ondes.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.     Interfaces entre deux milieux

 

Réflexion d’une onde plane progressive harmonique entre deux demi-espaces d’indices complexes n1 et n2 sous incidence normale : coefficients de réflexion et de transmission du champ électrique.

 

Cas d’une interface vide-plasma. Coefficients de réflexion et de transmission en puissance.

 

 

Cas d’une interface vide-conducteur ohmique de conductivité réelle constante.

 

 

 

Cas d’une interface vide-conducteur ohmique dans le domaine optique visible.

 

 

 

 

 

 

 

 

Exploiter la continuité (admise) du champ électromagnétique dans cette configuration pour obtenir l’expression du coefficient de réflexion en fonction des indices complexes.

 

 

Distinguer les comportements dans le domaine de transparence et dans le domaine réactif du plasma.

 

Établir les expressions des coefficients de réflexion et transmission du champ pour un métal réel. Passer à la limite d’une épaisseur de peau nulle.

 

Identifier le comportement du métal dans ce domaine, avec celui d’un plasma localement neutre peu dense en-dessous de sa pulsation de plasma.

Associer la forme du coefficient complexe de réflexion à l’absence de propagation d’énergie dans le métal en moyenne temporelle.

 

 

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