Onde éléctromagnétique

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Cryptocatron-11
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Onde éléctromagnétique

par Cryptocatron-11 » 21 Oct 2012, 14:13

Bonjour,

J'ai du mal à me représenter mentalement ce qu'est une onde électromagnétique.

Je sais qu'une onde mécanique est la propagation d'un perturbation dans un milieu matériel et j'arrive mentalement à voir ce que c'est. Mais pour ce qui est de l'onde électromagnétique alors la :doh:

L'an dernier, j'ai fait de l’électromagnétisme. On est allé jusqu'aux équations de maxwell (régime variable) et on a vu qu'une variation du champ E => variation du champ B mais on nous a jamais parlé des ondes électromagnétiques.

Que transporte une onde électromagnétique ? De l’énergie sans matière comme pour une onde mécanique ? doit-on là voir comme une particule (dualité onde-corpuscule) ?

On étudie en ce moment la mécanique quantique. Mais avant de me lancer dans les fonctions d'onde, il est préferable de savoir de quoi on parle avant...

Merci pour vos réponses qui j'espère vont bien m'aiguiller car je suis un peu à la rue là .



Skullkid
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par Skullkid » 21 Oct 2012, 16:18

Bonjour, personnellement j'ai toujours trouvé ça difficile de se représenter vraiment une onde électromagnétique, ou même un champ électromagnétique, donc à mon avis c'est plutôt normal d'être dans le flou. Mais un début de réponse peut se trouver dans les équations de Maxwell. Comme tu l'as dit, dès qu'on perturbe B, on crée du E et dès qu'on perturbe E, on crée du B.

Suppose un fil conducteur infini dans lequel il n'y a initialement aucun courant, donc E et B sont nuls partout. À t = 0 tu commences à faire passer un courant dans le fil (disons qu'il passe très rapidement de 0 à une valeur donnée I). Maxwell te dit que ça va créer un champ magnétique autour du fil. Mais comme champ B était nul au début, il faut bien qu'il passe de 0 à sa valeur courante, donc il varie, donc ça crée un champ électrique E en même temps. Il va quand même falloir un certain temps pour que le champ électromagnétique s'établisse loin du fil (typiquement il va falloir attendre un temps L/c à partir de l'établissement du courant dans le fil pour le champ électromagnétique à la distance L du fil soit non nul). La situation est donc la suivante : tu as une espèce de "cylindre" de champ électromagnétique qui gonfle à vitesse c à partir du fil. À l'intérieur du cylindre, tu as du E et du B, à l'extérieur tu n'as pas de champ. Ce qui se propage en l'occurrence c'est le bord du cylindre, que tu peux voir comme une déformation du champ EM lui-même.

Une onde EM peut transporter de l'énergie, mais elle peut aussi ne pas en transporter (cas des ondes évanescentes, comme chez les ondes mécaniques d'ailleurs). Le pendant de la déformation du milieu chez les ondes mécaniques c'est la variation du champ EM chez les ondes EM. Dans une onde EM typique (plane, monochromatique, etc), si tu te places à un point fixé de l'espace et que tu regardes le temps passer, tu vas voir les valeurs de B et de E osciller ensemble. Typiquement B va être égal à B0*cos(wt) et E à E0*sin(wt). Si tu es dans un vide infini, tu peux suivre cette onde qui va se propager éternellement, elle ne peut pas disparaître toute seule : si tu essayes de supprimer B, tu vas devoir le faire varier et du coup tu vas créer du E, que tu essaieras de supprimer en créant du B, etc.

En mécanique quantique c'est encore un peu différent, les fonctions d'onde représentent des probabilités de présence, donc ce qui se "déforme" c'est la probabilité. En fait j'ai plutôt une vision "en sens inverse" pour la mécanique quantique : j'imagine que de base un électron a envie d'emplir tout l'espace (c'est-à-dire d'avoir la même probabilité de présence partout), mais la présence d'objets extérieurs (potentiels, etc) l'en empêche et le confine dans un espace donné. Mais bon ça n'est qu'une représentation personnelle, l'électron n'a pas de volonté et au final il n'y a que les équations mathématiques qui comptent. Les questions d'interprétation de la physique quantique sont toujours ouvertes. Feynman lui-même disait que personne ne comprend vraiment la mécanique quantique... Non pas que ça doive te décourager !

 

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