Descriptif

Après l’étude de l’électromagnétisme dans le vide en Classes Préparatoires, ce module de 10 cours propose l’étude des équations de Maxwell dans les milieux matériels qui nous entourent tels que les diélectriques, les conducteurs et les milieux magnétiques. Le cours propose également une étude de l’interaction entre matière et rayonnement à travers différents modèles de portée très générale. Cette étude permet en particulier de comprendre les propriétés macroscopiques des milieux (indice de réfraction, aimantation, conductivité…) à partir des propriétés microscopiques de la matière. Le cours aborde aussi les sources de rayonnement (particules chargées accélérées, ou dipôle rayonnant) et la propagation dans le vide (démonstration de la diffraction, champ proche…) ou dans des guides des champs produits par ces sources. Finalement, ce cours introduit la propagation des impulsions lumineuses dans les milieux dispersifs, ainsi que l’optique non-linéaire, deux régimes rendus abordables grâce au développement des lasers.

Ce cours propose donc de mettre en place les outils conceptuels pour comprendre les applications extrêmement nombreuses de l’électromagnétisme dans notre vie quotidienne.

Thèmes abordés dans le cours :

1. Rappels sur les équations de Maxwell dans le vide, potentiels scalaires et vecteurs. Les équations de Maxwell dans les milieux matériels : procédure de moyennage spatiale.
2. Milieux conducteurs, diélectriques et magnétiques : description macroscopique. Origine microscopique des propriétés macroscopiques des milieux.
3. Propagation des ondes électromagnétique dans le vide vue comme un filtrage des fréquences spatiales : démonstration du principe de Huyghens-Fresnel de la diffraction, champ proche optique. Propagation guidée en optique.
4. Le rayonnement électromagnétique : formalisme de Green et démonstration des potentiels retardés. Champs rayonnés par une particule accélérée, un dipôle électrique ou magnétique. Applications aux antennes.
5. Diffusion des ondes par la matière. Section efficace de diffusion. Diffusion Rayleigh, résonante et Thomson. Calcul de l’indice optique des milieux diélectriques.
6. Introduction à la propagation dans les diélectriques non-linéaires.

Langue du cours :
       Français

Credits ECTS :
        5