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Onde polarisée

Posté par
nico045
18-04-15 à 10:33

Bonjour,

J'ai un petit problème au niveau de la compréhension des ondes polarisées.

Tout d'abord on considère que le vecteur est orienté selon uz

et alors on a pour le vecteur E :

Ex = E0 cos (wt - kz + φ x ) ux

Ey = E0 cos (wt - kz + φ y ) uy


Pour savoir la forme de la polarisation de l'onde : rectiligne, circulaire, elliptique on cherche à voir la différence de phase entre φ x et φ y .

Mais par exemple si φ x = 0  et φ y = - /2

Faut-il considérer que pour trouver le φ il faut faire φ = φ x - φ y = /2 ?

ce qui correspondrait à une onde circulaire gauche (si E0x = E0y)


et si au contraire φ x = - /2  et φ y = 0

Aurait-on φ = - /2  et alors une onde circulaire droite (si E0x = E0y) ?




Merci,

Posté par
prbebo
onde polarisée 18-04-15 à 14:16

Bonjour nico045,

tout ce que tu as écrit est correct. Le champ électrique dont tu as donné les composantes correspond à une onde em plane progressive, se propageant dans la direction de l'axe Oz (z croissant). Si les deux composantes du champ sont en quadrature = ( /2) et si de plus elles ont même amplitude (E0x = E0y = E0), alors la vibration est circulaire. Elle est circulaire gauche si un observateur qui regarde l'onde arriver sur lui (donc placé sur Oz et regardant vers O, dans ce cas de figure) voit le vecteur E tourner dans le sens direct ; elle sera circulaire droite dans le cas contraire (voir ici : , figure 3 ; et retiens l'adresse de ce site car toutes les conventions sont expliquées clairement).

Pour savoir dans quel cas l'onde est circulaire droite, il suffit donc de choisir un point d'observation et de regarder tourner le champ. Le point le plus simple est z = 0 (l'observateur a le nez collé en O).

Prenons d'abord x = 0 et y = -/2 : les composantes du champ sot donc Ex = E0.cost et Ey = E0.cos(t - /2) = E0.sint.
Au temps t = 0 l'extrémité du champ est en A de coordonnées (E0 ; 0) dans le repère xOy. Au temps t tel que t = /2 (donc T/4 plus tard), cette extrémité est en B (0 ; E0). Le champ électrique a donc fait un quart de tour dans le sens trigonométrique : la vibration est circulaire gauche.

En appliquant ce raisonnement simple à d'autres situations, tu ne devrais plus avoir de problème pour trouver l'état de polarisation d'une onde plane progressive.

Posté par
nico045
re : Onde polarisée 18-04-15 à 15:01

D'accord c'est plus clair maintenant je pense avoir compris, merci

Donc par exemple  dans le cas d'une polarisation rectiligne avec une onde plane em

avec Ex = 3cos(wt-kz)  et Ey = 4 cos(wt-kz)

on aurait Ex = $ \frac{3}{4} $ Ey  (donc une droite)

et si on rajoute un x = /2 alors la droite verrait son coefficient directeur changer de signe.



A partir de cette forme générale pour E = Eo,x cos (wt -kz + x) ux + Eo,y cos (wt -kz + y) uy

Y a-t-il des cas particuliers pour lesquels l'onde ne serait pas polarisée ?

Posté par
nico045
re : Onde polarisée 18-04-15 à 15:05

petite erreur au dessus :

si on rajoute un x = alors la droite verrait son coefficient directeur changer de signe.

et non /2 sinon on aurait dans ce cas une polarisation elliptique.

Posté par
prbebo
onde polarisée 18-04-15 à 16:03

Si x = y = 0, on a en effet une polarisation rectiligne, ou encore complètement polarisée. Note qu'on écrit plutôt Ey = k.Ex et non l'inverse, de même qu'une loi linéaire en math s'écrit y = kx (x = antécédent, y = image... par convention de notation).

Bien entendu, si tu ajoute à x ou à y, la polarisation reste rectiligne mais le plan de cette polarisation prend une direction symétrique par rapport aux axes Ox ou Oy.

Dernière question : la réponse est non. Pour qu'une onde puisse être polarisée, il faut :
a) qu'elle soit purement monochromatique (une seule pulsation ) ;
b) que la différence de phase = y - x soit constante au cours du temps. Si elle ne l'est pas (j'entends variations très rapides de au cours du temps), alors le plan de polarisation n'existe pas, car il change aléatoirement de direction un très grand nombre de fois par seconde. C'est ce qui se passe quand l'onde est émise sous forme de trains d'onde (lumière émise par un filament ou un tube à décharge, par exemple).

Tu ne peux donc pas décrire une onde em non polarisée avec cette simple notation.



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