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Niveau maths spé
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Onde plane

Posté par
jolechti787
19-06-17 à 14:57

Bonjour

J'ai une onde de la forme suivante :  \vec{E}(M,t)=f(x,y)exp(i(wt-kz))\vec{u_y}

Il s'agit de "commenter la forme de cette onde et notamment le fait que f ne dépende pas de z".
Je ne vois pas trop quoi dire si ce n'est que l'onde est progressive et monochromatique. J'imagine qu'un commentaire est attendu sur le caractère plan de l'onde mais j'ai du mal avec cette notion. Il me semble qu'une onde est plane si les plans équiphase (ou les fronts d'ondes) sont des plans.
Or, j'ai l'impression qu'à chaque fois que l'amplitude d'une onde dépend d'un paramètre spatial (comme dans cet exemple) on décrète que l'onde n'est pas plane.
Dans un exercice corrigé en cours on a par exemple écrit que l'onde \vec{E}=2E_0cos(kx)exp(i(wt-kz))\vec{u_y} n'était pas plane
Je ne vois pas pourquoi une dépendance spatiale de l'amplitude influerait sur le caractère plan...

Merci pour vos éclaircissements !

Posté par
jolechti787
re : Onde plane 19-06-17 à 17:12

Petite correction : je voulais dire "un onde est plane si les surfaces équiphase sont des plans"

Posté par
vanoise
re : Onde plane 19-06-17 à 17:31

Bonjour

Citation :
Je ne vois pas trop quoi dire si ce n'est que l'onde est progressive et monochromatique

Déjà pas si mal ! L'expression du vecteur champ apparaît comme une fonction sinusoïdale de la variable u=t-\frac{z}{c} avec c=\frac{\omega}{k} . Cela permet de dire qu'il y a propagation suivant la direction et le sens de l'axe (O,z) d'une onde sinusoïdale de pulsation à la vitesse c, l'amplitude de l'onde étant f(x,y). Puisque l'amplitude ne dépend pas de z, la propagation se fait sans amortissement . Tu as peut-être étudié des ondes amorties se propageant suivant (Oz) avec une amplitude diminuant en fonction de z...
L'onde est sinusoïdale : l'expression du vecteur champ est fonction sinusoïdale de u.
L'onde est polarisée rectilignement : le vecteur champ garde une direction fixe (celle de l'axe (O,y) en se propageant.
L'onde est transversale : le vecteur champ est à chaque instant orthogonal à la direction de propagation ; heureusement, sinon l'équation de Maxwell : div\left(\overrightarrow{E}\right)=0 ne serait pas satisfaite à chaque instant et en tout point.
Citation :
Or, j'ai l'impression qu'à chaque fois que l'amplitude d'une onde dépend d'un paramètre spatial (comme dans cet exemple) on décrète que l'onde n'est pas plane.

Remplace "décrète" par "démontre" et tu auras raison...Tu n'as sans doute pas très bien compris ce qu'est une surface d'onde... Regarde ton cours sur le sujet et repose ensuite des questions sur ce que tu n'as toujours pas compris...

Posté par
vanoise
re : Onde plane 19-06-17 à 17:50

Citation :
je voulais dire "un onde est plane si les surfaces équiphase sont des plans

Désolé : mon message précédent ne tient pas compte de cette phrase particulièrement intéressante...
Les surfaces d'onde sont effectivement des surfaces équiphases mais la définition d'une surface d'onde est plus restrictive que cela :  à chaque instant de date t, l'expression du vecteur champ E doit être la même en tout point d'une surface d'onde (idem pour le vecteur B). Pour résumer, on peut dire qu'à instant donné quelconque, l'état vibratoire est le même en tout point d'une surface d'onde.
Je reviens à ton problème. La phase (t-k.z) ne dépend que de la variable spatiale z (et du temps bien sûr). Les surfaces équiphases sont donc les plans perpendiculaires à (Oz). Il s'agirait de plans d'onde si le vecteur champ à un instant donné quelconque était identique en tous points d'un quelconque de ces plans. Cela supposerait donc une amplitude constante où une amplitude dépendant de z mais nécessairement indépendante de x et y.

Posté par
jolechti787
re : Onde plane 19-06-17 à 19:46

Ah oui je n'avais pas pensé à la notion de propagation sans amortissement, merci !

Ok je comprends beaucoup mieux pour les surfaces d'ondes, cette histoire d'onde plane me perturbait depuis longtemps, merci vanoise



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