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Faisceaux gaussiens : théorie et propriétés

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Dans cours

PHYS-317: Optics I

L'optique est un vieux domaine qui touche à beaucoup de sujets modernes, des techniques expérimentales aux applications courantes. Ce premier cours traite plusieurs aspects de base de l'optique: propagation, dispersion, interférence, diffraction, polarisat ...

Description

Cette séance de cours couvre la théorie et les propriétés des faisceaux gaussiens, en commençant par l'équation des ondes paraxiales et la solution des ondes paraboloïdales. Il explore ensuite le faisceau gaussien, discutant de son intensité, de sa taille et de sa divergence, ainsi que de la phase, du front d'onde et de la phase gouy. La séance de cours explore également le rayon de courbure, la largeur à mi-hauteur et l'intensité maximale en fonction de la distance. Enfin, il présente un example de paramètres de faisceau gaussien basé sur la taille initiale. Tout au long de la séance de cours, l'instructeur met l'accent sur la signification physique du faisceau gaussien et de ses applications.

Enseignant·e

Benjamin Dwir

Titre académique: Dr. Date de naissance: 24.10.1959 Nationalité: Suisse A l'EPFL depuis: 1988

Source officielle

Concepts associés (32)

Faisceau gaussien

En optique, un faisceau gaussien est une solution particulière de l'équation de propagation de Helmholtz (au même titre qu'une onde plane) dans le cadre de l'approximation paraxiale. Ce modèle produit une meilleure description de rayonnements cohérents comme les faisceaux lasers bien qu'il soit incomplet dans le traitement de la diffraction. Plus spécifiquement, un faisceau gaussien est un faisceau dont l'évolution du profil transversal d'amplitude en fonction de la propagation spatiale est proportionnel à une fonction gaussienne, par exemple une fonction de Gauss-Hermite.

Divergence de faisceau

vignette|345x345px En électromagnétique, en particulier en optique, la divergence de faisceau est une mesure angulaire de l'augmentation du diamètre ou du rayon du faisceau avec la distance de l'ouverture optique ou de l' ouverture d'antenne d'où émerge le faisceau. Le terme n'est pertinent que dans le « champ lointain », loin de tout foyer du faisceau. Cependant, en pratique, le champ lointain peut commencer physiquement près de l'ouverture rayonnante, en fonction du diamètre d'ouverture et de la longueur d'onde de fonctionnement.

Rayon de courbure

vignette|Rayon de courbure d'un tracé. Le rayon de courbure d'un tracé, en général noté ρ (lettre grecque rhô) indique son niveau d'incurvation : plus le rayon de courbure est élevé, plus le tracé se rapproche d'une ligne droite, et inversement. Mathématiquement, le rayon de courbure est la valeur absolue du rayon du cercle tangent à la courbe au point recherché, cercle qui y « épouse cette courbe le mieux possible ». Ce cercle est appelé cercle osculateur à la courbe en ce point.

Optique

L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, de son comportement et de ses propriétés, du rayonnement électromagnétique à la vision en passant par les systèmes utilisant ou émettant de la lumière. Du fait de ses propriétés ondulatoires, le domaine de la lumière peut couvrir le lointain UV jusqu'au lointain IR en passant par les longueurs d'onde visibles. Ces propriétés recouvrent alors le domaine des ondes radio, micro-ondes, des rayons X et des radiations électromagnétiques.

Optique physique

L'optique physique ou optique ondulatoire est la discipline qui étudie la lumière en la considérant comme étant une onde électromagnétique. L'optique ondulatoire s'attache plus particulièrement aux phénomènes affectant les ondes, comme les interférences et la diffraction. La lumière pour aller d'un point à un autre se propage avec une vitesse déterminée. La lumière en un point donné sera l'addition cohérente ou incohérente du champ électromagnétique en ce point à l'instant t.

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