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Optique électromagnétique : les équations de Maxwell et la propagation des ondes

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Dans cours

EE-440: Photonic systems and technology

The physics of optical communication components and their applications to communication systems will be covered. The course is intended to present the operation principles of contemporary optical communication systems employing optical fibers and modern op ...

Description

Cette séance de cours couvre les concepts fondamentaux de l'optique électromagnétique, y compris la nature ondulatoire de la lumière, les équations de Maxwell dans l'espace libre et le milieu, l'équation des ondes et les propriétés des ondes électromagnétiques monochromatiques. Il introduit également le concept de milieu linéaire, non dispersif, homogène et isotrope, et traite de la transition des équations de Maxwell aux propriétés quantiques de la lumière, telles que l'échange d'énergie photonique. L'expérience de double fente est présentée comme un exemple de phénomène d'interférence de la lumière, à la fois avec la lumière monochromatique et les sources de photons simples.

Enseignant·e

Camille Sophie Brès

Prof. Camille-Sophie Brès est Professeur Associé dans l'Institut de Genie Electrique a l'EPFL. Ses recherches incluent les communications par fibre optique, et les effets paramétriques et nonlineaires dans fibre silice/non-silice pour le traitement ultra-rapide de signaux, résaux tout optique, sensing et source de lumière. Elle est auteur de plus de trente articles dans des revues arbitrées et a participé a de nombreuses conférences internationales. Elle a reçu le Gordon Wu Fellowship pour ses études de thèse, le NSF CIANs Diversity Postdoctoral Fellowship en 2009, le Early Career Woman in Photonic Award en 2016. 2019 - present: Professeur associé à l'Institut de Génie Electrique, EPFL2011 - 2018: Professeur assistant à l'Institut de Génie Electrique, EPFL 2010 - 2011: Assistant Project Scientist, University of California San Diego (UCSD) 2007 - 2010: Postdoc, University of California San Diego (UCSD) 2002 - 2007: Ph.D en Génie Electrique, Princeton University 1998 - 2002: B.Eng avec Honeur en Génie Electrique, McGill University

Source officielle

Concepts associés (32)

Interférence

En mécanique ondulatoire, les interférences sont la combinaison de deux ondes susceptibles d'interagir. Ce phénomène apparaît souvent en optique avec les ondes lumineuses, mais il s'obtient également avec des ondes électromagnétiques d'autres longueurs d'onde, ou avec d'autres types d'ondes comme des ondes sonores. À savoir aussi, le phénomène d'interférence se produit uniquement lors de la combinaison de deux ondes de même fréquence. L' onde se modélise par une fonction , étant la position dans l'espace et t étant le temps.

Double-slit experiment

In modern physics, the double-slit experiment demonstrates that light and matter can satisfy the seemingly-incongruous classical definitions for both waves and particles, which is considered evidence for the fundamentally probabilistic nature of quantum mechanics. This type of experiment was first performed by Thomas Young in 1801, as a demonstration of the wave behavior of visible light. At that time it was thought that light consisted of either waves or particles.

Onde monochromatique

Une onde monochromatique, ou onde harmonique est une onde qui peut être décrite par une fonction sinusoïdale du temps. Sa densité spectrale d'énergie ne présente qu'une seule fréquence, qu'une seule longueur d'onde. On parle également d'onde sinusoïdale, et, s'il s'agit d'une onde électromagnétique, d'onde monoénergétique. L'étude des ondes sinusoïdales a une grande importance dans les divers domaines d'étude des ondes et de leur propagation du fait de la simplicité de l'approche mathématique et parce qu'une onde quelconque peut être décomposée en une somme d'ondes sinusoïdales par l'analyse harmonique.

Propagation des ondes radio

Les ondes radioélectriques ou ondes hertziennes sont des ondes électromagnétiques qui se propagent de deux façons : dans l'espace libre (propagation rayonnée, autour de la Terre par exemple) dans des lignes (propagation guidée, dans un câble coaxial ou un guide d'ondes) Le domaine des fréquences des ondes radio s'étend de à . Pour la partie théorique, on se reportera à l'article Établissement de l'équation de propagation à partir des équations de Maxwell .

Onde

vignette|Propagation d'une onde. Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales du milieu. Elle se déplace avec une vitesse déterminée qui dépend des caractéristiques du milieu de propagation. vignette|Une vague s'écrasant sur le rivage. Il existe trois principaux types d'ondes : les ondes mécaniques se propagent à travers une matière physique dont la substance se déforme. Les forces de restauration inversent alors la déformation.

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