Onde électromagnétique : champs E et B animés

À 50 MHz (50 millions d’oscillations par seconde), le profil de l’onde avance d’environ 6 m toutes les 20 ns (nanosecondes), alors qu’en chaque point les champs électrique E et magnétique B ne font qu’osciller sur place. Vous distinguez ce qui oscille de ce qui se propage.

Une expérience du cours de Cyril Voyant, à manipuler dans le navigateur. Le chapitre et ses diapositives · Toutes les expériences · Lexique.

Essayer et interpréter

Avancez d’un huitième de période (la période : la durée d’une oscillation complète, 20 ns ici) et suivez un point fixe : il oscille sans partir. Lancez ensuite la lecture ralentie : le profil, lui, avance. Doublez la fréquence : la longueur d’onde (la distance entre deux crêtes) est divisée par deux.

Comment une onde se propage-t-elle si les champs oscillent transversalement ?

Les champs E et B oscillent sur place, en phase, perpendiculairement à la propagation. Chaque point reproduit la même oscillation avec un retard proportionnel à la distance : c’est ce retard qui fait avancer le profil de l’onde, à la vitesse c dans le vide.

$E (x, t) = E_{0} \cos (ω t - k x)$

$B = \frac{E}{c}$

$λ = \frac{c}{ν}$

$I = \frac{ε_{0} c E_{0}^{2}}{2}$

Les définitions

E, B: Les champs électrique et magnétique, perpendiculaires entre eux et à la propagation. E₀ est l’amplitude de E.
x, t: La position le long de la propagation et le temps.
ω, k: La pulsation (2π × fréquence) et le nombre d’onde (2π divisé par la longueur d’onde).
ν, λ: La fréquence et la longueur d’onde.
c, ε₀: La vitesse de la lumière et la permittivité électrique du vide.
I: L’intensité moyenne : la puissance transportée par unité de surface.

Hypothèses et limites

Onde plane, polarisation linéaire, dans le vide. Le champ B est mis à l’échelle de E pour comparer les formes ; ses valeurs physiques sont affichées à part. L’animation est ralentie : deux secondes pour une période.

Aller plus loin

Le chapitre complet du cours : le raisonnement, d’autres exemples, le diaporama et la FAQ
L’effet Compton : la même onde vue comme un photon qui cède de l’énergie
Atténuation : ce qui reste d’un faisceau après un matériau

Les valeurs affichées sont calculées ou construites dans le modèle indiqué : ce ne sont pas de nouveaux résultats de recherche.

Cette expérience est présentée comme animation du cours : page de référence. Version anglaise : the English tool page.

Onde électromagnétique : champs E et B animés