Transmission des ondes électromagnétiques

La transmission fait référence au processus par lequel une onde électromagnétique traverse un milieu ou une interface entre deux milieux aux propriétés différentes. Lorsqu’une onde électromagnétique rencontre une frontière entre deux milieux, une partie de l’onde est réfléchie et une autre est transmise dans le second milieu. Plusieurs facteurs, tels que les propriétés des milieux, l’angle d’incidence et la polarisation de l’onde, influencent la transmission des ondes électromagnétiques.

Coefficient de Transmission

Le coefficient de transmission (T) représente la fraction de la puissance incidente qui est transmise à la frontière. Il peut être calculé en utilisant la relation : T = 1 – R, où R est le coefficient de réflexion, représentant la fraction de la puissance incidente réfléchie à la frontière. Pour une incidence normale (θ_i = θ_r = 0), le coefficient de transmission pour le champ électrique (également appelé coefficient de transmission d’amplitude) peut être calculé en utilisant la formule suivante : T = 1 – |(n₁ – n₂) / (n₁ + n₂)|², où n₁ et n₂ sont les indices de réfraction des premiers et seconds milieux, respectivement.

Polarisation et Incidence Non Normale

Pour une incidence non normale, le coefficient de transmission dépend de la polarisation de l’onde incidente. Comme pour la réflexion, l’onde incidente peut être décomposée en deux polarisations orthogonales : électrique transversale (TE) et magnétique transversale (TM). Les équations de Fresnel pour les ondes polarisées TE et TM fourniront différents coefficients de transmission pour chaque polarisation.

Applications Pratiques

Antennes : La transmission des ondes radio à travers l’air est essentielle pour les systèmes de communication sans fil, tels que la radio, la télévision et les réseaux mobiles.
Fenêtres et filtres : En optique, des matériaux aux propriétés de transmission spécifiques peuvent être utilisés pour créer des fenêtres ou des filtres qui transmettent sélectivement certaines longueurs d’onde ou polarisations de la lumière.
Fibre optique : La transmission des signaux lumineux à travers des fibres optiques est cruciale pour les systèmes de communication à haute vitesse.
Effet de serre : La transmission du rayonnement solaire à travers l’atmosphère terrestre et son absorption subséquente par les gaz à effet de serre contribuent au réchauffement de la planète.
Imagerie médicale : La transmission des ondes électromagnétiques à travers le corps humain est utilisée dans diverses techniques d’imagerie médicale, telles que les rayons X et l’imagerie par résonance magnétique (IRM).

Exemples de Coefficients de Transmission

Voici cinq exemples illustrant les coefficients de transmission pour différentes interfaces :

Air vers verre : Quand la lumière passe de l’air (n₁ ≈ 1.0003) au verre crown (n₂ ≈ 1.52) en incidence normale, le coefficient de transmission est d’environ T ≈ 1 – |(1.0003 – 1.52) / (1.0003 + 1.52)|² ≈ 0.961.
Verre vers air : Quand la lumière passe du verre crown (n₁ ≈ 1.52) à l’air (n₂ ≈ 1.0003) en incidence normale, le coefficient de transmission est également d’environ T ≈ 0.961.
Air vers eau : Quand la lumière passe de l’air (n₁ ≈ 1.0003) à l’eau (n₂ ≈ 1.33) en incidence normale, le coefficient de transmission est d’environ T ≈ 0.977.
Eau vers air : Quand la lumière passe de l’eau (n₁ ≈ 1.33) à l’air (n₂ ≈ 1.0003) en incidence normale, le coefficient de transmission est également d’environ T ≈ 0.977.
Air vers diamant : Quand la lumière passe de l’air (n₁ ≈ 1.0003) au diamant (n₂ ≈ 2.42) en incidence normale, le coefficient de transmission est d’environ T ≈ 1 – |(1.0003 – 2.42) / (1.0003 + 2.42)|² ≈ 0.833.

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