Propagation des ondes

Présentation générale de phénomènes ondulatoires à travers les ondes acoustiques, électromagnétiques et hyperfréquences.

• Comprendre les notions d’ondes et les phénomènes physiques qui les régissent
• Savoir manipuler les ondes, notions d’ondes propagatives/stationnaires
• Établir les équations de propagation des ondes, qu’elles soient acoustiques, électromagnétiques ou sur des lignes hyperfréquences, résoudre ces équations
• Connaitre les notions d’impédances et d’adaptation d’impédance
• Connaitre les phénomènes de réflexion, transmission, atténuation
• Découvrir les notions de propagation dans les potentiels énergétiques et leur résolution (Equation de Schrödinger)
• Appréhender des applications concrètes des ondes acoustiques, électromagnétiques et hyperfréquences

Pré-requis nécessaires  :

Electrostatique et magnétostatique, champs électriques et magnétiques

Optique géométrique de base

Notions mathématiques : complexe, transformée de Fourier…

Pré-requis recommandés :

Electrostatique et magnétostatique, champs électriques et magnétiques

Optique géométrique de base

Notions mathématiques : complexe, transformée de Fourier…

contrôle terminal 70% + 30% TP

Ondes acoustiques.  12 h CM,  10,5 h td

1. Introduction : Généralités sur les phénomènes ondulatoires
2. Ondes Acoustiques / Ondes sonores ; Ondes planes, ondes progressives/stationnaires
3. Propagation des ondes dans un milieu à une dimension, équation de propagation des ondes de pression, des ondes sur une corde.
4. Phénomènes de réflexion et de transmission : Impédance
5. Propriétés des ondes acoustiques et applications associées (ultrasonographie, sonar, …).
6. Effet Doppler et applications à la vélocimétrie.
7. Exemple d’applications de l’interaction Ondes – Matière en milieu médical

Ondes hyperfréquences.   CM 12h. TD 6 h, TP 9h

1. Introduction
2. Les micro-ondes dans le spectre électromagnétique
3. Le spectre électromagnétique
4. Propriétés caractéristiques des micro-ondes
5. Rappels (mathématique, électricité, puissance, dB)
6. Localisation de l’énergie dans l’espace
7. Transport d’énergie par ligne idéalisée
8. L’onde électromagnétique T.E.M guidée par une ligne
9. Onde de tension et onde de courant
10. Résistance caractéristique de la ligne
11. Phénomène de réflexion à l’extrémité de la ligne
12. Facteur de réflexion
13. Evolution de la tension aux extrémités d’une ligne
14. Méthode du tableau
15. Les lignes de transmission en régime harmonique
16. Les paramètres linéaires
17. Equation des lignes (équation des télégraphistes)
18. Résolution dans le cas de pertes négligeables (équation des radioélectriciens)
19. Solution générale en régime harmonique
20. Impédance caractéristique, constantes de phase et d’affaiblissement
21. Etude de lignes de transmission sans pertes
22. Propagation des ondes sinusoïdales non amorties
23. Distribution de la tension et du courant le long de la ligne
24. Impédance en chaque point de la ligne
25. Facteur de réflexion et impédance
26. Rapport d’ondes stationnaires
27. Positions de valeurs maximales et minimales
28. Rapport d’ondes stationnaires 

Physique ondulatoire. CM 9h, TD 9h

1. Dualité Onde-Corpuscule

            1.1 Physique classique au XIX

            1.2 Vers la mécanique

            1.3 La dualité Onde-Corpuscule

2. Équation de Schrödinger pour la particule libre

            2.1 Équation de Schrödinger

            2.2 Postulats de mécanique quantique

            2.3 Équation spatiale par séparation de variables

            2.4 Opérateurs en mécanique quantique

            2.5 Conditions aux limites

            2.6 Démarche typique

3. Diffusion par un potentiel dans l’espace

            3.1 Puits de potentiel fini

            3.2 Marche de potentiel

            3.3 Barrière de potentiel