Content. Interférence et diffraction des micro-ondes. Propagation d'une onde. Ondes. Notions sur les ondes. Onde EM.

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1 Interférence et diffraction des micro-ondes Sofia Vallecorsa TPE - Semestre d Hiver 26 Université de Genève Ondes Onde: une perturbation qui se propage dans l espace avec un transfert d'énergie Content Notions sur les ondes Période, fréquence et longueur d'onde ondes transversales Onde EM Intensité Polarisation Interférence et diffraction Interféromètre de Michelson Diffraction à deux fentes Diffraction de Bragg Propagation d'une onde t o t 1 Photos de l'espace à des temps fixes t 2 Si la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation l onde est dit transversale (onde EM, eau, string) NB: le son est une onde longitudinale espace temps Enregistrement à position fixe en fonction du temps On peut déterminer une vitesse de propagation : v = t

2 1 Ondes sinusoidales Ondes Amplitude Temps [s] T : période dans le temps Temps entre deux maxima = T 1 f= T λ période dans l'espace Distance entre 2 maxima = λ Vitesse de propagation d'une onde λ v = = v = λf t T -1 Distance Distance Temps dis tance λ 1 v = = = λ = λf temps T T Ondes electromagnetiques Feuille de calcul Microsoft Excel Onde EM: ONDE transversale résultant d'un champs électrique et d'un champs magnétique qui se propagent dans l espace Vitesse de propagation: c ~ 3 km/s Longueur d onde: λ ~ 1-6 nm - 1 km Micro-onde: ONDE Electromagnetiques (EM) avec une longueur d onde de quelque cm et une fréquence de 1GHz - 1GHz

3 ~ 1 champs de foot Le spectre des ondes EM La longueur d onde: ~1 m ~1 cm 4-7 nm 3 diamètre de l'atome d'hydrogène Energie transportee par l onde La puissance d une onde est proportionnelle au carré du champs électrique: P E 2 I E 2 1/r 2 Intensité: P Basse fréquence Grand longueur d onde Petite énergie Haute fréquence Petite longueur d onde Grande énergie Puissance: P Surface: 4πr 2 L'énergie à une distance double de la source est distribue sur une surface quatre fois plus grande Polarisation Si la vibration ne pointe pas toujours dans la même direction, l onde est NON-POLARISEE Polarisation Le micro-ondes sont polarisée par des tiges métalliques qui arrêtent les ondes si sont elles sont parallèles à l'oscillation du champs électrique. Il est possible de «polariser» l onde à l aide d'un polariseur: E Le champs électrique est perpendiculaire aux tiges: L onde passe E Le champs électrique est parallèle aux tiges: L onde est arrête

4 Polarisation 1 Interférences θ E polarisee = E cos θ I E 2 cos 2 θ L'amplitude du champs électrique est réduite par le polariseur d un facteur cos θ (cos θ <1 ) L'intensité de l onde est réduite d un facteur cos 2 θ Interférences Feuille de calcul Microsoft Excel Interféromètre de Michelson L'interféromètre de Une Michelson partie est permet de mesurer λ par interférence réfléchie vers Des Le micro-ondes faisceau incident le miroir L autre est polarisées est divisé en fixe transmise vers sont émises deux parties fixe fixe le miroir un diode Par Gunn le miroir semitransparent mobile semitransparent mobile Emetteur Les deux faisceaux Récepteurinterfèrent dans le L'interférence est constructive (intensité est maximum) si le récepteur déphasage est un multiple de λ

5 Interféromètre de Michelson Déphasage: = 2 (SA - SB) Si on déplace le miroir B entre deux positions B 1 et B 2 donnant un maximum d'intensité: 1 = 2 (SA - SB 1 ) = n 1 λ 2 = 2 (SA - SB 2 ) = n 2 λ Donc 1-2 = (n 1 - n 2 ) = 2(SB 2 - SB 1 ) fixe Emetteur Ce qui permet de trouver la longueur d onde: λ = 2(SB 2 -SB 1 )/(n 1 - n 2 ) S A B 1 Récepteur B 2 Diffraction a deux dimension Les ondes émises par chacune des fentes séparées d une distance d (< λ) interfèrent constructivement si la différence de chemin est un multiple de la longueur d onde λ: Les maxima d'intensité sont observés pour des angles donnés par: sin θ = n λ/d d Diffraction de Bragg Un solide cristallin, avec son arrangement régulier d'atomes, forme un réseau naturel à 3 dimensions Les ondes sont réfléchies par différents plans et interfèrent entre eux: L'interférence est constructive si la différence de chemin est un multiple de la longueur d onde λ 2d sin θ = n λ d Résume Définitions micro-ondes Onde EM avec une longueur d onde ~cm et une fréquence ~GHz Intensité I 1/r 2 Polarisation I cos θ 2 Interférence et diffraction Interféromètre de Michelson Diffraction à deux dimensions Diffraction de Bragg