Le cours d’ingénierie électromagnétique de première année a trois ambitions :
1) D’une part, établir formellement que la lumière est une onde électromagnétique. Par conséquence, nous verrons qu’un large pan de la physique de la lumière se nourrit des outils conceptuels de la physique ondulatoire au sens large, utilisant son formalisme mathématique (équation d’onde, de Helmholtz) pour modéliser différents phénomènes intrinsèquement ondulatoires (interférences, diffraction, diffusion…).
2) D’autre part, intégrer et souligner dans ce formalisme les interactions entre la lumière et la matière. Ces éléments feront émerger une compréhension à différentes échelles de l’électromagnétisme dans la matière : microscopique à travers par exemple la notion de dipôle et de sources et de rayonnement dipolaire ; et macroscopique à travers la notion d’indice optique, de permittivité. A l’intersection entre les deux, nous étudierons le processus de diffusion, qui se trouve à la base de la plupart des phénomènes optiques. Nous en tirerons une image physique simple des interactions lumière-matière : lorsqu’une onde éclaire un morceau de matière, des sources de rayonnement sont induites dans la matière. Le champ total observé est alors le résultat des interférences entre le champ incident et ce champ re-rayonné.
3) Enfin, de donner aux élèves-ingénieurs les bases d’une démarche d’ingénierie électromagnétique, exploitant les propriétés de la matière rayonnante en la structurant, afin de contrôler les propriétés de la lumière émise, absorbée, guidée ou confinée dans des structures ; ceci avec étude de cas et utilisation de logiciels de simulations électromagnétiques qui permettront de se familiariser avec les concepts de nanostructures, de guides, de cavités ou d’antennes pour la lumière.
1) D’une part, établir formellement que la lumière est une onde électromagnétique. Par conséquence, nous verrons qu’un large pan de la physique de la lumière se nourrit des outils conceptuels de la physique ondulatoire au sens large, utilisant son formalisme mathématique (équation d’onde, de Helmholtz) pour modéliser différents phénomènes intrinsèquement ondulatoires (interférences, diffraction, diffusion…).
2) D’autre part, intégrer et souligner dans ce formalisme les interactions entre la lumière et la matière. Ces éléments feront émerger une compréhension à différentes échelles de l’électromagnétisme dans la matière : microscopique à travers par exemple la notion de dipôle et de sources et de rayonnement dipolaire ; et macroscopique à travers la notion d’indice optique, de permittivité. A l’intersection entre les deux, nous étudierons le processus de diffusion, qui se trouve à la base de la plupart des phénomènes optiques. Nous en tirerons une image physique simple des interactions lumière-matière : lorsqu’une onde éclaire un morceau de matière, des sources de rayonnement sont induites dans la matière. Le champ total observé est alors le résultat des interférences entre le champ incident et ce champ re-rayonné.
3) Enfin, de donner aux élèves-ingénieurs les bases d’une démarche d’ingénierie électromagnétique, exploitant les propriétés de la matière rayonnante en la structurant, afin de contrôler les propriétés de la lumière émise, absorbée, guidée ou confinée dans des structures ; ceci avec étude de cas et utilisation de logiciels de simulations électromagnétiques qui permettront de se familiariser avec les concepts de nanostructures, de guides, de cavités ou d’antennes pour la lumière.
- Enseignant responsable de l'UE: Julien Moreau
- Enseignant responsable de l'UE: Benjamin Vest