Petit atlas de science moderne








titrePetit atlas de science moderne
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2)Les ondes electro-magnétiques de Maxwell


Les ondes électromagnétiques sont les ondes de base par lesquelles sont transmises les messages radio, micro-ondes, radar et GSM. Ces ondes sont représentatives des mouvements électroniques de base des électrons selon leur environnement moléculaire. Ces équations dans leur application ont des limites à très petite échelle (molécules, atomes) en terme électrique et mécanique. Ces sujets sont à traiter avec des équations énergétiques telles celle de Hamilton qui sont applicables en physique quantique.
La base de la physico-chimie, en dehors de la thermodynamique qui s’occupe de l’énergie principalement, est l’équilibre entre les noyaux élémentaires (protons et neutrons instables (isotopes)) de charge positive et les particules de charge élémentaire négative : les électrons. La loi de gravitation universelle de Newton est applicable :

F = G * m1 * m2 / r2

avec G = 6.673 10-11 N m2 / kg2

m1 : masse d’un corps

m2 : masse d’un autre corps

r : distance entre les 2 corps

Les forces électromagnétiques de base de coulomb sont applicables :

F = k * q1 * q2 / r2

avec k = 9 109 N m2 / Cb2

q1 : charge d’un corps

q2 : charge d’un autre corps

r : distance entre les 2 corps

Les forces d’inertie sont applicables.
Ces équations appliquées aux atomes et aux molécules approchent plus ou moins la réalité fixée par Maxwell par ces 4 équations

rot H = J +dD/dt

div B = 0

div D = rho

rot E = -dB/dt

avec E : champ électrique (V/m)

D : champ de divergence (orienté matières) (A sec / m2) =  * E

H : champ magnétique (A/m)

B : champ d’induction (orienté matières) (V sec / m2) =  * H

de là pour les ondes standard : w = (E * D / 2) + (H * B / 2) (J/m3 , W sec /m3)

50% 50%

dw = w * c (W/m2) avec c = 1 /  
En prenant une transmission élémentaire, on a :

E = E0 ej(t-kr) avec c = /k

H = H0 ej(t-kr)
rot H = dD/dt  -jk X H = j  D  E/H  k/  1/c

rot E = -dB/dt  k X E =  B  E/H  /k  c
D’où H/E / : rapport d’influence selon les matières entre électrique et magnétique

c = 1/ : vitesse associée à la matière pour la lumière

pour le vide 0 = 8.85 10-12 A sec / V m

0 = 1.26 10-6 V sec / Am

En réalité, la transmission à travers l’eau est un peu plus compliquée et il faut alors tenir compte de la conductivité interne en cas de gouttelettes ou de glace éventuellement .

Le facteur de phase de l’onde devient alors : ej(t-kr) avec k = k0 k selon la même direction

on pose jk =  + j

avec  : atténuation

et  : nombre d’onde

On utilise les mêmes équations de Maxwell

et en plus l’équation de continuité : div J + d rho/dt = 0
On trouve : k2 = (/c)2 – j
Le facteur de phase que l’on trouve devient ainsi : ej(t - k) e-k
Il suffit alors de faire correspondre la caractéristique de l’atmosphère aux paramètres physiques correspondants.
On peut modéliser la transmission de ces ondes à travers l’atmosphère, on détermine les différents paramètres suivants :

1) la vitesse de transmission associée à la vitesse de la lumière(m/s2)

2) le paramètre d’atténuation pour de l’eau liquide ou solide incluse (%W/m2 // W/m2 //km)

  1. la valeur relative au vide de la constante diélectrique

  2. la valeur relative au vide de la perméabilité

  3. l’importance relative de l’électrique et du magnétique (H/E)

6) d’envisager la possible possibilité de diffraction moléculaire (radar % nuages)
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