OPTIQUEOptique non linéaire

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Propagation dans un milieu non linéaire

L'équation de propagation d'une onde de fréquence ω dans un milieu non linéaire s'obtient à partir des équations de Maxwell (1 a) et (1 c). Elle s'écrit :

où le terme linéaire P(1) a été séparé des termes non linéaires et inclus dans DL. Le terme PNLS (NLS pour non linear source) qui joue le rôle de terme source dans le membre de droite de (6) est en général créé par des ondes planes de fréquence ω1, ω2, ..., ωn et de vecteur d'onde k1k2, ..., kn, avec ω = ω1 + ω2 + ... + ωn ; le terme PNLS est alors de la forme :
ks = k1 + k2 + ... + kn. La solution de (6) est la somme d'une solution particulière de l'équation totale (solution forcée en exp (iks ( r)) et de solutions de l'équation sans second membre (ondes libres en exp (ikL ( r)). En général, on peut considérer que le milieu non linéaire emplit le demi-espace de droite de la figure, le demi-espace de gauche étant empli par un milieu linéaire (souvent le vide). La solution de (6) doit satisfaire les conditions de continuité des composantes tangentielles de E et de H sur le plan de séparation d'équation z = 0, ce qui implique l'existence d'une onde réfléchie dans le milieu linéaire (onde libre en exp (ikR ( r)) : c'est le phénomène de la réflexion non linéaire. Pour que les conditions de continuité soient satisfaites, il faut que kL et kR aient la même composante tangentielle que kS. Par conséquent, kL − kS est normal au plan de séparation. D'autre part, kS est imposé par les ondes incidentes, le module de kL est imposé par la relation de dispersion du milieu de droite et le module de kR par la relation de dispersion du milieu de gauche. Cela conduit au calcul de θL et θR, c'est-à-dire à des relations de Descartes généralisées.

Milieu non linéaire

Milieu non linéaire

Dessin

Le milieu non linéaire emplit le demi-espace z > 0 ; un milieu linéaire emplit le demi-espace z < 0. À l'onde forcée de vecteur d'onde kS, il faut ajouter une onde libre de vecteur d'onde kL. Il existe également une onde réfléchie de vecteur d'onde kR. Ces trois vecteurs d'onde... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

L'onde réfléchie est très peu intense, parce que seule une épaisseur de l'ordre de la longueur d'onde lui donne naissance. Mais elle est très importante dans le cas de milieux non transparents, car elle seule permet l'étude des susceptibilités non linéaires de ces milieux. Inversement, dans le cas de milieux transparents, elle est négligeable.

Il est [...]


1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 8 pages



Médias de l’article

Milieu non linéaire

Milieu non linéaire
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Représentation de l'équation approchée

Représentation de l'équation approchée
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Intensité de l'onde harmonique, 1

Intensité de l'onde harmonique, 1
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Intensité de l'onde harmonique, 2

Intensité de l'onde harmonique, 2
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Afficher les 5 médias de l'article





Écrit par :

  • : docteur en sciences physiques, chargé de recherche au C.N.R.S., laboratoire d'optique quantique de l'École polytechnique, maître de conférences à l'Ecole polytechnique

Classification


Autres références

«  OPTIQUE  » est également traité dans :

OPTIQUE - Principes physiques

  • Écrit par 
  • Pierre CHAVEL, 
  • Pierre FLEURY, 
  • Christian IMBERT
  •  • 3 792 mots
  •  • 6 médias

Toute classification des domaines de l'optique est en partie arbitraire et comporte de nombreux recouvrements. L'optique géométrique s'appuie essentiellement sur la notion de rayons lumineux susceptibles de fournir des images qu'on observe à l'aide de lunettes ou de microscopes, qu'on enregistre par photographie ou qu'on forme sur d'autres récepteurs physiques pour recevoir des […] Lire la suite

OPTIQUE - Images optiques

  • Écrit par 
  • Michel CAGNET
  •  • 5 728 mots
  •  • 30 médias

Les « pièces optiques » (lentilles et parfois miroirs), seules ou convenablement associées – on dira dans tous les cas les « systèmes optiques » –, permettent d'obtenir d'un objet, lumineux par lui-même ou parce qu'il est convenablement éclairé, une image destinée à agir sur un récepteur tel que l'émulsion photographique ou, le plus souvent, l'œil. Qu'elle soit réelle (observab […] Lire la suite

OPTIQUE - Optique cohérente

  • Écrit par 
  • Michel HENRY
  •  • 3 962 mots
  •  • 4 médias

Tous les expérimentateurs, de l'étudiant au prix Nobel, savent combien il est difficile de produire des franges d'interférence. L'homme de la rue, lui, sait bien que ce n'est pas un phénomène d'observation courante. De la réflexion sur cet aspect particulier de l'optique, surtout depuis la fin du xixe siècle, s'est peu à peu dégagée la notion de cohér […] Lire la suite

OPTIQUE - Optique instrumentale

  • Écrit par 
  • Albert ARNULF
  •  • 6 762 mots
  •  • 11 médias

On appelle « instrument d'optique » tout système formant l'image d'un objet sur un ou plusieurs récepteurs sensibles à la lumière et dont le rôle est de percevoir ou d'exploiter cette image. Par exemple, une lunette comporte plusieurs lentilles formant l'image et un récepteur associé, généralement l'œil ; la cinématographie fait intervenir deux instruments, […] Lire la suite

OPTIQUE - Optique électronique

  • Écrit par 
  • Albert SEPTIER
  •  • 4 858 mots
  •  • 2 médias

L'optique électronique ou plus généralement l'optique corpusculaire s'intéresse aux trajectoires d'électrons libres accélérés, et à tous les procédés permettant de guider ces particules dans un espace où règne un vide poussé.On peut en effet se servir d'électrons issus d'une surface émissive pour obtenir l'image de cette surface sur un écran fluorescent, ou bien utiliser ces électrons accélérés so […] Lire la suite

BABINET THÉORÈME DE

  • Écrit par 
  • Josette CACHELOU
  •  • 163 mots

Considérons une source lumineuse ponctuelle A dont un système optique donne une image ponctuelle A′. Limitons maintenant l'ouverture du système soit par un écran percé d'un petit trou T, soit par l'écran complémentaire E, c'est-à-dire ayant la forme du trou T. Autour de A′, dans une région normalement non éclairée, on observe une figure de diffraction. Babinet a démontré que les anneaux de diffrac […] Lire la suite

CHAMBRE NOIRE ou CHAMBRE OPTIQUE, reproduction graphique

  • Écrit par 
  • Jean RUDEL
  •  • 514 mots

L'invention de la camera oscura (chambre obscure dite aussi chambre noire) comme moyen de reproduction d'une image et son exploitation perspective remonte à des temps très anciens. Déjà Aristote, dans ses Problematica avait fait remarquer que les rayons passant par une ouverture constituaient une image dont la grandeur augmentait à mesure que s'accroissait la distance à partir de l'ouverture. Dè […] Lire la suite

CINÉMASCOPE

  • Écrit par 
  • Victor BACHY
  •  • 239 mots

Le premier des procédés de film large projeté sur grand écran qui ait connu un grand succès commercial ( La Tunique , de H. Koster, 1953). Le Cinémascope est fondé sur un procédé optique très ancien, l'anamorphose, qui, par un jeu de miroirs et de lentilles, comprime l'image dans le sens vertical et la restitue ensuite dans sa largeur normale. Le physicien et inventeur français Henri Chrétien (187 […] Lire la suite

COULEUR

  • Écrit par 
  • Pierre FLEURY, 
  • Christian IMBERT
  •  • 7 837 mots
  •  • 21 médias

Les radiations lumineuses perçues par notre œil se distinguent non seulement par leurs intensités, mais aussi par des caractéristiques qualitatives, leurs couleurs, qui n'ont d'abord été définies que par des comparaisons souvent grossières : les lumières comparables à celle du jour sont dites blanches, celles qui nous viennent de la plupart des feuilles au printemps sont vertes... Les mêmes adject […] Lire la suite

DIAPHRAGME, optique

  • Écrit par 
  • Josette CACHELOU
  •  • 214 mots

Dispositifs mécaniques qui limitent l'étendue du faisceau lumineux d'un système optique. On distingue deux diaphragmes : le diaphragme de champ, qui définit les dimensions de l'image, et le diaphragme d'ouverture, qui contrôle l'angle du cône des rayons lumineux qui concourent à former cette image. Dans les objectifs photographiques, le diaphragme de champ est tout simplement le cadre de l'émulsio […] Lire la suite

DIFFRACTION, physique

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 730 mots

Écart, par rapport aux lois de l'optique géométrique (propagation rectiligne, etc.), de la propagation des ondes (acoustiques, optiques, etc.), en présence d'un obstacle ou, plus généralement, modification de la propagation libre des ondes dont la longueur d'onde n'est pas négligeable devant les dimensions de l'obstacle. En physique ondulatoire, à l'approximation « géométrique », il n'y a propagat […] Lire la suite

DIFFUSEUR, optique

  • Écrit par 
  • Josette CACHELOU
  •  • 327 mots

Surface non lumineuse par elle-même et qui diffuse tout le flux qu'elle reçoit, sans aucune absorption, suivant la loi de Lambert, c'est-à-dire que sa luminance est la même dans toutes les directions, quelle que soit l'orientation du flux incident. Éclairée en lumière blanche, une telle surface apparaît blanche et mate. L'oxyde de magnésium est l'un des meilleurs diffuseurs connus. Soit I 0 l'int […] Lire la suite

DISTORSION, physique

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 400 mots

Étant donné un dispositif transmettant un signal mécanique, électrique ou optique (par exemple, un amplificateur), on appelle distorsion toute déformation du signal de sortie par rapport au signal d'entrée. D'après le théorème de l'intégrale de Fourier, les deux signaux peuvent toujours être décomposés en oscillations harmoniques dont les amplitudes et les phases sont en général des fonctions de l […] Lire la suite

DOUBLET, optique

  • Écrit par 
  • Pierre MOYEN
  •  • 44 mots

Combinaison de deux lentilles dont les paramètres (rayons de courbure des faces, indice des verres et courbes de dispersion) sont choisis de manière à annuler une (ou plusieurs) des aberrations, le plus souvent l'aberration chromatique. […] Lire la suite

EBBESEN THOMAS (1954- )

  • Écrit par 
  • Lucas LETHUILLIER
  •  • 1 087 mots
  •  • 1 média

Physico-chimiste franco-norvégien, Thomas Ebbesen est connu pour ses travaux interdisciplinaires en nanosciences, traitant de divers domaines allant des sciences des matériaux carbonés à l’optique en passant par la chimie moléculaire. Ses découvertes pionnières et fondamentales pour la compréhension des interactions lumière-matière lui ont permis de recevoir, en 2019, la médaille d’or du CNRS. […] Lire la suite

ÉQUATIONS AUX DÉRIVÉES PARTIELLES (notions de base)

  • Écrit par 
  • Yves GAUTIER
  •  • 1 580 mots
  •  • 2 médias

Beaucoup de phénomènes peuvent être décrits par une fonction. Par exemple, le déplacement d’un mobile dans l’espace peut être défini par une fonction f ( x ,  y ,  z ) où les coordonnées x , y et z correspondent à tous les points de l’espace occupés par le mobile traçant ainsi sa trajectoire. La dérivée (opération mathématique) de cette fonction  f a une signification concrète : elle donne la v […] Lire la suite

ÉVANESCENTES ONDES

  • Écrit par 
  • Josette CACHELOU
  •  • 326 mots

Ondes électromagnétiques qui se créent à proximité de la surface d'un milieu, se propagent parallèlement à cette surface et s'amortissent très rapidement à l'intérieur du milieu. Lorsque la lumière passe d'un milieu transparent d'indice de réfraction n 1 à un autre milieu transparent d'indice n 2 , on observe un faisceau transmis et un faisceau réfléchi qui obéissent aux lois de Descartes : i ′ = […] Lire la suite

FORME

  • Écrit par 
  • Jean PETITOT
  •  • 27 547 mots

Dans le chapitre « Caustiques et optique écologique »  : […] D'abord, on peut donner raison à Gibson en ce qui concerne l'idée que des discontinuités constitutives de morphologies peuvent être véhiculées par la lumière. Nous considérerons le cas le plus simple, celui des caustiques. Dans l'approximation de l'optique géométrique dans un milieu homogène et isotrope, les caustiques sont faciles à décrire. Soit S 0 une surface émettrice de rayons lumineux, c'e […] Lire la suite

FRESNEL LENTILLES DE

  • Écrit par 
  • Josette CACHELOU
  •  • 133 mots

Il serait impossible de fabriquer des lentilles de très grandes dimensions ou à très forte courbure à l'aide de techniques courantes. Fresnel proposa de remplacer le bloc de verre unique par une lentille centrale entourée d'anneaux et de segments d'anneaux de verre prismatiques, calculés et assemblés de manière à présenter un foyer optique commun. Tous les phares maritimes sont équipés de lentille […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Daniel RICARD, « OPTIQUE - Optique non linéaire », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 25 mars 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/optique-optique-non-lineaire/