15.1 Les lois de r´ eflexion et de r´ efraction de la lumi` ere
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Fig. 15.6. La propagation d’un rayon dans la fibre optique
de signaux sans qu’ils se m´ elangent. Plusieurs d´ efis se posent aux ing´ enieurs et certains
des probl` emes peuvent faire l’objet d’un travail de session (dispersion des ondes, fibre
optique dont l’indice de r´ efraction varie selon la distance au centre de la fibre, s´ eparation
des diff´ erents signaux ` a la sortie, etc.).
Les ondes courtes (par exemple, [2])
Les ondes ´ electromagn´ etiques sont une
grande famille d’ondes incluant la lumi` ere, les ultraviolets, les rayons X et les ondes
radio. Les diverses cat´ egories d’ondes se distinguent par leur fr´ equence, les ondes radio
allant de quelques hertz `
a quelques centaines de gigaghertz (1 gigahertz = 1 GHz =
10
9 Hz). En Am´ erique du Nord, la radiophonie commerciale en modulation d’amplitude
(radio AM) transmet sur des fr´ equences proches de 1 MHz (1 m´ egahertz = 1 MHz
= 10
6 Hz) alors que la diffusion en modulation de fr´ equence (radio FM) utilise des
fr´ equences plus ´ elev´ ees (≈ 100 MHz). Entre ces deux spectres se situent les ondes
courtes, entre 3 et 30 MHz. Quelle que soit la puissance de transmission, la courbure
de la Terre limite le rayon d’action de toute antenne. Cependant, les ondes courtes et
de fr´ equences inf´ erieures ` a celles-ci sont transmises plus loin que ne le permettrait la
propagation en ligne droite de l’antenne au point de r´ eception. Elles sont r´ efl´ echies par
les couches sup´ erieures de l’ionosph` ere.
L’atmosph` ere est un milieu non uniforme. On distingue trois couches principales :
• la troposph` ere d’altitude inf´ erieure ` a 15 km ;
• la stratosph` ere d’altitude entre 15 et 40 km ; et
• l’ionosph` ere d’altitude entre 40 et 400 km.
Dans les couches sup´ erieures de l’ionosph` ere, les gaz ionis´ es agissent comme un miroir
pour les ondes courtes. Quoique les conditions de ces gaz et donc, de la r´ eflexion qu’ils
produisent, varient au cours du jour et de la nuit, il est possible, dans des conditions
favorables, qu’un signal soit r´ efl´ echi plus d’une fois entre l’ionosph` ere et la surface de
la Terre. Le calcul exact de la trajectoire du signal doit tenir compte des couches interm´ ediaires qui, elles, le r´ efractent.
La localisation des coups de foudre `
A la section 1.3 du chapitre 1, on voit que
les coups de foudre g´ en` erent des ondes ´ electromagn´ etiques se propageant dans l’atmosph` ere ; `
a l’occasion, elles sont r´ efl´ echies par l’ionosph` ere. Dans ce cas, certains
d´ etecteurs de coups de foudre peuvent capter l’onde initiale, et d’autres, son image
miroir.
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Fig. 15.6. La propagation d’un rayon dans la fibre optique
de signaux sans qu’ils se m´ elangent. Plusieurs d´ efis se posent aux ing´ enieurs et certains
des probl` emes peuvent faire l’objet d’un travail de session (dispersion des ondes, fibre
optique dont l’indice de r´ efraction varie selon la distance au centre de la fibre, s´ eparation
des diff´ erents signaux ` a la sortie, etc.).
Les ondes courtes (par exemple, [2])
Les ondes ´ electromagn´ etiques sont une
grande famille d’ondes incluant la lumi` ere, les ultraviolets, les rayons X et les ondes
radio. Les diverses cat´ egories d’ondes se distinguent par leur fr´ equence, les ondes radio
allant de quelques hertz `
a quelques centaines de gigaghertz (1 gigahertz = 1 GHz =
10
9 Hz). En Am´ erique du Nord, la radiophonie commerciale en modulation d’amplitude
(radio AM) transmet sur des fr´ equences proches de 1 MHz (1 m´ egahertz = 1 MHz
= 10
6 Hz) alors que la diffusion en modulation de fr´ equence (radio FM) utilise des
fr´ equences plus ´ elev´ ees (≈ 100 MHz). Entre ces deux spectres se situent les ondes
courtes, entre 3 et 30 MHz. Quelle que soit la puissance de transmission, la courbure
de la Terre limite le rayon d’action de toute antenne. Cependant, les ondes courtes et
de fr´ equences inf´ erieures ` a celles-ci sont transmises plus loin que ne le permettrait la
propagation en ligne droite de l’antenne au point de r´ eception. Elles sont r´ efl´ echies par
les couches sup´ erieures de l’ionosph` ere.
L’atmosph` ere est un milieu non uniforme. On distingue trois couches principales :
• la troposph` ere d’altitude inf´ erieure ` a 15 km ;
• la stratosph` ere d’altitude entre 15 et 40 km ; et
• l’ionosph` ere d’altitude entre 40 et 400 km.
Dans les couches sup´ erieures de l’ionosph` ere, les gaz ionis´ es agissent comme un miroir
pour les ondes courtes. Quoique les conditions de ces gaz et donc, de la r´ eflexion qu’ils
produisent, varient au cours du jour et de la nuit, il est possible, dans des conditions
favorables, qu’un signal soit r´ efl´ echi plus d’une fois entre l’ionosph` ere et la surface de
la Terre. Le calcul exact de la trajectoire du signal doit tenir compte des couches interm´ ediaires qui, elles, le r´ efractent.
La localisation des coups de foudre `
A la section 1.3 du chapitre 1, on voit que
les coups de foudre g´ en` erent des ondes ´ electromagn´ etiques se propageant dans l’atmosph` ere ; `
a l’occasion, elles sont r´ efl´ echies par l’ionosph` ere. Dans ce cas, certains
d´ etecteurs de coups de foudre peuvent capter l’onde initiale, et d’autres, son image
miroir.