i
i
i
i
i
i
i
i
La puissance électromagnétique par unité de surface transportée par l’onde est directement
proportionnelle à l’intensité I :
P T =
nc ´ 0
2
I
(10 bis)
Remarque : formellement il y a proportionnalité (et non égalité) entre I et P T . (compte
tenu de la définition donnée de s). Toutefois ce coefficient de proportionnalité n’a que
peu d’importance pratique, parce qu’on s’intéressera toujours à déterminer des valeurs
relatives d’intensité lumineuse. Enfin il ne comprend que des constantes fondamentales,
hormis l’indice du milieu (et de manière pratique, on fait toujours les mesures d’intensité
dans le même milieu, l’air (n = 1)).
1.4. Quelques ordres de grandeur
On vient de voir que les ondes lumineuses sont des ondes électromagnétiques, et donc
que l’optique n’est somme toute qu’une partie de l’électromagnétisme. Il est intéressant
de comprendre ce qui distingue ce domaine qu’il est convenu d’appeler « optique » du
reste de l’électromagnétisme.
En optique physique, on ne mesure jamais le champ électrique de l’onde, on ne mesure
que la puissance transportée par l’onde lumineuse. Ceci est évidemment lié à des considérations expérimentales : on ne dispose pas (ou plutôt on ne disposait pas jusqu’à
l’introduction des lasers et de l’optique non linéaire) d’appareil permettant de mesurer le
champ électrique d’une onde dans le domaine visible ou infrarouge. Par contre on sait
mesurer le champ électrique d’une onde dans le domaine micro-onde et en suivre l’évolution au cours du temps (c’est-à-dire pour une micro-onde monochromatique, visualiser
la sinusoïde de période T , par exemple sur un oscilloscope). Dans le domaine visible ou
dans le domaine infrarouge, on ne dispose pas d’appareil suffisamment rapide pour faire
la même chose. Donc l’optique commence à partir du moment où l’on ne sait plus mesurer d’autres grandeurs physiques que moyennées sur des temps longs t obs par rapport
à la période T des oscillations. Par ailleurs, l’optique physique décrit la lumière dans le
cadre de l’électromagnétisme, c’est-à-dire comme un phénomène purement ondulatoire.
Aucune référence n’est faite à son caractère corpusculaire, i.e. quantique. Ainsi la description de la lumière dans ce cadre n’est par exemple valable que si on détecte beaucoup de
photons pendant le temps caractéristique de détection t obs ; elle sera donc satisfaisante
à cet égard à condition que les puissances mises en cause ne soient pas trop faibles et
que les photons ne soient pas trop énergétiques, donc que la longueur d’onde de l’onde
électromagnétique associée ne soit pas trop courte.
En pratique, l’optique physique est utile dans un large domaine spectral, contenant
l’infrarouge, le domaine visible et l’ultraviolet ; à plus basse fréquence (domaine microonde), on dispose d’appareils de mesure dont le temps caractéristique de détection t obs est
plus court que la période T des oscillations du champ, à plus haute fréquence (domaine
des rayons X), les effets quantiques deviennent dominants.
7. OPTIQUE ONDULATOIRE
537
i
i
i
i
i
i
i
La puissance électromagnétique par unité de surface transportée par l’onde est directement
proportionnelle à l’intensité I :
P T =
nc ´ 0
2
I
(10 bis)
Remarque : formellement il y a proportionnalité (et non égalité) entre I et P T . (compte
tenu de la définition donnée de s). Toutefois ce coefficient de proportionnalité n’a que
peu d’importance pratique, parce qu’on s’intéressera toujours à déterminer des valeurs
relatives d’intensité lumineuse. Enfin il ne comprend que des constantes fondamentales,
hormis l’indice du milieu (et de manière pratique, on fait toujours les mesures d’intensité
dans le même milieu, l’air (n = 1)).
1.4. Quelques ordres de grandeur
On vient de voir que les ondes lumineuses sont des ondes électromagnétiques, et donc
que l’optique n’est somme toute qu’une partie de l’électromagnétisme. Il est intéressant
de comprendre ce qui distingue ce domaine qu’il est convenu d’appeler « optique » du
reste de l’électromagnétisme.
En optique physique, on ne mesure jamais le champ électrique de l’onde, on ne mesure
que la puissance transportée par l’onde lumineuse. Ceci est évidemment lié à des considérations expérimentales : on ne dispose pas (ou plutôt on ne disposait pas jusqu’à
l’introduction des lasers et de l’optique non linéaire) d’appareil permettant de mesurer le
champ électrique d’une onde dans le domaine visible ou infrarouge. Par contre on sait
mesurer le champ électrique d’une onde dans le domaine micro-onde et en suivre l’évolution au cours du temps (c’est-à-dire pour une micro-onde monochromatique, visualiser
la sinusoïde de période T , par exemple sur un oscilloscope). Dans le domaine visible ou
dans le domaine infrarouge, on ne dispose pas d’appareil suffisamment rapide pour faire
la même chose. Donc l’optique commence à partir du moment où l’on ne sait plus mesurer d’autres grandeurs physiques que moyennées sur des temps longs t obs par rapport
à la période T des oscillations. Par ailleurs, l’optique physique décrit la lumière dans le
cadre de l’électromagnétisme, c’est-à-dire comme un phénomène purement ondulatoire.
Aucune référence n’est faite à son caractère corpusculaire, i.e. quantique. Ainsi la description de la lumière dans ce cadre n’est par exemple valable que si on détecte beaucoup de
photons pendant le temps caractéristique de détection t obs ; elle sera donc satisfaisante
à cet égard à condition que les puissances mises en cause ne soient pas trop faibles et
que les photons ne soient pas trop énergétiques, donc que la longueur d’onde de l’onde
électromagnétique associée ne soit pas trop courte.
En pratique, l’optique physique est utile dans un large domaine spectral, contenant
l’infrarouge, le domaine visible et l’ultraviolet ; à plus basse fréquence (domaine microonde), on dispose d’appareils de mesure dont le temps caractéristique de détection t obs est
plus court que la période T des oscillations du champ, à plus haute fréquence (domaine
des rayons X), les effets quantiques deviennent dominants.
7. OPTIQUE ONDULATOIRE
537