Leçons de niveau 15

Ondes électromagnétiques/Exercices/Propagation dans un plasma

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Propagation dans un plasma
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Exercices no3
Leçon : Ondes électromagnétiques
Chapitre du cours : Propagation

Exercices de niveau 15.

Exo préc. :Polarisation
Exo suiv. :Propagation dans un métal réel
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Ondes électromagnétiques/Exercices/Propagation dans un plasma
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Panneau d’avertissement La propagation d'une onde monochromatique plane dans un plasma est un exercice extrêmement classique. La démarche à suivre, les grandes étapes du raisonnement doivent être absolument connues.

Un plasma neutre est constitué d'atomes ionisés dans le vide. On note n la densité volumique d'électrons libres ainsi produits. Les ions positifs, beaucoup plus lourds, seront considérés comme immobiles.

On désire propager une onde électromagnétique plane monochromatique dans ce plasma.

  1. Montrer que la propagation est possible à condition d’avoir une certaine relation entre k et ω que l’on déterminera. On fera apparaître une pulsation de coupure caractéristique.
  2. Calculer la vitesse de phase
  3. Calculer la vitesse de groupe
  4. Calculer numériquement la fréquence caractéristique apparue dans la question 1 dans le cas de l'ionosphère.

Données:

  • Charge élémentaire :
  • Masse de l'électron :
  • pour l'ionosphère