Electromagnétisme dans la matière
Ce cours repose sur le programme suivant :
- Champ électromagnétique rayonné par un dipôle oscillant;
- Polarisation des milieux matériels;
- Étude microscopique de la polarisation;
- Aimantation des milieux matériels;
- Étude microscopique du paramagnétisme et du diamagnétisme;
- Ferromagnétisme, cycle d’hystérésis, et domaines magnétiques;
- Équations de Maxwell et énergie dans les milieux matériels;
- Tenseur de contraintes de Maxwell;
- Réflexion et réfraction des ondes électromagnétiques;
- Absorption et dispersion.
L’objectif de ce cours est d’introduire les propriétés électromagnétiques de la matière. Il vise en particulier à : (1) comprendre l’origine du magnétisme à partir de la relativité restreinte, (2) comprendre la réponse au niveau microscopique d’un milieu matériel à un champ électrique ou magnétique, (3) décrire les phénomènes au niveau macroscopique, que ce soient les propriétés des matériaux ou les lois de l’électromagnétisme dans la matière.
La polarisation à l’échelle microscopique est ensuite : rappels sur le dipôle électrique, moments multipolaires, moments dipolaires induits, polarisabilité et les aspects macroscopiques de la polarisation statique des milieux diélectriques : charges de polarisation, champs macroscopiques dans la matière, susceptibilité et tenseur diélectriques.
La troisième partie aborde l’aimantation à l’échelle macroscopique. Après des rappels sur le dipôle magnétique, notions sur le magnétisme atomique, paramagnétisme et diamagnétisme, le cours décrit les aspects macroscopiques des milieux aimantés : courants d’aimantation, champs macroscopiques dans la matière, susceptibilité magnétique, ferromagnétisme (ordre magnétique spontané, domaines
magnétiques et cycles d’hystérésis).
Le cours se termine par un grand chapitre sur la propagation d’ondes électromagnétiques dans un milieu matériel et un lien avec l’optique (réflexion, transmission, absorption, et dispersion).