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Coefficients de Fresnel

Les coefficients de Fresnel interviennent dans la description du phénomène de réflexion-réfraction des ondes électromagnétiques à l'interface entre deux milieux. Ils expriment les les liens entre les amplitudes des ondes réfléchies et transmises et l'amplitude de l'onde incidente ; le coefficient de réflexion en amplitude r et le coefficient de transmission en amplitude t vérifient la relation :

Ces coefficients dépendent des angles d'incidence et de réfraction , ainsi que des constantes diélectriques des milieux d'entrée et de sortie, respectivement et  ; ils dépendent de la polarisation des ondes. Ce qui amène à une polarisation éventuelle d'une onde initialement non polarisée.

Ils sont obtenus en considérant les relations de continuité à l'interface des composantes parallèles des champs électriques et magnétiques associés à l'onde, et s'expriment aisément en utilisant les composantes normales à l'interface des vecteurs d'ondes incident , dans le milieu gauche (milieu contenant l'onde incidente), et transmis dans le milieu droit.

cas des ondes transverses électriques

cas des ondes transverses magnétiques

Le cas TM est remarquable à deux titres :

• le coefficient de réflexion peut devenir nul pour un angle d'incidence, dit angle de Brewster;
• dans certaines situations (interface métal-air), le dénominateur du coefficient de réflexion TM peut devenir nul (le coefficient devient infini !). On obtient alors une onde réfléchie et une onde transmise sans onde incidente : l'étude du dénominateur précise alors les conditions de réalisation, les composantes des vecteurs d'ondes sont alors imaginaires. Le processus emploie donc les ondes évanescentes, et provoque l'apparition des plasmons de surface.