Étude de modèles asymptotiques de la diffusion des ondes électromagnétiques par des interfaces naturelles : application à une mer recouverte de pétrole

par Nicolas Pinel

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Joseph Saillard et de Christophe Bourlier.

Soutenue en 2006

à Nantes .


  • Résumé

    Ce travail s’intéresse aux modèles asymptotiques de diffusion électromagnétique par une ou deux interfaces rugueuses séparant des milieux homogènes. Pour le cas simple interface, après un panorama des méthodes existantes, une étude approfondie de l’approximation de Kirchhoff, réduite à l’approximation de l’optique géométrique, est menée en réflexion et en transmission. Le phénomène d’ombrage de la surface, bien connu pour le cas de la réflexion, est étudié en détail pour le cas de la transmission. Pour le cas double interface, une étude bibliographique des méthodes existantes permet de constater l’absence de méthode basée sur l’extension de l’approximation de Kirchhoff au cas de deux interfaces fortement rugueuses. Cette méthode est alors exposée en détail. Par comparaison avec une méthode numérique de référence, celle-ci est validée dans le cas bidimensionnel. Une application à la détection de nappes de pétrole sur la mer est présentée, et la méthode est étendue au cas tridimensionnel.


  • Résumé

    This work’s topic is the electromagnetic wave scattering from one or two rough interfaces separating homogeneous media. One focuses more precisely on asymptotic models, which enable to solve the raised problem in a fast way, but in consequence have a restricted domain of validity. For the case of a single interface, after a description of the existing methods, a detailed study of the so-called Kirchhoff approximation is lead for the diffraction in reflection and transmission from a single interface. This method is reduced to the so-called geometric optics approximation, which is valid for strongly rough interfaces comparatively to the electromagnetic wavelength, in order to determine easily and rapidly the scattered power. The phenomenon of surface shadowing, which is well-known for the case of reflection, is not very familiar for the case of transmission; that is why it is treated in details in this thesis. For the case a rough layer, a bibliographical study of the existing methods allows us to notice the absence of methods based on the extension of the Kirchhoff approximation to the case of two strongly rough interfaces. Thus, the method developed in this thesis overcomes this issue. This method is explained by assuming uncorrelated surfaces, in order to obtain a simple expression of the scattered power for numerical implementation. By comparison with a reference numerical method, the developed method is validated for a two-dimensional problem. An application to the detection of oil slicks over the sea surface is presented, and the method is extended to a three-dimensional problem.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (195 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 282 références bibliographiques

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2006 NANT 2079
  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Technologies.
  • Disponible pour le PEB
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