14.3. Diffraction des ondes lumineuses
cônes sur un écran qui donne le phénomène d’interférence étudié plus haut.) La lumière
au passage des trous a donc changé de direction : chacun des trous semble être une
source ponctuelle de lumière émettant dans toutes les directions.
Diffraction d’une onde par un obstacle
Au passage d’un obstacle de petite dimension, une onde est déviée et se propage
au-delà de l’obstacle dans des directions différentes. On parle de la diffraction d’une
onde par un obstacle.
Remarque
Les phénomènes de diffraction sont caractéristiques de l’interaction d’une onde avec
un objet de taille comparable à sa longueur d’onde. Toutes les ondes peuvent diffracter, et la vie quotidienne nous offre de nombreuses illustrations de ce phénomène
(diffraction du son dans un hygiaphone, diffraction des ondes hertziennes par les
montagnes, diffraction des ondes de surface sur l’eau au passage d’un obstacle). Nous
considérons ici la diffraction des ondes lumineuses.
La diffraction limite la validité des lois de la formation des images telles que
nous les avons étudiées au chapitre 12. Un système optique, même rigoureusement
stigmatique, ne donne pas d’un objet ponctuel une image ponctuelle du fait de la
diffraction.
Principe de Huygens-Fresnel
C’est le principe sur lequel repose la détermination de l’intensité lumineuse diffractée par une ouverture. Soit dS un élément de surface autour d’un point P d’une
ouverture diffractante S. Le principe de Huygens-Fresnel postule que dS émet par
diffraction dans toutes les directions une onde :
de même fréquence que l’onde incidente ;
d’amplitude proportionnelle à dS ;
de phase égale à celle de l’onde incidente en P.
L’amplitude A(M) de la vibration lumineuse au point M d’un écran situé au-delà de
l’obstacle est égale à la somme des amplitudes des vibrations émises par tous les
éléments de surface dS dans la direction du point M.
Remarque
Le principe de Huygens-Fresnel consiste donc à additionner au point M les amplitudes
émises par tous les points de l’obstacle dans la direction du point M. On voit donc
que les phénomènes de diffraction et d’interférence sont de même nature (sommation
des amplitudes des ondes en un point d’un écran d’observation).
©
Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
299
“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 299 — #309
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cônes sur un écran qui donne le phénomène d’interférence étudié plus haut.) La lumière
au passage des trous a donc changé de direction : chacun des trous semble être une
source ponctuelle de lumière émettant dans toutes les directions.
Diffraction d’une onde par un obstacle
Au passage d’un obstacle de petite dimension, une onde est déviée et se propage
au-delà de l’obstacle dans des directions différentes. On parle de la diffraction d’une
onde par un obstacle.
Remarque
Les phénomènes de diffraction sont caractéristiques de l’interaction d’une onde avec
un objet de taille comparable à sa longueur d’onde. Toutes les ondes peuvent diffracter, et la vie quotidienne nous offre de nombreuses illustrations de ce phénomène
(diffraction du son dans un hygiaphone, diffraction des ondes hertziennes par les
montagnes, diffraction des ondes de surface sur l’eau au passage d’un obstacle). Nous
considérons ici la diffraction des ondes lumineuses.
La diffraction limite la validité des lois de la formation des images telles que
nous les avons étudiées au chapitre 12. Un système optique, même rigoureusement
stigmatique, ne donne pas d’un objet ponctuel une image ponctuelle du fait de la
diffraction.
Principe de Huygens-Fresnel
C’est le principe sur lequel repose la détermination de l’intensité lumineuse diffractée par une ouverture. Soit dS un élément de surface autour d’un point P d’une
ouverture diffractante S. Le principe de Huygens-Fresnel postule que dS émet par
diffraction dans toutes les directions une onde :
de même fréquence que l’onde incidente ;
d’amplitude proportionnelle à dS ;
de phase égale à celle de l’onde incidente en P.
L’amplitude A(M) de la vibration lumineuse au point M d’un écran situé au-delà de
l’obstacle est égale à la somme des amplitudes des vibrations émises par tous les
éléments de surface dS dans la direction du point M.
Remarque
Le principe de Huygens-Fresnel consiste donc à additionner au point M les amplitudes
émises par tous les points de l’obstacle dans la direction du point M. On voit donc
que les phénomènes de diffraction et d’interférence sont de même nature (sommation
des amplitudes des ondes en un point d’un écran d’observation).
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Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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