Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Michel HENRY : Agrégé de Physique - Maître-assistant à l’Université Pierre-et-Marie-Curie (Paris VI)
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L’approximation de l’optique géométrique (article Optiques géométriques Optique géométrique) permet d’expliquer simplement les phénomènes liés à la propagation de la lumière, tant que les dimensions des obstacles sont grandes devant la longueur d’onde. Lorsqu’il n’en est plus ainsi, il convient d’utiliser une approximation plus fine, le modèle ondulatoire. Rappelons que ce modèle ne permet pas d’étudier l’aspect quantique qui se manifeste entre autres dans l’effet photoélectrique.
L’histoire des modèles de la lumière est celle d’une longue lutte entre les tenants du modèle particulaire, ou théorie de l’émission, et ceux du modèle ondulatoire. Imaginé par Huyghens, ce modèle ne devait se développer qu’à la suite des travaux de Fresnel, qui élabora le premier une explication cohérente des phénomènes d’interférence et de diffraction : la lumière se révélait capable de contourner des obstacles, preuve qu’il s’agissait bien d’une onde.
Le présent article montre comment le modèle ondulatoire permet de prévoir et d’interpréter ces phénomènes d’interférences et de diffraction. La polarisation, quant à elle, fait intervenir l’orientation du vecteur vibration.
Pour les applications, on se reportera à la rubrique Optique du traité Mesures et Contrôle. Nous ne décrirons ici qu’à titre d’exemple quelques modèles d’interféromètres parmi les plus utilisés (interféromètres de Michelson et de Fabry-Pérot, interféromètres à polarisation).
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Accueil > Ressources documentaires > Archives > [Archives] Physique / Chimie > Optique ondulatoire - Interférences. Diffraction. Polarisation > Diffraction
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Polarisation2. Diffraction
La tradition veut que l’on distingue les interférences et la diffraction. En fait, il s’agit du même phénomène, à savoir la répartition d’intensité résultant de la superposition d’ondes émises par plusieurs sources lumineuses. Le terme interférences est réservé en pratique au cas d’un ensemble discret de sources ponctuelles cohérentes, la diffraction traitant celui d’un ensemble continu de telles sources.
La diffraction a été mise en évidence pour la première fois par Grimaldi, vers 1650, en observant l’ombre portée par un fil. Pratiquement, le problème est le suivant : un faisceau lumineux est limité par des obstacles opaques délimitant une ou plusieurs pupilles. Comment déterminer la répartition d’intensité lumineuse après traversée de la pupille, connaissant la répartition d’amplitude au niveau de la pupille et la forme de celle-ci ?
Signalons tout de suite que cette répartition se modifie au fur et à mesure que l’on s’éloigne de la pupille. Il est d’usage de désigner par diffraction de Fresnel 2.2 la répartition au voisinage immédiat de la pupille, à des distances de l’ordre de ses dimensions linéaires, et par diffraction de Fraunhofer 2.3 la répartition à grande distance, théoriquement à l’infini.
2.1 Principe de Huyghens-Fresnel
Il n’existe pas à l’heure actuelle de théorie rigoureuse de la diffraction, sauf dans quelques cas particuliers extrêmement simples. Parmi les approximations proposées, la plus puissante est due à Huyghens, puis précisée par Fresnel et Kirchoff.
Selon le principe d’Huyghens-Fresnel, nous pouvons admettre que chaque point d’une surface d’onde se comporte comme une source secondaire réémettant une ondelette sphérique. L’interférence de ces ondelettes donne la répartition d’amplitude cherchée.
la théorie mathématique, établie par Kirchoff, indique que l’ondelette réémise est en quadrature de phase...
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Diffraction
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - * - La bibliographie générale citée en tête de la rubrique Optique contient la majeure partie des ouvrages traitant des notions fondamentales relatives aux interférences, à la diffraction et à la polarisation. Quelques renseignements complémentaires se trouvent dans les ouvrages suivants :
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(2) - COWLEY (J.-M.) - Diffraction physics. - North Holland (1975).
-
(3) - FRANÇON (M.) - Interférences. Diffraction. Polarisation. - Dans Encyclopedia of Physics, vol. 24, Springer Verlag (1956).
-
(4) - FRANÇON (M.) - Diffraction. Cohérence en optique. - Gauthier Villars (1964).
-
(5) - FRANÇON (M.) - Optique. - Masson (1972).
-
(6) - FRANÇON (M.) - Vibrations lumineuses. Optique cohérente. - Dunod (1970).
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