Diffraction

La diffraction est le comportement des ondes quand elles rencontrent un obstacle qui ne leur est pas totalement transparent ; le phénomène peut être interprété par la diffusion d'une onde par les points de l'objet.


Catégories :

Diffraction

Définitions :

  • A cause de sa nature ondulatoire, la lumière ne suit pas les règles de l'optique géomètrique et ne se propage pas de façon rectiligne.... (source : confocal.medecine.uhp-nancy)
  • Phénomène de déviation des ondes sonores au contact d'une paroi. (source : ambiophonie)
Diffraction

La diffraction est le comportement des ondes quand elles rencontrent un obstacle qui ne leur est pas totalement transparent ; le phénomène peut être interprété par la diffusion d'une onde par les points de l'objet. La diffraction se manifeste par le fait qu'après la rencontre d'un objet, la densité de l'onde n'est pas conservée selon les lois de l'optique géométrique.

La diffraction est le résultat de l'interférence des ondes diffusées par chaque point.

La diffraction s'observe avec la lumière, mais également avec le son, les vagues, les neutrons, les rayons X (une onde électro-magnétique comme la lumière visible) ou la matière. Elle est une signature de la nature ondulatoire d'un phénomène.

Pour être mise en évidence clairement, l'obstacle que rencontre l'onde doit avoir une taille caractéristique assez petite comparé à la distance à laquelle l'observateur se place. Si l'observateur est proche de l'objet, il observera l'image géométrique de l'objet : celle qui nous apparaît généralement. La diffraction des particules de matière, c'est-à-dire l'observation des particules de matière projetées contre un objet, sert à prouver que les particules se comportent aussi comme des ondes (voir Dualité onde-particule).

Plus la longueur d'une onde est grande comparé à un obstacle, plus cette onde aura de facilité à contourner, à envelopper l'obstacle. Ainsi les grandes ondes (longueurs d'ondes hectométriques et kilométriques) peuvent pénétrer dans le moindre recoin de la surface terrestre alors que les retransmissions de télévision par satellite ne sont envisageables que si l'antenne de réception «voit» le satellite.

Concernant l'approche calculatoire, deux méthodes peuvent être utilisées. Premièrement, on considère généralement que chaque surface élémentaire de l'objet émet une onde sphérique proportionnelle à cette surface (principe de Huygens-Fresnel), et on somme (ou on intègre) la contribution de chaque surface. Deuxièmement, pour expliquer complètement la figure de diffraction, on utilise la théorie de Kirchhoff.

La notion d'interférence prend toute son ampleur quand l'objet a une structure périodique (réseau). Dans ce cas, l'objet peut être représenté comme une cellule élémentaire répétée à intervalles réguliers. Le résultat de l'onde est alors la superposition — l'interférence — des ondes diffractées par les différentes cellules (la cellule unitaire étant elle-même composée de points qui diffusent chacun l'onde). C'est ce phénomène qui cause l'irisation par un CD-ROM.

Dans l'approche du phénomène, on a par conséquent deux niveaux d'interférence : la cellule unitaire (diffraction par une seule cellule), et entre les cellules (diffraction de l'objet complet).

Si on considère la diffraction par une couche mince, on a une réflexion de la lumière aux deux interfaces de la couche. La figure d'interférence obtenue (par exemple, les irisations d'une mince couche d'huile) résulte de l'interférence des ondes diffusée par les deux interfaces.

Historique

D'un point de vue historique la diffraction a été découverte avec la lumière en 1665 par Grimaldi. Elle fut interprétée correctement comme un comportement ondulatoire par Huygens, puis étudiée par Fresnel et Fraunhoffer suite aux expériences de Young (trous d'Young).

Pour des raisons historiques, on distingue toujours la diffraction des interférences tandis qu'il n'y a pas lieu de le faire : ces deux comportements dérivent de la nature ondulatoire d'un phénomène et ne vont pas l'un sans l'autre. La réciproque n'est pas vraie, il y a interférences sans diffraction dans le cas des interférences par division d'amplitude : coin d'air, anneaux de Newton, Perot-Fabry

Approche théorique

Article détaillé : Théorie de la diffraction.

L'origine de la diffraction est la nature ondulatoire du phénomène et pour l'aborder il faut par conséquent en principe remonter à l'équation d'onde. On peut montrer qu'une bonne approximation de la solution d'un problème de diffraction est donnée par le principe de Huygens-Fresnel dans certaines conditions bien précises (approximation paraxiale, c'est-à-dire l'observation à assez longue distance comparé aux dimensions de l'obstacle). Ce principe est fondé sur l'idée qu'on considère généralement chaque point d'un front d'onde comme une source secondaire et que l'onde observée légèrement plus loin est le résultat des interférences entre ces sources ponctuelles. Une telle vision des choses est rendue envisageable grâce à la linéarité de l'équation d'onde.

L'optique de Fourier est le domaine qui traite du comportement ondulatoire de la lumière à travers un dispositif de lentilles et d'ouvertures dans l'approximation paraxiale. Pour simplifier les calculs, on utilise fréquemment la notion de produit de convolution.

Exemples de phénomènes de diffraction

Diffraction par un trou circulaire
Diffraction par un trou carré

Exemple typiques en mécanique des fluides :

Exemples typiques en acoustique :

Exemples typiques en optique :

Exemples typiques en cristallographie :

Voir aussi

Lien externe

Recherche sur Google Images :



"3.4 - Diffraction"

L'image ci-contre est extraite du site deuns.chez.com

Il est possible que cette image soit réduite par rapport à l'originale. Elle est peut-être protégée par des droits d'auteur.

Voir l'image en taille réelle (957 × 235 - 8 ko - gif)

Refaire la recherche sur Google Images

Recherche sur Amazone (livres) :



Principaux mots-clés de cette page : diffraction - ondes - interférence - objet - phénomène - optique - cellule - trous - obstacle - points - lumière - ondulatoire - comportement - particules - surface - principe - fresnel - young - typiques - quand -


Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/Diffraction.
Voir la liste des contributeurs.
La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 30/11/2010.
Ce texte est disponible sous les termes de la licence de documentation libre GNU (GFDL).
La liste des définitions proposées en tête de page est une sélection parmi les résultats obtenus à l'aide de la commande "define:" de Google.
Cette page fait partie du projet Wikibis.
Accueil Recherche Aller au contenuDébut page
ContactContact ImprimerImprimer liens d'évitement et raccourcis clavierAccessibilité
Aller au menu