D-XII Diffraction.



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Mots-clefs : principe de Huygens-Fresnel, diffraction de Fraunhofer à l'infini, diaphragme d'amplitude ou de phase, pouvoir de séparation, apodisation, fentes d'Young, réseau échelette, diffraction par la houle, diffraction des rayons X par un cristal, loi de Bragg, expérience de Laue, écrans complémentaires, théorème de Babinet, diffraction aléatoire, strioscopie, contraste de phase, filtrage spatial, holographie.

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Ci-dessous l'introduction du chapitre :

Les lois de l'optique géométrique ne sont qu'un résultat approché des lois de l'électromagnétisme; elles sont parfois mises en défaut. C'est en particulier le cas lorsqu'un faisceau lumineux est diaphragmé et c'est à la périphérie du faisceau émergeant que s'observent les écarts; on s'en mieux compte en focalisant ce faisceau par une lentille, les rayons normaux convergent dans le plan focal en un point qui n'est autre que l'image géométrique de la source et les rayons diffractés forment une tache bien visible autour de ce point.

Tout ce qui est dit dans ce chapitre est valable pour tous les types d'onde, le son et la houle, par exemple, donnent des phénomènes de diffraction bien nets.

On commence par évoquer comment Fresnel a adapté les idées de Huygens pour passer du qualitatif au quantitatif puis on propose une pseudo-démonstration à partir des équations de Maxwell pour valider cette adaptation.

Après avoir appris à gérer la diffraction à distance finie, on se place dans le cadre de la diffraction à l'infini et l'on calcule la figure de diffraction pour des diaphragmes simples. On en déduit le pouvoir de séparation d'un instrument d'optique et l'on indique l'intérêt des techniques d'apodisation. On voit aussi comment se combinent interférences et diffraction dans l'expérience des fentes d'Young.

Sur quelques exemples, on s'intéresse à la différence entre les figures de diffraction obtenues avec des diaphragmes multiples selon qu'ils sont disposés régulièrement ou aléatoirement, en deux ou trois dimensions. On termine par un tour d'horizon des techniques de pointe fondées sur la diffraction: strioscopie, contraste de phase, filtrage spatial, holographie.

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