Plan du cours [1] Aspect ondulatoire de la lumière [2] Interférences à

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Optique Ondulatoire
Plan du cours
[1] Aspect ondulatoire de la lumière
[2] Interférences à deux ondes
[3] Division du front d’onde
[4] Division d’amplitude
[5] Polarisation
[6] Diffraction
[7] Interférences à ondes multiples
Chapitre 5 – Diffraction
1 – Mise en évidence du phénomène de diffraction
Diaphragme ou
pupille
Approche géométrique
Onde plane
Simulation – prise en compte de
l’aspect ondulatoire
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Chapitre 5 – Diffraction
En règle générale : on doit tenir compte de la diffraction, dès que l’on
impose à la lumière des variations spatiales d’intensité comparables à la
longueur d’onde λ0.
Exemple : sortie d’un guide d’onde
(comme une fibre optique par
exemple)
Lorsque la lumière n’est plus guidée,
elle tend à « s’étaler ».
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Chapitre 5 – Diffraction
2 – Principe de HUYGENS-FRESNEL
0
a
Écran opaque
Σ
pupille
×
P
dS
M
×
On s'intéresse ici à la traversée d'une pupille diffractante (notée
par la suite Σ) par une onde plane (scalaire) monochromatique de
longueur d'onde λ0et d'amplitude complexe .
Aire élémentaire
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2.1) Enoncé du principe
Enoncé : L'onde transmise par une pupille Σest composée de la superposition
d'ondelettes sphériques émises par l'ensemble des points de Σ. On dit que l'onde est
diffractée par la pupille. L'amplitude élémentaire au point Mdiffractée par un élément
de surface dS situé en Pest donnée par :
Chapitre 5 – Diffraction
Onde diffractée
Σ
Onde plane
incidente
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Chapitre 5 – Diffraction
2.2) Définitions et remarques
Diffraction de FRAUNHOFFER :
Diffraction à l’infini : le point Mest renvoyé à l’infini.
Diffraction de FRESNEL :
Diffraction à distance finie. Plus délicate à décrire formellement.
Dans ce cours, nous nous limiterons à la diffraction de FRAUNHOFFER
d’une onde plane monochromatique de longueur d’onde λ0.
Diffraction à l’infini : observation dans le plan focal d’une lentille.
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3 – Diffraction de FRAUNHOFFER par une fente fine
3.1) Description de la fente fine
x
y
L
z
x
y
dx
×
P
L
Écran opaque
Chapitre 5 – Diffraction
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3.2) Montage expérimental
F
′
O
(
)
L
Fente fine
z
x
x
′
i
θ
i
x
′
x
′
θ
i
θ
S : source ponctuelle
placée à l’infini
Image géométrique :
Direction d’observation :
Chapitre 5 – Diffraction
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3.3) Calcul des termes de phase
×
O
z
x
θ
∞
→
M
×
P
i
θ
Expression de l’onde
incidente :
i
θ
P
′
θ
P
′
′
Chapitre 5 – Diffraction
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Chapitre 5 – Diffraction
Expression de la phase de
l’onde diffractée :
×
O
z
x
θ
∞
→
M
×
P
i
θ
i
θ
P
′
θ
P
′
′
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