Chapitre #7: L`optique physique II

Chapitre 7: L’optique physique II
7.1 Diffraction de Fraunhofer et diffraction de Fresnel
Diffraction de Fresnel: les fronts d’onde sont sphériques. C’est le cas lorsque la source
ou l’écran se trouve près de l’ouverture ou de l’obstacle.
Diffraction de Frauhofer: les fronts d’onde sont planaires. C’est le cas lorsque la source
et l’écran sont tous deux éloignés de l’ouverture ou de l’obstacle. Les rayons sont
parallèles et le cas est plus simple à analyser.

7.2 Diffraction produite par une fente simple
•Selon le principe de Huygen, on divise la fente en
12 sources ponctuelles.
•Dans la directions de propagation initiale (Θ= 0),
on observe une région brillante car les sources
ponctuelles sont en phase.
•Si la différence de marche entre deux rayons est
égale à λ/2, alors il y a interférence destructive.
Exemples: 1&7, 2&8, 3&9, 4&10, 5&11, 6&12.
Minima: 1, 2, 3, .sn ..iMaM
1
sin
M
a
2
sin 2
M
a

Exemple E3
Soit une fente simple éclairée par la lumière verte émise par les vapeurs de mercure,
de 546 nm de longueur d'onde. Le pic central de diffraction a une largeur de 8 mm
sur un écran situé à 2 m de la fente. Quelle est la largeur de la fente?
9
3
1
sin
546 10 2 0.273
4 10
M
aM
y
a M car L a
LL
a mm
y
La largeur du pic central va du minima à
M = -1 au minima à M = +1. Donc la
largeur du pic central est égale à 2y1 et
y1 vaut 4 mm.
1
y
1M
1M

7.3 Le critère de Rayleigh
•Pour une ouverture circulaire, on peut montrer que le
premier minimum est donné par: .
•Selon le critère de Rayleigh, deux images sont tout juste
séparées lorsque le maximum central de l’une coïncide
avec le premier minimum de l’autre, c’est-à-dire lorsque
la séparation angulaire αest égale à Θ.
sin 1.22a
Critère de Rayleigh: 1.22
ca

7.4 Les réseaux
•Toute différence de marche entre deux rayons qui est
égale à un nombre entier (l’ordre m) de longueurs
d’ondes produit une interférence constructive et donc
un maxima.
•Plus le nombre de fentes N est élevé, plus les maxima
sont étroits ( ).
•Puisque les différentes couleurs sont diffractées à des
angles différents , un réseau décompose la lumière en
son spectre.
•Le spectre est d’autant plus étalé que l’ordre est élevé.
sin 0, 1, 2, 3, ...Maxima: d m m
1N