Diffraction

 

Page d'accueil
Remonter
Interférences

devihead.gif (5733 octets)C'est la manière favorite du Grand Satan pour obliger les angelots à se séparer. Il suffit en effet d'avoir une structuration ordonnée de la matière à l'échelle de la longueur d'onde des angelots pour que le piège fonctionne. Ceci provient entièrement du caractère ondulatoire de la lumière. Pour le comprendre considères la situation suivante:

Un faisceau de lumière de longueur d'onde l arrive sur une matière ordonnée caractérisée par la répétition périodique d'une longueur caractéristique d. Les lois de la réflexion et de la réfraction vont faire qu'il va y avoir un faisceau réfléchi et un faisceau transmis. Le faisceau transmis va pouvoir se réfléchir à son tour sur le plan suivant de matière séparé du premier plan de réflexion par une distance d. Compte tenu du dessin, il est évident que le faisceau transmis va parcourir une distance plus longue que le faisceau qui est immédiatement réfléchi. Si q est l'angle d'incidence, une simple analyse géométrique te montres que la différence de marche entre les deux faisceaux est de 2×d×sin q.

C'est ici qu'intervient la caractère ondulatoire de la lumière. Lorsque deux ondes se rencontrent en un même point de l'espace, elles donnent lieu au phénomène d'interférence, c'est à dire que l'onde résultante égale à la somme des deux ondes peut être renforcée, voire même complètement annulée selon la différence de phase. En particulier pour observer un maximum de lumière (tâche lumineuse intense), il faut que cette différence de marche soit un multiple entier de la longueur d'onde. La condition de renforcement s'écrit sonc:

2×d×sin q = n×l

que l'on appelle condition de diffraction de Bragg.

Cette relation te montres qu'une répétition périodique d'une distance matérielle caractéristique d (réseau) suffit à séparer la lumière en plusieurs faisceaux selon l'angle d'incidence.

i) Si la distance d est fixe, la lumière réfléchie va dépendre de l'angle d'incidence q et de la longueur d'onde l. C'est le phénomène d'iridescence à l'origine de nombreuses couleurs naturelles (papillons, opale noble, paons, etc...).

ii) Si l'angle d'incidence est fixe q , la lumière réfléchie va dépendre de la longueur d'onde l et de la distance d. C'est là l'origine des phénomènes colorés observés sur tous les films minces (bulles, flaques d'huile, buée, etc...). Les changements de couleurs observés pour une même direction d'observation reflètent les variations d'épaisseurs du film.

iii) Si l'angle d'incidence q et la distance d sont fixes, seules seront réfléchies les longueurs d'onde telles que = (2×d×sin q)/n. Un réseau peut donc être utilisé pour rendre monochromatique (une seule longueur d'onde l) un faisceau lumineux polychromatique (distribution de longueur d'onde). Cette propriété est abondamment exploitée en spectroscopie.

undercon.gif (4369 octets)Cette page a été mise à jour le 25/09/99.