DIFFRACTION LUMINEUSE

-diffraction lumineuse

La diffraction est le phénomène de réémission à partir du point d’une surface matérielle choqué par une onde, devenant ainsi réémetteur d’une autre onde élémentaire, ce qui crée interférence avec l’onde primitive.

Souvent les obstacles causant diffraction sont des ouvertures étroites (dites diaphragmes).

Cette réémission implique soit de la réflexion, soit de la réfraction



DIFFRACTION LUMINEUSE

C'est une puissance spatiale ou "intensité lumineuse" , ici pour une lumière qui, au cours de sa transmission, rencontre un obstacle étrangleur

Equation aux dimensions structurelles : L2.M.T-3.A-1       

Symbole : P’d        Unité S.I.+: lx-m²/sr

Les formules ci-dessous concernent la lumière, mais elles sont applicables aux ondes électromagnétiques de fréquences différentes (rayons U.V. ou X...)

Seules les unités changent (on n'a plus besoin des unités psychophysiques)

 

CAS d'un FAISCEAU de RAYONS PARALLÈLES

-si le faisceau passe près d’un bord d’écran (cas de Fresnel) : la courbe de diffraction (intensité lumineuse en fonction de la distance au bord et recueillie sur un plan normal à l’onde) est de type ondulatoire amorti

-si le faisceau passe par un diaphragme (fente) de section rectangulaire peu large (cas de Fraunhofer) et à bonne distance du plan de réception, on a

P’d = P’i.(sin²y1 / y1²)

avec P’det P’i(cd)= intensités lumineuses respectivement diffractée et incidente

y1(rad)= 2lf .θ / λ      où lf(m)= largeur de fente, λ(m)= longueur d’onde et θ (rad)= angle de diffraction

-si le faisceau passe dans un réseau plan :

P’d = P’i.(sin² y1.sin²θ.y2) / y1².sin² y2

avec P’d et P’i(cd)= intensités lumineuses respectivement diffractée et incidente

y1(rad)= 2lf θ / λ

y2(rad)= 2lé θ / λ

lf (m)= largeur de fente

lé(m)= constante de réseau

λ (m)= longueur d’onde

θ (rad)= angle de diffraction

 

CAS d'un FAISCEAU CONIQUE de RAYONS DIVERGENTS passant par un diaphragme circulaire quelconque

Après passage des rayons par ce diaphragme, l’image d’un point objet sur le récepteur forme une tache circulaire dégressivement lumineuse, entourée d’anneaux concentriques alternativement clairs et sombres, le tout avec dégradation d’éclairement vers les bords (figure dite disque d’Airy)

Pour 2 points-objets voisins, on obtient 2 zones-images (disques d’Airy) voisines.

Si le maximum d'éclairement de l’un des disques est superposé au minimum (d'éclairement) le plus proche de lui sur le second disque d’Airy, l’angle θdu cône ayant pour sommet ce point et pour appui la circonférence du diaphragme est dit angle d’ouverture

La diffraction (et aussi θ0) sont d’autant plus importants que le diamètre du diaphragme est plus proche de la longueur de l’onde

Le minimum de l’angle d’ouverture θo définit le facteur de résolution limite de l’appareil optique, qui est réalisable dès que

sinθo > 1,22.λ/ ld (critère de Rayleigh)

θo(rad)= angle d’ouverture

λ(m)= longueur d’onde

ld(m)= diamètre du diaphragme

-la tache de diffraction est définie par son rayon linéaire (dimension L) et son rayon angulaire (dimension L.A-1) , qui est le rayon divisé par l'angle

 

LA DIFFRACTION DANS un CRISTAL (LOI DE BRAGG)

n.λ = 2 li.sinθ

n(nombre)= ordre de la réflexion = nombre de plans réticulaires du réseau cristallin

λ(m)= longueur d’onde

li(m)= équidistance des plans réticulaires

θ(rad)= angle entre le plan incident recevant le rayonnement lumineux et le rayonnement lui-même ;donc θ (à cause du sinus) est < à 2 li / l

 

THÉORÈME de BABINET

La figure de diffraction issue par cause d'un obstacle opaque est la même que celle obtenue avec un obstacle "conjugué du premier dit"

-on entend par obstacle conjugué un corps qui est géométriquement négatif du premier (par ex. un trou en forme de croix de Lorraine dans une plaque sur le premier et une croix de Lorraine suspendue de même dimension, sur le second-conjugué-)

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