Diffraction Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Diffraction La diffraction est le comportement des ondes lorsqu’elles rencontrent un obstacle ; le phénomène peut être interprété par la diffusion d’une onde par les points de l'objet. La diffraction se manifeste par le fait qu'après la rencontre d’un objet, la densité de l'onde n’est pas conservée contrairement aux lois de l’optique géométrique. La diffraction est le résultat de l'interférence des ondes diffusées par chaque point. Dans le domaine de l’étude des phénomènes de propagation des ondes, la diffraction intervient systématiquement lorsque l’onde rencontre un objet qui entrave une partie de sa propagation (typiquement le bord d'un mur ou le bord d'un objectif). Pour être mise en évidence clairement, l’obstacle que rencontre l’onde doit avoir une taille caractéristique relativement petite par rapport à la distance à laquelle l'observateur se place. Concernant l’approche calculatoire, deux méthodes peuvent être utilisées.
Principe de Huygens-Fresnel Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Le principe de Huygens-Fresnel est un principe utilisé en optique : il permet entre autres de calculer l'intensité dans les phénomènes de diffraction et d'interférence. Il consiste à considérer chaque point de l'espace indépendamment. Si un point M reçoit une onde d'amplitude E(M, t), alors on peut considérer qu'il réémet une onde sphérique de même fréquence, même amplitude et même phase. Au lieu de considérer que l'onde progresse de manière continue, on décompose sa progression en imaginant qu'elle progresse de proche en proche. Formulé par Fresnel en 1815, ce principe reprend la base du modèle ondulatoire développé par Huygens (1690). Soit une surface ∑ et une source lumineuse S. Chaque point P de ∑ atteint par la lumière émise par la source S se comporte comme une source secondaire fictive émettant une ondelette sphérique. De plus : Considérons une onde plane, le front d'onde est rectiligne. avec :
Optique ondulatoire Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Réfraction sur une fente de Fresnel. Les point jaunes donnent une idée de l'origine des ondes L'optique physique ou optique ondulatoire est la discipline qui étudie la lumière en la considérant comme étant une onde électromagnétique. L'optique ondulatoire s'attache plus particulièrement aux phénomènes affectant les ondes, comme les interférences et la diffraction. Principe[modifier | modifier le code] La lumière pour aller d'un point à un autre se propage avec une vitesse déterminée. Exemple[modifier | modifier le code] Considérons une onde plane monochromatique arrivant sur N fentes parallèles. L'intensité est égale au carré de l'amplitude : On a, pour 7 fentes, la courbe : C'est ainsi que la superposition d'ondes donne des franges sombres (là où l'interférence est destructive) et des franges plus intenses que la simple somme des N sources (là où l'interférence est constructive). Démonstration La formule de la somme d'une suite géométrique où
Polarisation (optique) Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. La polarisation est une propriété des ondes vectorielles telles que la lumière, décrivant l'orientation de leurs oscillations. Le fait que ces ondes soient caractérisées par des vecteurs les différencie des autres types d'ondes comme les ondes sonores, et implique ce phénomène de polarisation. La manifestation la plus simple de polarisation est celle d'une onde plane, qui est une bonne approximation de la plupart des ondes lumineuses. Comme toute onde électromagnétique qui se propage, elle est constituée d'un champ électrique et d'un champ magnétique tous deux perpendiculaires à la direction de propagation : Onde lumineuse avec champ magnétique et champ électrique à angle droit l'un de l'autre (dans le cas d'une polarisation rectiligne). On décide, par convention, d'ignorer le champ magnétique par la suite, car il peut être déterminé à partir du champ électrique. perpendiculaire à la direction de propagation. dans un plan d'onde fixé.
Optique quantique Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. L’optique quantique est un domaine de recherche en plein essor en physique et constitue la branche commune de la mécanique quantique et de l'optique. Dans le cadre de l’optique quantique, la lumière est considérée comme constituée de photons, objets quantiques qui se comportent : comme des corpuscules dans leurs interactions avec la matière,et comme des ondes pour leur propagation. La description de la dynamique des photons relève de la mécanique quantique leur mouvement est donc "décrit" à l'aide de probabilités de présence en un point donné. Histoire[modifier | modifier le code] Le premier à faire appel à la notion de photon fut Einstein pour expliquer les caractéristiques de l'effet photoélectrique. Bibliographie[modifier | modifier le code]
Onde Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Propagation d'une onde. Une vague s'écrasant sur le rivage Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales du milieu. Elle se déplace avec une vitesse déterminée qui dépend des caractéristiques du milieu de propagation. Une onde transporte de l'énergie sans transporter de matière. Comme tout concept unificateur, l'onde recouvre une grande variété de situations physiques très différentes. L'onde oscillante, qui peut être périodique, est bien illustrée par les rides provoquées par le caillou qui tombe dans l'eau.L'onde solitaire ou soliton trouve un très bel exemple dans les mascarets.L'onde de choc perçue acoustiquement, par exemple, lorsqu'un avion vole à une vitesse supersonique.L'onde électromagnétique n'a dans certains cas pas de support matériel.L'onde acoustique, qui a un support matériel.L'onde de probabilité Exemples[modifier | modifier le code] Soient . .
Onde électromagnétique Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. L'onde électromagnétique est un modèle utilisé pour représenter les rayonnements électromagnétiques. Elle est associée à la notion de photon. Il convient de bien distinguer : le rayonnement électromagnétique, qui est le phénomène étudié, etl'onde électromagnétique, qui est une des représentations du phénomène. Une onde lumineuse est une onde électromagnétique dont la longueur d'onde correspond au spectre visible, soit entre les longueurs d'onde 380 et 780 nm, ce qui correspond aux énergies de photon de 1.5 à 3 eV. Description[modifier | modifier le code] Comme toutes les ondes, une onde électromagnétique peut s'analyser en utilisant l'analyse spectrale ; on peut décomposer l'onde en ondes dites « monochromatiques » (voir aussi Spectre d'ondes planes). onde électromagnétique : oscillation couplée du champ électrique et du champ magnétique, modèle du dipôle vibrant (Le trièdre doit être direct) où On utilise aussi fréquemment la forme complexe : .
Diffusion des ondes Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Diffusion élastique et inélastique[modifier | modifier le code] On parle de diffusion élastique lorsqu'il n'y a pas (ou très peu) de changement d'énergie entre la radiation avant et après diffusion. La diffusion inélastique a donc lieu s'il y a changement de la longueur d'onde entre le faisceau incident et le faisceau émis. Différents types de diffusion[modifier | modifier le code] De manière générale, les effets de diffusion sont extrêmement rapides, et ont lieu pour de larges bandes spectrales. Ondes électromagnétiques - particules élémentaires[modifier | modifier le code] Ondes électromagnétiques - matière[modifier | modifier le code] Le cas le plus souvent rencontré et le plus étudié est celui de la diffusion des ondes électromagnétiques. La diffusion de Mie est la diffusion élastique des ondes électromagnétiques ; elle a lieu lorsque les diffuseurs sont d'une taille comparable ou supérieure à la longueur d'onde incidente.
Approximation de Gauss Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. L'ensemble des conditions menant à l'approximation de Gauss est appelé conditions de Gauss. Interprétations mathématiques[modifier | modifier le code] L'approximation de Gauss, appelée également approximation des petits angles, est une linéarisation des fonctions trigonométriques de base pour assez petit[2] et exprimé en radians : , qu'on peut démontrer purement géométriquement. Notes et références[modifier | modifier le code] Voir aussi[modifier | modifier le code] Articles connexes[modifier | modifier le code]
Réfraction Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Le pinceau nous paraît brisé à cause de la réfraction de la lumière lorsque celle-ci traverse le dioptre eau-air. Réfraction. La réfraction, en physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — est un phénomène de déviation d'une onde lorsque sa vitesse change entre deux milieux. La réfraction survient généralement à l'interface entre deux milieux, ou lors d'un changement de densité ou d'impédance du milieu. On peut représenter une telle onde par deux approches : par son front d'onde : c'est la ligne que décrit une vague dans l'eau (optique physique et sismologie) ;par un rayon : c'est la direction de propagation de l'onde, perpendiculaire au front d'onde (optique géométrique). Les deux modèles sont équivalents dans le cas de la réfraction, cependant on préfèrera le premier pour expliquer le phénomène, et le second pour le quantifier. Description[modifier | modifier le code] La réfraction était déjà bien connue par Ptolemée. et
Réflexion Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Réflexion spéculaire de la lumière La réflexion en optique désigne un des phénomènes qui intervient lors de l'incidence de la lumière sur un matériau. La part de la lumière qui n'est ni absorbée, ni transmise est dite réfléchie. Ce phénomène a été décrit dans le domaine de l'optique géométrique, de l'optique physique et de l'optique quantique. Il existe deux types de réflexion de la lumière : spéculaire ou diffuse, suivant la nature du matériau et de l'interface. Réflexion diffuse[modifier | modifier le code] Illustration de la réflexion diffuse sur une surface rugueuse. Réflexion diffuse par un matériau polycristallin. La réflexion est dite diffuse lorsque la lumière est réfléchie dans un grand nombre de directions et l'énergie du rayon incident est redistribuée dans une multitude de rayons réfléchis. La réflexion diffuse intervient sur la plupart des matériaux, que la surface soit polie ou non. Illustration de la réflexion spéculaire