Diffraction / Diffusion
Diffraction par une fente rectiligne de largeur finie α

Nous considérons dans cet exemple le calcul de la figure de diffraction d'une onde plane par une fente de largeur finie . L'onde incidente est supposée être une onde plane progressive ce qui impose que tous les points lumineux arrivant sur la fente y arrivent en phase car ils sont tous contenus dans le même plan d'onde.

Figure 10

A la traversée de la fente, la présence des bords de la fente conduisent au phénomène de diffraction c'est à dire que l'onde plane progressive perd son caractère d'onde plane pour se transformer en onde sphérique. Un point de l'écran d'observation recevra une infinité de rayons lumineux provenant de tous les points du diaphragme. Ces points émettent des ondes sphériques synchrones. Comme la distance qui sépare deux points distincts du diaphragme au point n'est pas la même les ondes issues de ces deux points vont arriver en avec un certain déphasage. Nous avons vu que le déphasage en entre l'onde issue du point et cette même onde issue du point est donné par :

L'expression de la diffraction à distance infinie conduit à :

En effet nous supposons que le trajet du faisceau ne soit pas altéré dans la direction parallèle aux arêtes de la fente et que le diamètre du faisceau soit . Il n'y a donc pas de diffraction dans la direction et le terme de phase disparaît ipso facto. La transparence de la pupille est nulle en tout point de la fente se situant en dehors de l'intervalle et vaut 1 dans cet intervalle. Il en résulte que :

Si l'on revient à la variable de position sur l'écran qui s'écrit à partir de :

nous obtenons l'amplitude diffractée en suivante :

L'intensité diffractée en est donc égale à :

La figure 11 représente l'intensité diffractée par la fente dans le plan de l'écran.

On retrouve bien le fait que l'intensité observée sur l'écran est constituée d'un lobe principal deux fois plus large que les lobes latéraux et que l'intensité des lobes latéraux est beaucoup plus faible que celle du lobe principal.

Remarque

la figure de diffraction est d'autant plus étalée que la largeur de la fente est petite. L'étalement de la figure de diffraction est inversement proportionnel à l'ouverture de la fente.

D'autre part l'intensité au centre de la figure est proportionnelle à ce qui montre que l'intensité au centre décroît comme le carré de la distance de la fente à l'écran et croît comme le carré de la surface de l'ouverture. Une figure de diffraction sera donc d'autant plus lumineuse que l'ouverture de la fente sera grande.

Alain GIBAUD - Université du Maine Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de ModificationRéalisé avec Scenari (nouvelle fenêtre)