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Photographie, Couleurs, Lumière, Lumière -- Propagation, Lumière, Théorie ondulatoire de la, Diffraction, Ondes -- Diffraction, Rideaux et tentures
Diffraction à travers un voilage
Lorsqu'une source de lumière quasiment ponctuelle est observée à travers un rideau ou un voilage, on peut voir une figure de diffraction telle celle-ci : zoom vers lumière extérieure allumée de jour (lobes secondaires presque indiscernables). Elle résulte de la diffraction de la lumière par le rideau, dont le tissu constitue tout un ensemble d'ouvertures carrées. La mesure de l'angle entre la tache centrale et sa voisine permet d'obtenir le pas du rideau. Les irisations des taches proviennent du fait que chaque longueur d'onde construit sa propre figure de diffraction, légèrement différente de celle d'une longueur d'onde voisine. Les endroits où les figures coïncident sont blancs (en particulier la tache centrale), les autres sont colorés. On constate que la répartition des couleurs est logique car les maxima du sinus cardinal sont obtenus régulièrement (tous les Pi/2 et x, distance d'un point au centre de la tâche, est proportionnel à lambda.
Dessins et plans, Lumière, Lumière -- Propagation, Lumière, Théorie ondulatoire de la, Diffraction, Ondes -- Diffraction
Diffraction par ouverture rectangulaire
Figure de diffraction : notations utilisées pour une ouverture rectangulaire. Une ouverture rectangulaire de côtés a et b correspond à une transmission t(X, Y) définie par : t(X,Y) = 1 si |X|<a/2 et |Y|<b/2 ; t(X,Y) = 0 sinon.
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Diffraction de Fresnel (courbe)
Courbe donnant l'intensité de la lumière diffractée par un bord d'écran observée à une distance r=1 mètre. La longueur d'onde est λ=0,5 micromètres. On observe que la largeur de la première oscillation est de l'ordre de √(λr), les autres oscillations sont plus rapides et moins marquées. L'intensité que l'on aurait en l'absence de diffraction est représentée en rouge. L'intégrale appelée transformation de Fresnel permet de déterminer la figure de diffraction observée à distance finie de l'ouverture diffractante. Ce genre de diffraction peut par exemple s'observer sur les bords de l'ombre géométrique d'un écran comme sur ce schéma.
Photographie, Optique, Ombres, Lumière, Sources de lumière, Lumière -- Propagation, Ondes, Ondes -- Propagation, Thomas Young (1773-1829)
Fentes de Young
Simulation des interférences obtenues après les fentes de Young : les deux points en bas de l'image sont les sources de lumière. Les fentes de Young (ou interférences de Young) désignent en physique l'expérience qui consiste à faire interférer deux faisceaux de lumière issus d'une même source, en les faisant passer par deux petits trous percés dans un plan opaque. Cette expérience fut réalisée pour la première fois par Thomas Young en 1801 et a permis de comprendre le comportement et la nature de la lumière. Sur un écran disposé en face des fentes de Young, on observe un motif de diffraction qui est une zone où s'alternent des franges sombres et illuminées. Cette expérience permet alors de mettre en évidence la nature ondulatoire de la lumière.
Dessins et plans, Lumière, Lumière -- Propagation, Lumière, Théorie ondulatoire de la, Interférence (optique), Thomas Young (1773 – 1829)
Le phénomène de diffraction de Young
Dessin de Thomas Young (1773è1829), savant anglais, montrant le phénomène de diffraction de la lumière. A et B sont les deux sources de lumière, les interférences des ondes sont matérialisées en C, D, E, et F. Young presenta les résultats de cette expérience à la "Royal Society" de Londres en 1803.
Dessins et plans, Lumière, Lumière -- Propagation, Ondes, Christiaan Huygens (1629-1695), Lumière, Théorie ondulatoire de la, Augustin Jean Fresnel (1788-1827), Réfraction
Réfraction
Principe de réfraction d'onde selon Huygens-Fresnel (Augustin Jean Fresnel, né le 10 mai 1788 à Broglie et mort le 14 juillet 1827 à Ville-d'Avray, est un physicien français fondateur de l’optique moderne ; il proposa une explication de tous les phénomènes optiques dans le cadre de la théorie ondulatoire de la lumière). 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. On découpe ∑ en surfaces élémentaires d∑ centrées autour d'un point P. Chaque point P de ∑ atteint par la lumière émise par la source S se comporte comme une source secondaire fictive émettant une ondelette sphérique.