En optique et électromagnétisme, la diffraction de Fresnel, encore nommée diffraction en champ proche ou approximation de Fresnel, est une description en champ proche du phénomène physique de diffraction qui apparaît lorsqu'une onde diffracte à travers une ouverture ou autour d'un objet. Elle s'oppose à la diffraction de Fraunhofer qui décrit le même phénomène de diffraction mais en champ lointain.
À l'opposé de la diffraction de Fraunhofer, la diffraction de Fresnel doit prendre en compte la courbure du front d'onde, afin de rendre correctement le terme de phase des ondes interférentes en champ proche (voir principe de Huygens). Les deux formulations ne sont pas incompatibles : lorsque la distance augmente, c'est-à-dire lorsqu'on se place en champ lointain, le rayon de courbure des ondes sortantes diffractées devient très grand, si bien que ces ondes peuvent être approximées par des ondes planes selon la direction du plan image : on retrouve alors la diffraction ou approximation de Fraunhofer.
Cette description de la diffraction est nommée d'après le physicien français Augustin Fresnel.
Les notations utiles sont décrites dans la figure 1. Si l'on considère que les dimensions de l'ouverture diffractante sont petites devant la distance entre le plan objet et le plan d'observation, alors l'expression du champ électrique diffracté au point (x, y, z) est donnée par :
Cette formule peut être trouvée à partir de l'intégrale de diffraction de Kirchhoff, où l'expression de la distance
est approchée à l'aide d'un développement limité (dimensions transverses petites devant z).
Cette expression est connue comme l'intégrale de la diffraction de Fresnel ; cela signifie que, si l'approximation de Fresnel est valide, le champ propagatif est une onde sphérique se propageant selon z, et dont l'origine est l'ouverture (ou l'objet) du plan objet. Cette intégrale module l'amplitude et la phase de l'onde sphérique.
La diffraction de Fresnel multiple au voisinage d'une structure diffractante possédant des crêtes périodiques (miroir crête) entraîne la réflexion spéculaire, cet effet peut être utilisé pour la réalisation de miroirs atomiques.
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La théorie de Kirchhoff est une théorie de la diffraction qui permet, à l'aide du théorème de Green, de donner une formulation mathématique au principe de Huygens-Fresnel et de modéliser la propagation d'une onde à travers des ouvertures diffractantes. Elle a été introduite par le physicien Gustav Kirchhoff (1824-1887).
En optique et électromagnétisme, la 'diffraction de Fraunhofer, encore nommée diffraction en champ lointain' ou approximation de Fraunhofer, est l'observation en champ lointain de la figure de diffraction par un objet diffractant. Cette observation peut aussi se faire dans le plan focal image d'une lentille convergente. Elle s'oppose à la diffraction de Fresnel qui décrit le même phénomène de diffraction mais en champ proche.
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