Diffraction : phénomènes ondulatoires et interférences

Cette séance de cours couvre les phénomènes de diffraction lorsque les ondes rencontrent des obstacles, des fissures ou des trous, y compris les ondes sonores et les ondes électromagnétiques. Il explique la diffraction de Fresnel et de Fraunhofer, les interférences provenant d'un grand nombre de sources et les limites de résolution dans les processus d'imagerie dues à la diffraction. L'instructeur montre des modèles de diffraction par des objets diffractants, tels que des sphères, des fentes et des ouvertures circulaires, et discute du critère de Rayleigh pour quantifier les limitations de résolution d'image.

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Concepts associés (47)

PHYS-201(c): General physics : electromagnetism

Introduction à la mécanique des fluides, à l'électromagnétisme et aux phénomènes ondulatoires

Diffraction de Fraunhofer

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.

Diffraction

thumb|Phénomène d'interférences dû à la diffraction d'une onde à travers deux ouvertures. La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle ou une ouverture ; le phénomène peut être interprété par la diffusion d’une onde par les points de l'objet. La diffraction se manifeste par des phénomènes d'interférence. La diffraction s’observe avec la lumière, mais de manière générale avec toutes les ondes : le son, les vagues, les ondes radio, Elle permet de mettre en évidence le caractère ondulatoire d'un phénomène et même de corps matériels tels que des électrons, neutrons, atomes froids.

Diffraction de Fresnel

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.

Diffraction from slits

Diffraction processes affecting waves are amenable to quantitative description and analysis. Such treatments are applied to a wave passing through one or more slits whose width is specified as a proportion of the wavelength. Numerical approximations may be used, including the Fresnel and Fraunhofer approximations. Because diffraction is the result of addition of all waves (of given wavelength) along all unobstructed paths, the usual procedure is to consider the contribution of an infinitesimally small neighborhood around a certain path (this contribution is usually called a wavelet) and then integrate over all paths (= add all wavelets) from the source to the detector (or given point on a screen).

Théorie de Kirchhoff

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).