Le phénomène de diffraction
Le phénomène de diffraction correspond au contournement d'un obstacle par une onde.
Définition : La diffraction
Le phénomène de diffraction est caractéristique des ondes. Il se manifeste lorsque les dimensions d'une ouverture ou d'un obstacle sont inférieures ou de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde.
L'onde diffractée a la même fréquence et la même longueur d'onde que l'onde incidente.
Cas d'une onde mécanique
En actionnant une réglette dans une cuve à onde, on crée une onde mécanique périodique rectiligne. Si on place un obstacle dans cette cuve, les ondes vont se modifier pour passer l'obstacle.
Sur le bord de l'obstacle, comme sur le bord d'une jetée, il y a diffraction des ondes rectilignes. Des ondes sont émises derrière l'obstacle.
Fondamental :
 Ouverture entre deux obstacles | Si l'ouverture est symétrique et suffisamment grande, les ondes après l'obstacle restent rectilignes dans l'alignement de l'ouverture. |
 Ouverture de petite dimension | Si l'ouverture est de petite dimension, l'onde n'est plus rectiligne. Si cette ouverture est très petite, l'onde devient circulaire comme dans le cas d'une perturbation créée par une pointe. L'ouverture joue le rôle d'une source ponctuelle. |
Onde électromagnétique
On considère un faisceau laser He-Ne dont la longueur d'onde est 632nm (lumière monochromatique rouge). Devant le faisceau laser, on dispose un obstacle percé d'un petit trou circulaire. Sur un écran placé plus loin, on voit apparaître une figure d'onde semblable à celle des vagues à la surface de l'eau. Si le petit trou est remplacé par une fente ou un fil, la figure de diffraction est alors composée de points lumineux séparés par des zones sombres qui met en évidence le caractère ondulatoire de la lumière.
Comme dans le cas des ondes à la surface de l'eau passant par une fente, la figure de diffraction est d'autant plus marquée que la fente est fine. La largeur de la tache centrale dépend de la radiation considérée. Elle augmente avec la longueur d'onde.
Fondamental : Diffraction par une fente
 Diffraction d'une onde monochromatique par une fente |
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Lors de la diffraction d'une onde lumineuse monochromatique de longueur d'onde λ par une fente de largeur a, l'écart angulaire entre le centre de la tache centrale et la première extinction est donné par : avec Θ en radians, λ et a en mètres.
En pratique, le rapport L/2D est petit et l'approximation tan Θ ≈ Θ peut être faite. D'où :
Complément : Diffraction de la lumière blanche
En remplaçant la radiation monochromatique par une lumière blanche, la figure de diffraction présente une décomposition en taches de couleurs sur les bords, causées par la présences des différentes radiations qui compose la lumière blanche.
Au niveau de l'obstacle, le phénomène de diffraction dépend de la longueur d'onde λ. La diffraction n'est donc pas la même pour toutes les ondes (taches centrales de largeurs différentes se superposant), ce qui crée la décomposition en couleurs.
