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ONDES, physique

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Diffraction

Le phénomène de diffraction est la modification des caractéristiques d’une onde qui rencontre un obstacle. Il est commun à tous les types d’ondes mais est particulièrement intéressant dans le cas optique, où il se présente comme une perte de netteté des contours de l’image d’un objet éclairé. Il est la cause principale de la limite de performance des microscopes optiques. Incompatible avec la description géométrique de l’optique, la diffraction est caractéristique de la nature ondulatoire d’un processus physique, qu’il soit sonore, électromagnétique ou subatomique. Étudiée dès 1665 par l’astronome et physicien italien Francesco Grimaldi, qui suggère qu’elle est le signe que la lumière est un fluide en mouvement ondulatoire, elle est d’autant plus observable que la longueur d’onde est du même ordre de grandeur que la dimension de l’obstacle qu’elle franchit.

On comprend maintenant les phénomènes de diffraction comme la conséquence directe des interférences entre les ondes secondaires issues des points de contact entre le front d’onde et l’obstacle. Lorsque la surface de l’obstacle présente une structure périodique, l’image de diffraction a des propriétés particulières ; c’est la raison pour laquelle un disque CD présente une surface irisée lorsqu’il est éclairé. Un réseau optique est un instrument conçu pour disperser un rayon lumineux en utilisant cette caractéristique : les nombreux traits fins gravés de façon régulière sur un support diffractent la lumière et les positions des minima et maxima du faisceau final dépendent de la longueur d’onde du faisceau initial. Cela permet d’analyser « spectroscopiquement » la lumière émise dans un processus quelconque. Les phénomènes de diffraction n’apparaissent que lorsque la longueur d’onde est peu différente d’une dimension caractéristique de l’objet. Les ondes radio ou les ondes sonores ne subissent donc pas de diffraction par un obstacle de petite taille alors qu’au contraire les rayons X sont très sensibles à la géométrie des réseaux cristallins formés par les atomes dans de nombreux matériaux périodiques.

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Écrit par

  • Bernard PIRE : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

Classification

Pour citer cet article

Bernard PIRE, « ONDES, physique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le . URL :

Autres références

  • BESSEL FRIEDRICH (1784-1846)

    • Écrit par Bernard PIRE
    • 2 725 mots

    En 1817, Bessel introduit les fonctions qui porteront son nom et qui s’avéreront indispensables à la description de la propagation des ondes.

    Né le 22 juillet 1784 à Minden en Westphalie, fils d’un petit fonctionnaire, Friedrich Wilhelm Bessel accomplit un début de scolarité si médiocre au[...]

  • BRAGG sir WILLIAM HENRY (1862-1942) & sir WILLIAM LAWRENCE (1890-1971)

    • Écrit par Christian BRACCO
    • 9 839 mots
    • 1 média
    [...]L’impulsion X donne ainsi lieu à des réflexions sur ces plans régulièrement séparés de la distance d, si elles interfèrent constructivement, ce qui, pour des longueurs d’onde λ contenues dans le rayonnement X incident, conduit à des directions  ϴ telles que n λ [...]

  • BROGLIE LOUIS DE (1892-1987)

    • Écrit par Marie-Antoinette TONNELAT
    • 12 193 mots
    • 1 média
    [...]long de son histoire, dominée par le dualisme fameux : la lumière a-t-elle une origine corpusculaire (se réduit-elle à un ensemble de particules spécifiques ?), ou bien requiert-elle une genèseondulatoire (est-elle constituée d'une série de vibrations d'un milieu spécifique, l'éther ?).

  • CHAMP, physique

    • Écrit par Viorel SERGIESCO
    • 4 651 mots

    Entité décrite par l'ensemble des valeurs d'une grandeur physique, en général à plusieurs composantes, en tous les points de l'espace. D'ordinaire, le champ dépend aussi du temps (évolution du champ). On appelle couramment « champ en un point et au temps [...]

  • DIFFRACTION, physique

    • Écrit par Viorel SERGIESCO
    • 4 014 mots

    Écart, par rapport aux lois de l'optique géométrique (propagation rectiligne, etc.), de la propagation des ondes (acoustiques, optiques, etc.), en présence d'un obstacle ou, plus généralement, modification de la propagation libre des ondes dont la longueur d'onde n'est pas négligeable[...]

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Voir aussi

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