TP2 - Phénomène de diffraction

I - PARTIE THEORIQUE

I.1 - Existence du phénomène de diffraction Soit une source ponctuelle S qui éclaire un écran E2 à travers l'ouverture T pratiquée dans l'écran E1. Au lieu d'observer sur E2 "l'ombre" de l'ouverture T, on constate que la partie lumineuse s'étale plus que ne l'indique l'optique géométrique. On dit que l'ouverture T diffracte la lumière.

I.2 Diffraction par une fente simple (largeur a, hauteur h>>a ).
Dans les conditions de Fraunhofer, le calcul de l'intensité diffractée dans la direction θ donne :

I.3 Diffraction par une ouverture circulaire de rayon R
Toujours dans les conditions de Fraunhofer, le calcul de l'intensité diffractée dans la direction θ donne : [pic] avec [pic]et où [pic]est la fonction de Bessel du 1er ordre. On observe donc des anneaux alternativement brillants et sombres.

I.4 Diffraction par une fente double (largeur a, distance des centres b, hauteur des fentes h>>a,b).
Le calcul de l'intensité diffractée dans la direction θ donne : [pic]
On a des franges d'interférences modulées par le phénomène de diffraction dû à l'une ou l'autre des deux fentes :

I.5 Diffraction par N fentes identiques - Réseau de diffraction
(fentes de largeur a, distance entre deux fentes voisines b, longueur du réseau L = Nb, L >> b > a).
Le calcul de l'intensité diffractée dans la direction θ donne :[pic] avec[pic]et [pic]
Le terme d’interférence sin2(NΦ/2)/sin2 (Φ/2) présente des maxima principaux pour Φ=2mπ soit [pic]
La courbe de diffraction (terme A) module ces maximums d'interférences :

(Noter que la position des pics est reliée à la période du réseau. La largeur des fentes ne joue que sur la répartition d’intensité dans ces différents pics.)
I.6 Pouvoir séparateur d'un objectif - Critère de Rayleigh Lorsque l'on éclaire une lentille diaphragmée par une fente diffractante F de largeur d, chaque point image est