Diffraction de Fraunhofer par une fente simple

Le phénomène de diffraction

La diffraction est l'écart à la propagation rectiligne de la lumière lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture de dimension comparable à la longueur d'onde. Le principe de Huygens-Fresnel modélise chaque point d'une fente ouverte comme une source secondaire ponctuelle ; la figure observée résulte de l'interférence de toutes ces sources.

Diffraction par une fente simple (Fraunhofer)

Pour une fente de largeur a éclairée par une onde plane et observée à grande distance (ou dans le plan focal d'une lentille convergente), l'intensité diffractée dans la direction theta s'écrit :

I(theta) = I0 * (sin(u)/u)^2, avec u = piasin(theta)/lambda

Les minima d'intensité (nuls) sont donnés par :

asin(theta) = klambda, k entier non nul

La tache centrale, entre les deux premiers minima (k = +1 et k = -1), concentre l'essentiel de l'énergie lumineuse et a une largeur angulaire totale de 2*lambda/a.

Piège classique

Ne pas confondre la condition de minimum en diffraction par une fente simple (asin(theta) = klambda, k non nul) avec la condition de maximum en interférence à deux fentes (delta = k*lambda, incluant k = 0). Ce sont deux phénomènes physiques distincts, même si les formules se ressemblent : plus la fente est étroite (a petit), plus la diffraction est marquée (tache centrale large) ; à l'inverse, plus a est grand devant lambda, plus la diffraction est négligeable et la propagation redevient quasi rectiligne.