La diffraction de la lumière

Quand une onde contourne un obstacle

La diffraction est un phénomène caractéristique des ondes : lorsqu'une onde rencontre un obstacle ou une ouverture dont la taille est du même ordre de grandeur que sa longueur d'onde, elle s'étale au-delà de l'obstacle au lieu de se propager en ligne droite. C'est une preuve directe du caractère ondulatoire de la lumière (un simple rayon lumineux ne devrait jamais s'écarter d'une trajectoire rectiligne).

Une expérience simple

En éclairant une fente fine de largeur a avec un laser (lambda connue), on observe sur un écran, non pas un simple trait lumineux, mais une tache centrale large entourée de taches secondaires plus faibles, séparées par des zones sombres.

L'écart angulaire de diffraction

L'écart angulaire theta (en radians), pour theta petit, est donné par :

theta ~ lambda / a

avec lambda la longueur d'onde et a la largeur de la fente (ou le diamètre de l'ouverture), en mètres, les deux exprimées dans la même unité.

Exemple

Avec un laser rouge lambda = 650 nm et une fente a = 0,1 mm = 1,0 x 10^-4 m : theta = (650 x 10^-9) / (1,0 x 10^-4) ~ 6,5 x 10^-3 rad

Piège classique

Plus la fente est étroite (a petit), plus la diffraction est marquée (theta grand) : c'est contre-intuitif, on pourrait croire qu'une ouverture large étale davantage la lumière ; c'est exactement l'inverse !