diffraction par une fente rectangulaire

PDF	Diffraction de Fraunhofer IV 1 – Diffraction par une fente On se limite à la diffraction de Fraunhofer Considérant une fente fine rectangulaire de largeur a et de longueur b (a

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DIFFRACTION

2 1 [1P] Diffraction par une fente en lumière laser Envoyer directement le faisceau laser sur une fente étalonnée de largeur variable3 Si les bords de la fente sont en biseau il faut que celui-ci soit du côté émergent des rayons (figure 4) faisceau faisceau déconseillé conseillé FIGURE 4 – Orientation des fentes

PDF	Cours 5 Diffraction Intensité s’annule une première fois pour u=1/a et/ou v=1/b Exemple 1: diffraction par une fente éclairée par une onde plane Intensité maximale si u=0 v=0 Intensité s’annule une première fois pour u=1/a et/o u v=1/b Ceci correspond à des angles : l sin q

Comment changer la largeur d'une fente diffractante ?
Envoyer directement le faisceau laser sur une fente étalonnée de largeur variable3. Si les bords de la fente sont enbiseau, il faut que celui-ci soit du côté émergent des rayons (figure 4). Observer la figure de diffraction. Comment est-elle modifiée quand on change la largeur de la fente diffractante ?
Qu'est-ce que la figure de diffraction ?
La figure de diffraction reste donc immobile l’écran lorsqu’on translate l’objet diffractant. Lorsque la fente rectangulaire est éclairée par un faisceau parallèle monochromatique incliné par rapport à l’axe optique. Soient αo et βo les cosinus directeurs de cette direction.
Comment mesurer la diffraction d’une fente rectangulaire ?
Observer la figure de diffraction d’une fente rectangulaire en réalisant les montages présentés dans la section I.1avec une lampe à vapeur de mercure haute pression (Philora) suivie d’un filtre interférentiel vert adapté et d’unefente source. On fera bien attention à ce que les fentes source et diffractante soient parallèles !
Comment mesurer la figure de diffraction ?
Pour l'étude de la figure de diffraction, on utilisera soit la projection sur un écran éloigné et une mesure à la règle, soit une caméra CCD avec un logiciel associé (système Caliens, voir annexe à la fin du texte de TP). • Donner les avantages de l'utilisation du laser pour observer ce type de diffraction.

Introduction

Ce chapitre s'intéresse à la diffraction en champ lointain, dit diffraction de Fraunhofer. Après quelques précisions sur ses conditions d'observation, nous montrons comment elle joue un rôle dans la formation des images par un système stigmatique. Enfin, nous voyons comment la prise en compte de la diffraction modifie les résultats du chapitre sur

Principe

Éclairons une pupille diffractante par une onde plane en incidence normale, puis observons la lumière diffractée sur un écran. À partir d'une certaine distance, la figure de diffraction présente un motif unique qui se contente de se dilater au fur et à mesure qu'on éloigne l'écran d'observation. C'est ce type de diffraction que l'on appelle diffrac

Résultats

Une fois ce calcul effectué, on obtient l'intensité lumineuse en prenant le carré du module de ψ(M)ψ_(M). En pratique, on s'intéresse aux variations d'intensité dans le plan d'observation. C'est pourquoi, on se contente souvent de calculer l'intégrale de l'équation (1)(1) puisque le terme multiplicateur est constant en module (1/OM1/z1/OM1/z) : I(M

Technique

Le montage le plus simple consiste à placer une source ponctuelle au foyer d'une lentille mince de façon à former une onde plane. On interpose ensuite la pupille diffractante à étudier, puis on recueille la lumière diffractée sur un écran placé suffisamment loin. On cherche ici à préciser ce dernier point. femto-physique.fr

Propriétés

Finalement, on peut séparer le champ de diffraction en trois zones, chaque zone correspondant à un niveau d'approximation différent (Tab.1). En terme spatial, le critère de Rayleigh donne AB>12ϕ=1,22λd2aAB>12ϕ=1,22λd2a où λλ est la longueur d'onde dans le milieu image. Si on note λλ la longueur d'onde dans le vide de la radiation lumineuse, on a λ=

Variantes

Une autre méthode d'observation consiste à interposer entre la pupille diffractante et l'écran, une lentille convergente, puis à placer l'écran dans le plan focal image de la lentille. Ce montage présente l'avantage d'être plus intense et moins encombrant que la première méthode. Les rayons qui se croisent dans le plan focal sont issus de rayons di

Usage

On représente souvent cette distribution d'intensité en coordonnées polaires. On obtient alors l'indicatrice de diffraction d'une fente. Cette indicatrice fait apparaître un lobe principal de diffraction (la tache centrale) et des lobes secondaires d'intensités décroissantes (Fig.8). femto-physique.fr

Évolution

Pour cela, on peut toujours remplacer la lentille L par deux lentilles L11 et L22, accolées, telles que A' se situe dans le plan focal image de L22 et A dans le plan focal objet de L11 (Fig.9). Dans ce cas, L11 permet d'envoyer une onde plane en incidence normale sur le diaphragme et L22 fait interférer tous les rayons émergeants du diaphragme à l'

Définition

Cet angle est relié aux « angles cartésiens » par sinθ=ρOM;sinθx=sinθcosφ;sinθy=sinθsinφsinθ=ρOM;sinθx=sinθcosφ;sinθy=sinθsinφ de sorte que xsinθx+ysinθy=ρsinθ(cosφcosφ+sinφsinφ)=ρsinθcos(φφ)xsinθx+ysinθy=ρsinθ(cosφcosφ+sinφsinφ)=ρsinθcos(φφ) On ré-exprime ainsi l'intensité lumineuse : I(θ)=1λ2d2aρ=02πφ=0ψ0eikρsinθcos(φφ)ρdρdφ2I(θ)=1λ2d2ρ=0aφ=02πψ

Caractéristiques physiques

Ce cône produit une tache centrale de diamètre ϕ1,22λdaϕ1,22λda Ainsi, contrairement aux lois de l'optique géométrique, même dans le cadre des rayons paraxiaux, l'image d'un point n'est pas un point mais une tache de diffraction dont la dimension et l'intensité sont de l'ordre de ϕλdaetII0(πa2λd)2ϕλdaetII0(πa2λd)2 Par exemple, prenons un montage 2f

Inconvénients

De nombreux facteurs limitent le pouvoir de résolution d'un instrument d'optique : aberrations chromatiques et géométriques, granularité du capteur, turbulence atmosphérique, etc. Cependant, il existe une limite théorique à la résolution d'un appareil due au phénomène de diffraction. En effet, comme on vient de le voir, un système optique ne peut p

Utilisation

Revenons sur différents phénomènes d'interférence par division du front d'onde pour voir l'influence de la diffraction. femto-physique.fr

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