C’est quoi la diffraction ?
On entend une conversation derrière une porte entrouverte, sans voir les personnes. Dans un port, les vagues qui passent l’entrée de la digue s’étalent en arc de cercle. Les ondes savent « contourner » les obstacles.
L’expérience du laser
Au lycée, on éclaire une fente très fine avec un laser. Sur l’écran, on ne voit pas un simple point, mais une tache centrale élargie, entourée de petites taches plus faibles. Plus la fente est fine, plus la tache est large.
On mesure la largeur L de la tache centrale sur un écran placé à la distance D. L’écart angulaire vaut θ ≈ L / (2D). En comparant avec θ = λ / a, on retrouve la longueur d’onde du laser ou la largeur de la fente.
Exemple : un laser rouge (λ = 650 nm) et une fente de 0,1 mm donnent θ ≈ 6,5 × 10−3 rad. À 2 m, la tache centrale mesure environ 2,6 cm.
L’essentiel à retenir
La diffraction est l’étalement d’une onde qui passe par une ouverture ou contourne un obstacle. Elle est marquée quand la taille a de l’ouverture est proche de la longueur d’onde λ, ou plus petite.
θ ≈ λ / a — θ en radians, λ et a dans la même unité
Le piège à éviter
Beaucoup pensent que la diffraction ne concerne que la lumière. Le son, les vagues, les ondes radio diffractent aussi. On entend derrière une porte parce que la longueur d’onde du son (environ 1 m) est proche de la largeur de la porte, alors que celle de la lumière est un million de fois plus petite.
À quoi ça sert ?
La diffraction limite la finesse des détails qu’un microscope ou un télescope peut voir. On l’utilise pour mesurer la taille d’un cheveu ou d’un fil avec un laser, pour analyser les cristaux aux rayons X, et elle explique les reflets irisés d’un CD.
Questions fréquentes
Quand la diffraction est-elle importante ?
Quand l’ouverture ou l’obstacle a une taille proche de la longueur d’onde, ou plus petite.
Pourquoi entend-on derrière un mur sans voir ?
Le son, de longueur d’onde métrique, diffracte autour des obstacles ; la lumière, de longueur d’onde bien plus petite, presque pas.
Comment mesurer l’épaisseur d’un cheveu avec un laser ?
On mesure la tache de diffraction du cheveu sur un écran, puis on calcule a = λ / θ.
Que se passe-t-il si la fente est plus fine ?
L’onde s’étale davantage : la tache centrale s’élargit.
Pour aller plus loin
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