La diffraction

[invite3e30c0a4]

Ma question sera courte : A quoi est due la diffraction ?
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[inviteaa00165f]

C'est lorsque qu'un petit trou est traversé par de la lumière dont la longueur d'onde est de l'ordre du diamètre du trou.

[invite3e30c0a4]

oui mais pourquoi la lumière qui arrive sur ce trou se propage dans toutes les directions lorsqu'elle en sort, comme si le trou devenait la source de lumière ?

[inviteaa00165f]

Il s'agit là je pense du principe de Huygens Fresnel.
Sinon je pense que l'analogie peut se faire quand tu as un tuyau d'arrosage,en diminuant le diamètre de sortie,à un moment donné,l'eau va partir dans toutes les directions.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite3e30c0a4]

Merci beaucoup, je vais voir ce que je peux trouver sur ce principe

[deep_turtle]

Une analogie un peu plus pertinente est celle d'une vague se propageant à la surface de l'eau... Tu remplis ta baignoire, tu places au milieu un obstacle rigide qui empêche les vagues de se propager, tu laisses un petit espace dedans, et floup floup, tu fais des vagues d'un côté :

floup floup
floup


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Tu regardes ce qui sors de l'autre côté et tu t'aperçois que les chaque petit élément de l'ouverture se comporte comme une source sphérique, émettant dans toutes les directions. Et c'est assez naturel : chacun de ces éléments est mis en mouvement par l'onde qui lui arrive dessus, et comme tout élément en mouvement, devient à son tour source d'onde !!

En fait, ce qui est plus surprenant finalement, c'est qu'on ait l'impression que la lumière se propage en ligne droite, plus que la diffraction !

[invite3e30c0a4]

En fait, ce qui est plus surprenant finalement, c'est qu'on ait l'impression que la lumière se propage en ligne droite, plus que la diffraction !

C'est vrai.
Alors pourquoi se propage-t-elle en ligne droite ?
(c'est de la faute à deep_turtle )
En fait, je voudrais savoir aussi : Quand la lumière a-t-elle les propriétés d'une onde et quand a-t-elle celle d'une particule ?

[inviteaa00165f]

Je pense que la lumière a toujours les 2 propriétés mais on utilise soit l'onde soit la particule pour expliquer tel ou tel phénomène.

[Floris]

Tu regardes ce qui sors de l'autre côté et tu t'aperçois que les chaque petit élément de l'ouverture se comporte comme une source sphérique, émettant dans toutes les directions. Et c'est assez naturel : chacun de ces éléments est mis en mouvement par l'onde qui lui arrive dessus, et comme tout élément en mouvement, devient à son tour source d'onde !!

En fait, ce qui est plus surprenant finalement, c'est qu'on ait l'impression que la lumière se propage en ligne droite, plus que la diffraction !

Salut deep turlte, dit moi, je pensais que l'origine de la diffraction était un phènomène qui s'expliquait aec la MQ. Mais en fait ce que tu était en trein de dire c'est que la surface de la fente ou de l'extrémité se comporte comme une seconde source par un phènomène de réémission. Que penser donc?
Merci encore
flo

[Gwyddon]

en fait, dit autrement, on peut déconnecter le phénomène vibratoire de ses sources, et chaque plan équiphase devient source d'ondes sphériques ; c'est le principe de Huygens-Fresnel.

L'analogie avec les vagues est super, on peut aussi l'observer avec la mer qui arrive par vague plus ou moins planes, et qui percute la jetée et passe par un petit trou ; de l'autre côté, les vagues deviennent sphériques !

[Floris]

Salut, je comprend pas très bien ce que tu veux dire par "on peut déconnecter le phénomène vibratoire de ses sources"

Merci
flo

[Gwyddon]

un phénomène vibratoire est décrit par l'équations des ondes : avec des conditions limites (comme dans toute équadiff). Ma phrase signifiait que tu pouvais choisir n'importe quel plan équiphase comme condition limite (et pas seulement ce qui se passe à l'origine, aux sources), tu auras toujours la même solution et tu décriras toujours le même phénomène.

@+

[deep_turtle]

Salut deep turlte, dit moi, je pensais que l'origine de la diffraction était un phènomène qui s'expliquait aec la MQ.

Non non, l'explication de la diffraction date du 19ème siècle, bien avant la physique quantique. Il y a des points communs car la mécanique quantique décrit les particules avec une fonction d'onde, qui est donc aussi sujette à la diffraction, mais c'est juste une propriété commune.

[Floris]

Ce que j'aimerai bien comprendre, c'est comment un athome arrive t'il à créé une diffraction? Quels phénomènes se passe t'il dans la réémission?
Merci a toi
flo

[invite19431173]

un atome ou un groupe d'atome ? Un atome seul peut créer une diffraction ?

[deep_turtle]

Un atome seul peut créer une diffraction ?

Oui. C'est parce que l'atome doit être décrit par une fonction d'onde, qui représente la probabilité (bon, l'amplitude de probabilité en toute rigueur mais bon...) de le trouver à un endroit donner. Cette fonction d'onde peut être diffractée, comme toute onde.

[invitea3fc981a]

Salut deep turlte...

Je crois que Floris n'arrivera jamais à écrire ce nom correctement


Sinon, j'aimerais pinailler un peu : pour moi ce qui se passe au niveau atomique est la diffusion (~réémission de lumière dans une direction aléatoire), et je parle de diffraction lorsqu'il y a diffusion cohérente, c'est-à-dire lorsque plusieurs atomes diffusent dans la même direction : on observe alors des figures particulières (franges d'interférence, pics de Bragg etc.).

[deep_turtle]

Je ne suis pas sûr qu'on parle de la même chose, du coup : il y a bien diffraction de la fonction d'onde quand on envoie un atome sur un système du type "fentes d'Young" et qu'on voit que derrière, l'atome ne peut être détecté qu'à certains angles...

[invitea3fc981a]

Ah oui oki... L'atome ou la particule est bien diffractée dans ce cas-là...

Effectivement moi je parlais d'un photon qui arriverait sur un atome : il subit une diffusion.

[Floris]

Merci deep-turtle , là jy suis arrivé et Konrad. Bon je commence à mieux comprendre. Avec ce qu'a dit Konrad, je comprend que la diffraction est un cas particulier de la difusion. Mais si je prend un atome, il y a réémission et là j'arrive à comprendre que le photon réémit puisse étre émis dans une direction différente. fai-je érreur? Aussi, Imaginons que je dispose d'une source lazer rouge et que je fait passer le faisseau a travers une fente, la diffraction n'est t'elle pas plus faible que que lorsque ce même lazer passer à travers un matèriaux donné comme l'eau? Je veux dire que parl là que la fonction d'onde de l'atome pourrait étre équivalente à une fente de dimmension donné non? Et dans ce cas, notre trous fait à l'aide d'une éguille est bien plus grand que la logueurs d'onde du signal lumineux tandi que l'atome lui peut étre représenté par une fente de dimension bien plus petite non? Ce que je dit est peut étre un sac de baitises, merci de me le dire dans ce cas.
Merci à tous.
flo

[invite3e30c0a4]

Aussi, Imaginons que je dispose d'une source lazer rouge et que je fait passer le faisseau a travers une fente, la diffraction n'est t'elle pas plus faible que que lorsque ce même lazer passer à travers un matèriaux donné comme l'eau?

Tu confonds diffraction et réfraction là, non ?

[Floris]

bonjour: non je ne pense pas faire de confusion, enfin bon.

Imaginons que je dispose d'une source lazer rouge et que je fait passer le faisseau a travers une fente, la diffraction n'est t'elle pas plus faible que que lorsque ce même lazer passer à travers un matèriaux donné comme l'eau? Je veux dire que parl là que la fonction d'onde de l'atome pourrait étre équivalente à une fente de dimmension donné non? Et dans ce cas, notre trous fait à l'aide d'une éguille est bien plus grand que la logueurs d'onde du signal lumineux tandi que l'atome lui peut étre représenté par une fente de dimension bien plus petite non? Ce que je dit est peut étre un sac de baitises, merci de me le dire dans ce cas.
Merci à tous.
flo

[invitea3fc981a]

La diffraction dont tu parles ici n'est observable qu'à partir du moment où la fente par laquelle passe la lumière est de taille comparable à la longueur d'onde de ladite lumière... Trop grand ou trop petit, et l'effet s'estompe.

Au niveau atomique, il ne faut pas comparer les atomes à de "petites fentes". La diffusion qui a lieu à ce niveau est de toute autre nature que la diffraction par fentes (type Young ou autre). Mmm, je ne vois pas trop comment en dire plus... Tu verras ça lorsque tu attaqueras la seconde quantification et l'interaction matière/rayonnement.

[Floris]

Bonsoir konrad, merci beaucoup pour ta réponse.
Passe une agréable soirée.
Bien cordialement
flo

[Jeanpaul]

oui mais pourquoi la lumière qui arrive sur ce trou se propage dans toutes les directions lorsqu'elle en sort, comme si le trou devenait la source de lumière ?

Quand la lumière arrive sur la matière autour du trou, elle induit des courants électriques dans la matière. Ces courants vont avoir un double effet :
1) Ils induisent une onde lumineuse qui annule la lumière qui serait passée par cette matière, soit en l'absorbant (le plus fréquent), soit en la réfléchissant (trou dans un miroir).
2) Ils induisent une onde lumineuse qui s'ajoute à celle incidente dans le trou. Comme ces ondes sont cohérentes (elles ont une relation de phase entre points voisins), leur somme donnera la figure de diffraction bien connue.
En mécanique quantique, c'est à peu près pareil, sauf qu'on va regarder de plus près comment les atomes absorbent et émettent.