Diffraction de Fraunhofer

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Exemple de dispositif de diffraction en optique. En fonction de la position de l'écran à droite, on obtient la diffraction de Fresnel (écran proche) ou celle de Fraunhofer (écran lointain)

En optique et électromagnétisme, la diffraction de Fraunhofer, encore nommée diffraction en champ lointain ou approximation de Fraunhofer, est une description en champ lointain du phénomène physique de diffraction qui apparaît lorsqu'une onde diffracte à travers une ouverture ou autour d'un objet. Elle s'oppose à la diffraction de Fresnel qui décrit le même phénomène de diffraction mais en champ proche.

À l'opposé de l'approximation de Fresnel, l'approximation de Fraunhofer est plus facile à exprimer car elle simplifie l'expression du champ électrique diffracté en une somme d'ondes planes au niveau du plan d'observation (plan image, écran). La raison en est que, selon le principe de Huygens, tout point de l'objet diffractant agit comme une source secondaire du rayonnement électromagnétique, émettant des ondes sphériques qui interfèrent entre elles. Or aux grandes distances, c'est-à-dire lorsqu'on se place en champ lointain, le rayon de courbure de ces ondes sortantes diffractées devient très grand, si bien que ces ondes peuvent être approximées par des ondes planes selon la direction du plan image : c'est la diffraction ou approximation de Fraunhofer. La diffraction de Fresnel, en champ proche, doit prendre en compte la courbure du front d'onde afin de rendre correctement le terme de phase des ondes interférentes.

Cette description de la diffraction est nommée d'après le physicien allemand Joseph von Fraunhofer.

Les différentes régions du champ électromagnétique[1]
Région de champ proche réactif

 D < 0.62 \sqrt{\frac{a^3}{\lambda}}

Région de champ proche radiatif (Fresnel)

 D \ge 0.62 \sqrt{\frac{a^3}{\lambda}} \ et  \ D < \frac{2a^2}{\lambda} \ \Big( F = \frac{a^2}{D\lambda} > \frac{1}{2} \Big) \  

Région de champ lointain (Fraunhofer)

 \ D \ge \frac{2a^2}{\lambda} \ \Big( F = \frac{a^2}{D\lambda} \le \frac{1}{2} \Big)

F = nombre de Fresnel
a = dimension de l'ouverture ou objet (ex : rayon)
D = distance entre plans objet et image
λ = longueur d'onde telle que a > λ

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) C. A. Balanis, Antenna theory - Analysis and design, John Wiley & Sons, Inc.,‎ 1997 (ISBN 0-471-59268-4), pages 32-34.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Lien externe[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • John David Jackson, Électrodynamique classique [« trad. de (en) Classical Electrodynamics »] [détail de l’édition]
  • José-Philippe Pérez, Optique : Fondements et applications, [détail des éditions]
  • (en) C. A. Balanis, Antenna theory - Analysis and design, John Wiley & Sons, Inc.,‎ 1997 (ISBN 0-471-59268-4)