Thread by @ArnaudRaoux

La diffraction, c’est un phénomène qui apparaît lorsque la lumière en se propageant rencontre n'importe quel objet: un trou, un cheveu, une lame de rasoir, un piano à queue, etc.
Dès que l’objet est de l’ordre du mm ou plus petit, on peut observer des effets de diffraction.

(hum, un petit piano à queue donc...)

Note en passant: arrêtez de me dire dans les copies que je corrige qu’il faut que la taille de l’objet d soit de l’ordre de lambda, c’est juste TRÈS faux.

En général a>100 lambda, ensuite en toute rigueur il faut parler en angle de diffraction pour savoir si l'effet est visible à l'œil nu, enfin si d est de l’ordre de lambda, vos hypothèses et approx initiales ne sont plus vérifiées, on DOIT revenir aux eqs. de Maxwell !

Bref, revenons à la diffraction : contrairement aux interférences, ça s’observe TRÈS facilement avec un laser. Non sérieusement: si vous avez un pointeur laser, dirigez-le vers un mur, arrachez-vous un cheveu et mettez-le sur son passage. L'image va complètemnt changer de forme

Donc historique : les premiers phénomènes de diffraction ont été décrit par de Vinci, puis Grimaldi (1665). À l’époque, ce genre d’observations étaient nettement plus subtiles puisqu’ils n’avaient pas de laser (1960)… et en fait pour les sources lumineuses c’était déjà compliqué

Puis vint Huygens (1678) qui donna une explication qualitative aux observations de Grimaldi. Le XVIII a été scientifiquement dominé par Newton et sa théorie corpusculaire de la lumière, on attendit 1818 que Fresnel envoie un manuscrit à l’Académie des Sciences qui fit sensation.

Il développe la théorie ondulatoire de la lumière en s’appuyant sur les idées de Huygens, et en donnant une formule de l’intensité lumineuse. Il réussit à calculer des figures de diffraction avec une grande précision! Formule connue maintenant comme «principe de Huygens-Fresnel».

Soit une source S ponctuelle qui émet de la lumière. Pour calculer l’intensité lumineuse en un point M donné, je choisis un cercle de centre S, et tout se passe COMME SI tous les points du cercle émettaient la lumière au lieu de la source S! On les appelle sources secondaires.

Pour qu’on retrouve par le calcul le bon résultat, il faut bien sûr considérer toutes les sources secondaires. Et si jamais on en cachait certaines ? Alors l’intensité lumineuse serait modifiée.... d'où les images observées qui diffèrent de l'image géométrique habituelle.

C’est en essence le principe de Huygens-Fresnel.
Le calcul marche très très bien, on contrôle les approx, ça se déduit des eqs de Maxwell, etc. Mais ça reste une interprétation pas très physique : une infinité de points dans le vide qui réémettent des ondes... non ?

Poisson, académicien, trouvait l’idée farfelue, et pour le prouver, il a montré que d’après le calcul, si on place un disque opaque sur le chemin de la lumière, il se passe quelque chose d’absurde: sur l’axe de propagation, on a un point lumineux au centre de l’ombre du disque!

Poisson pensait ainsi réfuter la théorie de Fresnel. Arago, académicien aussi, fit l’expérience… et roulement de tambour… il observa ce fameux point lumineux !

Et là c’est le #HappyEnd pour Fresnel : prix de l’Académie, consécration, etc. #fame.

Et voilà, l'image que je vous proposais était donc : la tache de Poisson-Arago !

Est-ce qu'on peut l'expliquer avec les mains ? Oui! On en parle demain

En attendant, voici une simulation numérique de la figure de diffraction par un disque.. je vous laisse comparer à l'exp!
#Fin