1. La diffraction

La diffraction est phénomène physique affectant une onde qui rencontre un obstacle de dimension comparable à sa longueur d’onde $\lambda$.
Pour un faisceau lumineux, la diffraction se caractérise par un élargissement du faisceau à la traversée de l’obstacle.

Pour une onde de longueur d’onde $\lambda$ (en m) diffractée par une fente fine de largeur $a$ (en m), l’écart de $\theta$ (en radians), aussi nommé demi-angle de diffraction, est donné par : $\theta = \dfrac{\lambda}{a}$

La diffraction présente notamment des applications en cristallographie et en spectroscopie.
Toutefois elle est également responsable de la limitation des capacités d’instruments optiques.

  1. Phénomène d’interférence des ondes

Le phénomène d’interférences résulte de la superposition de deux ondes de même fréquence (synchrones) et de déphasage constant entre elles (cohérentes).

Dans l’expérience des trous de Young, deux trous éclairés par une radiation de longueur d’onde $\lambda$ donnent naissance à deux ondes synchrones et cohérentes. Des franges d’interférences sont alors observables sur un écran. Selon la valeur de la différence de marche $\delta$ deux configurations particulières : 

  • Si $\delta = k \lambda$, les ondes sont en phase, les interférences sont constructives : on observe des franges brillantes.
  • Si $\delta = (k + 0.5)\lambda$, les ondes sont en opposition de phase, les interférences sont destructives : on observe des franges sombres.
    Avec $k$ un entier relatif quelconque, c’est-à-dire $k \in \mathbb Z$.

Le phénomène d'interférences est notamment mis à profit avec des ondes lumineuses ou acoustiques, dans divers domaines : mesure, astrophysique, télédétection, etc.

  1. Ondes lumineuses : mono / polychromatiques.

Dans le spectre électromagnétique, la lumière visible se situe dans un domaine en longueurs d’onde comprises entre 400 nm et 800 nm. En deçà se situent les ultraviolets (entre 10 nm et 400 nm) et au-delà, les infrarouges (entre 800 nm et 1 mm).

Pour établir le spectre d’une lumière, on peut utiliser un prisme. Via le phénomène de réfraction et de dispersion de la lumière, on décompose ainsi la lumière pour obtenir les différentes radiations qui la composent. 

Une lumière monochromatique ne contient qu’une seule radiation de fréquence bien définie.

Une lumière polychromatique est constituée de plusieurs fréquences. Il peut s’agir de quelques fréquences (spectres de raies), ou d’une infinité (spectre continu).