Principe de Huygens

Le principe de Huygens est un principe utilisé en optique, et qui permet entres autres de calculer l'intensité dans les phénomènes de diffraction et d'interférence.

Il consiste à considérer chaque point de l'espace indépendamment. Si un point M reçoit une onde d'amplitude E(M, t), alors on peut considérer qu'il réémet lui-même une onde sphérique de même fréquence, même amplitude et même phase. En fait, au lieu de considérer que l'onde progresse de manière continue, on décompose sa progression en imaginant qu'elle progresse de proche en proche.

Considérons une onde plane, le front d'onde est rectiligne. Prenons maintenant des points situés sur un plan P parallèle au front d'onde ; pour simplifier, on ne considérera qu'une période de l'onde, dont le maximum passe en P à l'instant 0 ; pour une onde "complète" (sinusoïde infinie), il suffit de superposer les périodes. Si chaque point de P émet une onde sphérique, alors après un instant t :

Donc, en considérant une réémission sphérique, on obtient bien un front plan progressant à une vitesse c, les deux formulations sont équivalentes.


Équivalence entre le front plan et la réémission sphérique ; le trait plein figure le maximum de l'onde, le trait pointillé le minimum (les deux sont distants d'une demi-longueur d'onde)

Il ne s'agit donc là d'un simple artifice mathématique, que l'on n'utilise en général qu'en un endroit particulier, par exemple au niveau d'une fente, pour le reste du problème, on utilise la propagation habituelle.

Dans le cas de la propagation de la lumière dans une solide, l'onde progresse réellement de proche en proche : en effet, le nuage électronique des atomes masque l'onde, celle-ci ne peut pas progresser, mais peut exciter les atomes qui réémettrnt eux-même une onde (diffusion Rayleigh), qui va exciter l'atome voisin... Ceci explique notamment le "ralentissement" de l'onde (et donc l'indice de réfraction) : les ondes électromagnétiques progressent toujours à la vitesse c (environ 300 000 km/s), mais le front d'onde est ralenti par le phénomène de masquage et réémission. Mais n'oublions pas que le principe de Huygens est aussi valable pour la propagation dans le vide, sans support matériel.



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