Optique ondulatoire

La lumière et l'optique ondulatoire1. La nature ondulatoire de la lumièreDans les situations courantes, la lumière se propage en ligne droite, comme en témoignent les rais de lumière que l'on peut voir se former derrière un volet percé d'un trou et éclairé par le soleil. Un faisceau lumineux étendu semble pouvoir être découpé en une infinité de rayons lumineux rectilignes, si le milieu est homogène. C'est la base de l'optique géométrique. Toutefois, cette propriété est mise en défaut dans certaines situations expérimentales, comme l'avait observé Francesco Grimaldi (1618-1663) qui découvrit le phénomène de diffraction au XVIIe siècle (? chapitre 5). Thomas Young (1773-1829) puis Augustin Fresnel (1788-1827) montrèrent au début du XIXe siècle que la lumière doit être décrite comme une onde. La lumière peut alors, dans une certaine mesure, contourner les objets opaques, de la même manière que le son peut se propager derrière des obstacles. La description ondulatoire de la lumière diffère fondamentalement de celle proposée dans le cadre de l'optique géométrique, et permet de comprendre de nouveaux phénomènes, en particulier les interférences (? chapitres 2, 3 et 4) et la diffraction (? chapitre 5). Elle affecte aussi la propagation dans les fibres optiques (? chapitre 9).On sait aujourd'hui que cette onde est de nature électromagnétique, et l'optique ondulatoire peut être considérée comme une partie de l'électromagnétisme. À ce titre, pour étudier la propagation de la lumière, il faut en toute rigueur considérer le champ électrique et le champ magnétique qui la composent; ces champs sont représentés par des vecteurs. Toutefois, ce caractère vectoriel ne joue pas un rôle important dans toutes les situations et l'on peut étudier bon nombre de problèmes optiques en ne le prenant pas en compte, c'est-à-dire en assimilant la lumière à une onde scalaire.