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== Diffusion de Rayleigh ==
== Diffusion de Rayleigh ==

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Généralités

La lumière, le son, les faisceaux de particules, etc., peuvent être diffusés, c'est-à-dire déviés ou renvoyés dans des directions diverses, lors d'une interaction avec divers objets. La diffusion peut être isotrope, c'est-à-dire répartie uniformément dans toutes les directions, ou anisotrope, certaines directions étant privilégiées par rapport aux autres.

Le phénomène de diffusion dépend étroitement des caractéristiques géométriques des rayonnements ou des faisceaux incidents, rapportées à celles des objets rencontrés.

Imaginons par exemple que nous fassions rebondir des ballons de basket ball sur cette grille ; comme leur diamètre est très grand par rapport à la distance qui sépare deux barreaux voisins, tout se passera pratiquement comme s'ils rebondissaient sur le sol environnant, de façon prévisible. En revanche, si voulons faire rebondir des balles de tennis sur cette grille, celles-ci seront renvoyées dans des directions totalement imprévisibles. Des balles de ping-pong auront un comportement encore plus aléatoire et certaines passeront à travers la grille, avec ou sans déviation selon qu'elles auront ou non touché un des barreaux au passage.

Si la déviation concerne un rayonnement lumineux ou sonore, la distance de référence à prendre en compte est la longueur d'onde. Ainsi, un grillage métallique laisse passer presque entièrement la lumière mais réfléchit les ondes radio.

Diffusion par les surfaces opaques

Les surfaces lisses renvoient la lumière selon les lois de la réflexion étudiées précédemment. Mais que veut dire précisément le mot « lisse » ? Simplement, que ces surfaces présentent des défauts nettement plus petits que la longueur d'onde de la lumière qu'il s'agit de renvoyer. Les surfaces dotées d'un poli optique sont souvent polies au dixième de longueur d'onde, ce qui signifie que pour renvoyer correctement le violet , les plus gros défauts ne doivent pas dépasser , soit .

Si la taille des défauts est voisine de la longueur d'onde, la surface a un aspect mat et elle renvoie la lumière d'une façon proche de la diffusion parfaite du corps orthotrope. Un carton blanc mat uniformément éclairé en constitue un assez bon modèle : sa luminance, son aspect « lumineux » ne dépend pas de l'angle sous lequel on le regarde, en revanche l'intensité lumineuse qu'il émet dépend de sa surface apparente, laquelle diminue au fur et à mesure que la direction du regard s'écarte de sa normale.

Indicatrices de luminance, à gauche, et d'intensité lumineuse, à droite, dans le cas d'une diffusion orthotrope de la lumière

La plupart des objets réels produisent une réflexion semi-diffuse, ils renvoient la lumière dans tout l'espace mais en privilégiant certaines directions. On observe facilement ce phénomène en observant une surface blanche laquée comme il en existe beaucoup autour de nous : papier glacé, émail d'un lavabo ou d'un appareil électroménager, etc. On a toujours à gauche, l'indicatrice des luminances et à droite, celle des intensités.

Indicatrices de luminance et d'intensité dans le cas d'une réflexion semi-diffuse de la lumière


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