af3460 - Diffusion des faisceaux laser par des particules...

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Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Sciences fondamentales AF 3 460 - 1 Diffusion des faisceaux laser par des particules par Gérard GOUESBET Docteur ès sciences Professeur à l’INSA de Rouen, UMR-CNRS 6614 et Gérard GRÉHAN Docteur d’État Directeur de recherche au CNRS, UMR-CNRS 6615 étude de l’interaction entre une onde électromagnétique et des particules (macroscopiques) a depuis longtemps constitué un domaine essentiel de l’optique, ou plus généralement, de l’électromagnétisme. Une date importante est 1890 où Lorenz décrit rigoureusement l’interaction entre la lumière et une sphère isolée (moyennant certaines hypothèses) sans recourir aux équations de Maxwell, c’est-à-dire en fait dans le cadre de l’ancienne théorie de l’éther. Une formulation plus moderne, utilisant les équations de Maxwell, mais équiva- lente (!), est ensuite produite par Mie, puis complétée par Debye. La théorie 1. Diffusion d’ondes planes ........................................................................ AF 3 460 - 2 1.1 Hypothèses . .................................................................................................. 2 1.2 Ondes planes . ............................................................................................... 3 1.3 État de l’art. ................................................................................................... 3 1.4 Spécificité des faisceaux laser. .................................................................... 4 2. Description des faisceaux laser ............................................................ 4 2.1 Description élémentaire des faisceaux gaussiens. .................................... 4 2.2 Formulation de Davis. .................................................................................. 5 2.3 Autres faisceaux . .......................................................................................... 6 3. Description des particules ..................................................................... 6 4. Diffusion des faisceaux laser par des particules sphériques ....... 7 4.1 Le problème posé. ........................................................................................ 7 4.2 Stratégie de résolution et exemple de relations. ....................................... 7 4.3 Cas particuliers . ............................................................................................ 9 4.4 Calcul des coefficients de forme . ................................................................ 9 4.5 Diagrammes de diffusion . ........................................................................... 10 5. Diffusion des faisceaux laser par des cylindres infinis ................. 10 6. Applications diverses .............................................................................. 11 6.1 Pression de radiation . .................................................................................. 11 6.2 Réfractométrie d’arc-en-ciel . ....................................................................... 12 6.3 Imagerie . ....................................................................................................... 12 7. Technique du phase-Doppler ................................................................. 12 7.1 Principe fondamental de la technique. ....................................................... 12 7.2 Ambiguïté de trajectoire . ............................................................................. 13 7.3 Extensions. .................................................................................................... 14 8. Conclusion .................................................................................................. 14 Pour en savoir plus .......................................................................................... Doc. AF 3 460 L
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DIFFUSION DES FAISCEAUX LASER PAR DES PARTICULES ______________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. AF 3 460 - 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Sciences fondamentales résultante dite théorie de Mie, ou théorie de Lorenz-Mie (et ses variantes) constitue depuis lors une référence incontournable pour l’étude de la diffusion de la lumière (et autres ondes électromagnétiques) par des particules. Elle four- nit, en particulier, la théorie rigoureuse et complète de l’arc-en-ciel. D’autres théories, dites théories limites, peuvent être à la fois déduites comme cas particuliers de la théorie de Lorenz-Mie, ou établies indépendamment à par- tir de principes premiers spécifiques. Lorsque les objets diffusants sont petits devant la longueur d’onde, on retrouve la théorie de Rayleigh qui décrit le rayon- nement d’un dipôle excité. Au contraire, lorsque les objets sont grands devant la
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This note was uploaded on 11/25/2010 for the course PHYSICS 13269875 taught by Professor Beya during the Winter '10 term at Nevada State College.

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