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 :
- un point situé à une distance c.t du plan P ne recevra que le front d'une seule onde sphérique (celle émise par le point de P le plus proche à l'instant 0), chaque point situé sur ce plan parallèle aura donc une amplitude positive ;
- un point situé au-delà de cette distance n'a pas encore reçu l'onde, et a donc une amplitude nulle ;
- un point situé en-deça de cette distance reçoit des ondes produites par de nombreux points de P (les "côtés" des ondes sphériques), mais toutes les ondes ont un déphasage différent, donc les amplitudes s'annulent.
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.