Est-ce que la diffraction rend l'ombre d'un arbre floue

La diffraction n'est pas ce qui rend l'ombre d'un arbre floue. Les ombres des arbres, bâtiments, et d'autres objets extérieurs sont rendus flous par le fait que le soleil est une source lumineuse étendue. Bien que la diffraction puisse rendre les ombres floues, pour les objets de taille humaine aux longueurs d'onde visibles de la lumière, la diffraction de la lumière est faible.

Regardez attentivement l'ombre d'un arbre projetée sur l'herbe, ta main jetée sur le trottoir, ou une clôture jetée sur un mur éloigné. Chaque ombre a la forme générale de l'objet projetant l'ombre, mais les bords des ombres ne sont pas nets. Plutôt, les bords de l'ombre sont flous ou flous. Plus l'ombre est éloignée de l'objet créant l'ombre, plus l'ombre devient floue. Par exemple, éloignez votre main de son ombre sur le trottoir, et l'ombre devient plus une goutte. Si la lumière ne voyageait qu'en lignes parfaitement droites et il n'y avait que des sources ponctuelles de lumière, toutes les ombres seraient parfaitement nettes car la lumière atteindrait un point et n'atteindrait pas un point juste à côté. Il y a donc deux effets qui brouillent les ombres: 1) la lumière ne voyage pas seulement en ligne droite, mais peut se plier dans les coins (“diffraction”), et 2) la lumière ne vient pas seulement de sources ponctuelles.

Le soleil n'est pas une source de lumière ponctuelle. Plutôt, le soleil a une forme étendue avec une largeur finie. La lumière générée par le soleil émane de différents points de l'espace le long de la surface du soleil. Ce concept peut être mieux compris en regardant le schéma ci-dessous. La lumière d'un côté du soleil peut atteindre les zones qui sont ombragées par la lumière de l'autre côté du soleil. De même, la lumière de l'autre côté du soleil peut atteindre les zones qui sont ombragées par d'autres rayons lumineux. La lumière d'un objet étendu est capable de pénétrer dans la zone d'ombre car la lumière provient de différents points le long du soleil. Si l'objet d'ombre est suffisamment proche de la surface sur laquelle l'ombre est projetée (par exemple. le sol), il y a une zone d'ombre où aucune lumière du soleil ne peut atteindre. Cet intérieur, la région la plus sombre de l'ombre est appelée la “ombre”. (Le mot “ombre” vient du latin et signifie “ombre”. C'est aussi la racine du mot “parapluie”, qui vous protège du soleil ou de la pluie. Ce lien entre les deux mots peut vous aider à vous souvenir de ce que “ombre” veux dire.) L'extérieur, la région la plus claire de l'ombre est la zone où une partie de la lumière du soleil peut atteindre, rendre l'ombre plus claire. Cette partie plus claire de l'ombre est appelée la “pénombre”. (Le mot “pénombre” vient de racines latines qui signifient “presque ombre”, semblable à la façon dont le mot “péninsule” vient des racines qui signifie “presqu'ile”.) Comme vous allez vers les régions extérieures du penumbra, de plus en plus de lumière du soleil est en mesure d'atteindre le sol, et l'ombre devient plus léger et plus léger. Chaque objet éclairé par le soleil peut jeter une ombre avec un Umbra et un penumbra comme des objets astronomiques peuvent.

Les bords flous des ombres de tous les jours sont causées par les sources lumineuses étant des objets étendus. La lumière provenant de différentes parties de la source est capable de voyager dans la zone d'ombre car elle émane de différents points de l'espace. Le plus sombre, partie intérieure de l'ombre où aucune lumière ne peut atteindre est appelée la “ombre”. Le briquet, partie extérieure de l'ombre, où un peu de lumière peut atteindre s'appelle le “pénombre”. Les parties où toute la lumière peut atteindre ne sont pas ombragées. Objets du quotidien éclairés par la lumière du soleil, comme les arbres et les clôtures, peut projeter des ombres composées d'une ombre et d'une pénombre tout comme les objets astronomiques. Notez que cette image n'est qu'un diagramme schématique et rien n'est à l'échelle. Image Domaine public, la source: Christopher S. Baird.

Il est intéressant de, si une source lumineuse est plus étendue dans un sens que dans l'autre, alors les ombres associées à cette source lumineuse seront plus floues dans un sens que dans l'autre. Par exemple, regardez attentivement l'ombre de votre main dans une pièce la nuit avec un seul, longue, ampoule fluorescente allumée. Tenir la main dans une direction, le bout de vos doigts dans l'ombre sera pointu tandis que les côtés de vos doigts seront flous. Maintenant, tourne ta main à quatre-vingt-dix degrés, et le bout des doigts deviendra flou tandis que les côtés des doigts deviendront tranchants. De même, le soleil peut aussi causer cet effet. Juste avant le coucher du soleil, la lumière du soleil est écrasée dans un disque aplati par la réfraction atmosphérique. La lumière du soleil près du coucher du soleil agit donc comme si elle provenait d'une source lumineuse plus étendue dans le sens horizontal que dans le sens vertical. En regardant de près l'ombre de votre main près du coucher du soleil, vous pouvez voir qu'il est plus flou dans le sens horizontal que dans le sens vertical, prouver que la nature floue des ombres quotidiennes est causée par le soleil étant une source étendue.

La diffraction peut également rendre les ombres floues, mais l'effet est plus rare dans la vie de tous les jours (énoncé plus attentivement: la diffraction elle-même est courante dans la vie quotidienne, mais la diffraction provoquant le flou des bords d'ombre est moins courante). La diffraction est un effet de vague où les vagues sont capables de se plier autour des coins des obstructions. Tout d'abord, la diffraction est un effet faible qui dépend de la longueur d'onde de la lumière. La longueur d'onde de la lumière visible est de l'ordre de quelques centaines de nanomètres. Par conséquent, diffraction de bord simple, comme cela rendrait les bords de l'ombre flous, ça se passe à très petite échelle. Les effets de diffraction peuvent être amplifiés si de très petites structures sont utilisées, tels que les réseaux de diffraction ou les gouttelettes de brouillard. Mais à ce moment-là, vous ne produisez plus vraiment d'ombres, mais produisent des motifs de diffraction complexes. En ce qui concerne les ombres, les effets de diffraction des objets du quotidien sur la lumière visible sont largement trop faibles pour être remarqués. Deuxièmement, la diffraction est un effet cohérent qui nécessite généralement un faisceau presque monochromatique tel qu'un faisceau laser pour devenir significatif. La lumière du soleil contient de nombreuses couleurs qui diffractent toutes différemment, de sorte que l'effet net, en ce qui concerne les ombres, c'est que les effets de diffraction s'effacent les uns les autres.

Crédit:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2014/07/02/how-does-diffraction-make-a-trees-shadow-blurry/