Volume 17, octobre 2000, pp. 55-100.


Les étudiants, la diffraction de Fraunhofer et la formation des images en éclairage cohérent

Students, the Fraunhofer diffraction and the coherent illumination optical imaging


Laurence MAURINES

IUFM de Créteil
LDPES, Université Denis Diderot Paris 7, case 7086
2 Place Jussieu, 75251 Paris cedex 05, France

Résumé

Cette recherche analyse comment les étudiants interprètent le schéma utilisé dans l'étude de la diffraction de Fraunhofer et envisagent la formation des images dans des situations relevant de l'optique physique. Elle confirme leur tendance à employer un raisonnement de nature « géométrique » dans une situation ondulatoire. Ce raisonnement entraîne que l'image d'une source ponctuelle à l'infini est située derrière le plan focal image de la lentille lorsque la diffraction ne peut être négligée, que les images de la source et d'un objet transparent éclairé n'existent pas simultanément ou sont confondues. Elle révèle de plus une tendance à considérer qu'il n'y a pas d'image en présence de diffraction.

Mots clés : raisonnement commun, université, image, diffraction, éclairage cohérent.

Abstract

This research analyses the ways students consider the ray diagram used in Fraunhofer diffraction and cope with the formation of images in situations where wave optics need to be used. It validates the hypothesis concerning the students' tendency to reason in a wave situation as if it was a geometric situation. Consequently, the image of a point source located at infinity is placed behind the image focus of the lens when diffraction has to be considered, the images of the source and of an illuminated transparent object cannot exist simultaneously or are confused. A tendency to consider that diffraction and optical imaging are two separate phenomena is revealed.

Key words : common reasoning, university, image, diffraction, coherent illumination.



Resumen

Esta investigación analiza cómo los estudiantes interpretan el esquema utilizado en el estudio de la difracción de Fraunhofer y conciben la formación de las imágenes en situaciones relevantes de la óptica física. La misma confirma su tendencia a emplear un razonamiento de naturaleza " geométrica " dentro de una situación ondulatoria. Este razonamiento deduce que la imagen de una fuente puntual en el infinito, está situada detrás del plano focal de la imagen de la lente cuando la difracción no puede ser despreciada, y que las imágenes de la fuente y de un objeto transparente iluminada, no existen simultáneamente o están confundidos. Además revela una tendencia a considerar que no hay imagen en presencia de difracción.

Palabras claves : razonamiento común, universidad, imagen, difracción, iluminación coherente.