Études expérimentale et théorique de la diffusion du rayonnement infrarouge par des surfaces rugueuses

Theoretical and experimental studies of the scattering of infrared radiation by rough surfaces

• Auteur / Autrice : Jean-Jacques Greffet
• Direction : Magdeleine Huetz-Aubert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1988
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réflectance

Rugosité

Diffraction

Rayonnement infrarouge

Mots clés libres

Réflectivité bidirectionnelle

Résumé

Nous décrivons un montage automatisé destiné à mesurer la réflectivité bidirectionnelle. Les mesures peuvent être faites en réflexion et en transmission pour tout état de polarisation. Nous présentons plusieurs résultats typiques obtenus avec différents types de diffuseurs. Nous abordons ensuite la mesure de l'émissivité monochromatique directionnelle à partir des mesures de réflectivité. Des mesures de diffusion à 10,6 μm par des défauts cylindriques de géométrie contrôlée et de taille comparable à la longueur d'onde sont présentées afin de tester les calculs théoriques. Deux approches théoriques sont développées. La première concerne la diffusion d'ondes électromagnétiques vectorielles par une surface rugueuse séparant deux milieux décrits par leur constante diélectrique complexe. Cette approche repose sur l'hypothèse de Rayleigh et sur le théorème d'extinction. Nous obtenons une nouvelle équation intégrale reliant les composantes spectrales des champs incidents et transmis qui généralise les "équations réduites de Rayleigh" au cas 3D et pour tout type de polarisation. Différentes solutions de cette équation sont étudiées et illustrées par des expériences numériques. En particulier, nous obtenons une solution en série itérative qui présente des propriétés de convergence intéressantes et s'avère plus rapide que les méthodes disponibles jusqu'ici. La seconde approche théorique traite la diffusion d'une onde de polarisation s par un obstacle 2D non-périodique et inhomogène" placé au voisinage d’une interface. Nous utilisons une approche intégrale et la technique des moments pour résoudre le problème. Nos expériences numériques permettent de retrouver des résultats publiés précédemment Plusieurs tests utilisant le théorème de réciprocité et de le théorème optique sont utilisés pour contrôler la précision de la solution. Dans le dernier chapitre, nous montrons qu'il y a un très bon accord entre les résultats expérimentaux et les résultats théoriques de la deuxième approche. Nous montrons également qu'il y a un bon accord entre les deux approches théoriques.