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La reflectivite de la lumiere sur une surface est un phenomene bien connu et provoque par le changement d’indice de refraction au passage a travers l’interface. Deja en 1675, Newton avait observe que la couleur d’une couche mince de film de savon illumine par un faisceau parallele de lumiere blanche, pouvait etre utilisepour estimer l’epaisseur de la couche. Les couleurs produites sont le resultat de l’interference entre la lumiere reflechie en dessous et au-dessus des surfaces de la couche. L’interference optique est utilisee encore aujourd’hui pour mesurer l’epaisseur de couches sur des surfaces. Dans les annees 20, des experiences menees par Compton ont demontre que la reflexion des rayons X est gouvernee par les memes lois de la reflexion de la lumiere avec des indices de refraction dependant du nombre d’electrons par unite de volume. En 1944, Fermi et Zinn demontraient pour la premiare fois la reflectivite de neutrons [1]. Encore une fois, les memes equations fondamentales de la reflectivite optique sont suivies, mais les indices de refraction dependent non seulement du nombre de noyaux des atomes mais aussi de leur pouvoir de diffusion. Une quantite appelee « longueur de diffusion » peut etre definie pour chaque noyau et indique son habilite a diffuser les neutrons. L’indice de refraction d’un materiel depend de la longueur de diffusion des noyaux qui le composent. Comme dans le cas de la lumiere, la reflexion totale peut se produire quand les neutrons traversent deux milieux avec une difference d’indices de refraction positive. Les indices de refraction de la plupart de la matiere condensee etant inferieurs a ceux de l’air ou du vide, la reflexion totale interne est observee plus couramment que la reflexion totale externe observee avec la lumiere. L’angle critique de reflexion totale est tel que la reflectivite de neutrons d’une longueur d’onde donnee a partir d’une interface vaut un aux angles inferieurs et decroit tres rapidement aux grands angles. Fermi et Zinn [1] avaient observe la reflexion totale des neutrons thermiques au-dessous de l’angle critique. L’indice de refraction pour les neutrons depend de la composition et des longueurs de diffusion du materiel. Par consequent, la mesure de l’angle critique de reflexion totale a constitue une methode importante pour determiner les longueurs de diffusion des noyaux. Pendant longtemps, la reflectivite des neutrons a ete utilise e non seulement pour le transport des neutrons thermiques dans les guides de neutrons, mais aussi pour ces determinations, meme si la presence d’inhomogeneites aux interfaces reduisait la precision des mesures. Ces vingt dernieres annees, des methodes plus precises ont ete developpees pour mesurer les longueurs de diffusion, et la reflectivite des neutrons est devenue une technique puissante pour etudier les inhomogeneites a travers les interfaces memes, inhomogeneites dues soit a la composition [2] soit a la magnetisation [3]. Tout comme dans le cas de la lumiere, le phenomene d’interferences peut se produire entre les ondes reflechies en dessus et au-dessous d’une couche, ce qui provoque la formation de franges d’interferences dans le profil de reflectivite. Pour les etudes aux interfaces, la reflectivite des neutrons offre plusieurs avantages par rapport a des techniques plus traditionnelles ou aux rayons X . En effet, a cause des petites longueurs d’onde des neutrons, la technique a une resolution de l’ordre de la fraction de nanometre. Elle ne provoque pas l’endommagement des echantillons, et peut etre utiliseepour etudier des interfaces cachees, qui peuvent tres difficilement etre etudiees avec d’autres techniques. Elle presente aussi l’avantage de permettre l’utilisation de la substitution isotopique pour atteindre des grands contrastes de densites de longueur de diffusion. Cette methode sera illustree dans les nombreux exemples detaillesdans plusieurs chapitres de

Introduction à la réflectivité de neutrons : potentialités pour les études de surfaces de systèmes magnétiques et en matière molle