HOLOGRAPHIE

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Dennis Gabor recevant le prix Nobel

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Dennis Gabor

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Hologramme : fonctionnement

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Enregistrement et restitution d'une image

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Cohérence en optique

Sauf cas exceptionnels (émission stimulée des lasers, cf. lasers), la production de lumière par les atomes ou molécules se fait sous forme de trains d'ondes relativement brefs se succédant avec variation aléatoire de phase.

Ces sources permettent d'observer des interférences en utilisant des faisceaux issus d'un même point, divisés par exemple à l'aide d'une lame semi-transparente et semi-réfléchissante, ou encore grâce à une double réfraction, puis superposés après qu'ils ont parcouru des chemins différents.

Lorsque deux ondes monochromatiques, de même période, d'amplitudes S1 et S2 (S1 ≥ S2) et de phases ϕ1 et ϕ2, vibrant suivant la même direction, parviennent en un même point, au même instant, leur addition se fait vectoriellement, l'amplitude résultante variant selon la valeur de ϕ1 − ϕ2 : elle atteint S1 + S2 là où il y a accord de phase, et tombe à S1 − S2 là où il y a opposition de phase. Les phénomènes d'interférences qui en résultent sont stables tant que l'écart ϕ1 − ϕ2 n'est pas modifié : la lumière est cohérente dans la mesure où cette condition est satisfaite.

Ces interférences ne se produisent que pendant les intervalles de temps où les trains d'ondes arrivent simultanément, ce qui suppose que la différence de marche entre eux (nd, où n est l'indice de réfraction du milieu et d la distance parcourue dans ce milieu) est inférieure à leur longueur L. Cette longueur et, par suite, la durée de passage τ = L/c caractérisent donc la cohérence temporelle, dite aussi longitudinale, de la lumière utilisée (celle-ci est complètement incohérente dès que nd dépasse L). Les interférences, lorsqu'elles existent, se succèdent à la même place et sont donc perceptibles. Une source n'est jamais réduite à un point, mais, si elle est assez petite, ses divers atomes ou molécules donnent encore lieu à des effets d'interférences, qui se superposent sans se brouiller. L'étendue au-delà de laquelle il n'en est plus ainsi limite sa cohérence spatiale, dite aussi transversale.

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Écrit par :

  • : directeur honoraire de l'Institut d'optique théorique et appliquée de Paris, professeur honoraire au Conservatoire national des arts et métiers
  • : agrégé de sciences physiques, docteur ès sciences, maître de conférences à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

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Pour citer l’article

Pierre FLEURY, Michel HENRY, « HOLOGRAPHIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 21 septembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/holographie/