INTERFÉRENCES LUMINEUSES
Lorsqu'on éclaire un plan matériel par deux sources ponctuelles, le phénomène observé ne résulte pas toujours de la superposition des intensités lumineuses émises par les deux sources. Si elles émettent des vibrations parallèles et monochromatiques, on peut avoir théoriquement deux sortes de phénomènes suivant que les vibrations ont des fréquences différentes ou la même fréquence. Dans le premier cas se produisent des battements optiques, qui peuvent être détectés si les fréquences sont peu différentes, et que l'on perçoit alors dans le domaine des ondes radio. Dans le second cas, les deux sources monochromatiques qui émettent des vibrations parallèles de même fréquence donnent lieu à des phénomènes d'interférences ; dans certaines régions du plan d'observation, les vibrations sont en phase et les amplitudes s'ajoutent : il y a maximum de lumière ; dans d'autres régions, les vibrations sont en opposition de phase et les amplitudes se retranchent : il y a minimum de lumière.
Il est impossible d'observer des interférences avec deux sources lumineuses ordinaires distinctes. Deux lasers différents peuvent interférer en principe, mais les expériences sont très difficiles à réaliser. On utilise pratiquement dans tous les cas une source unique et un système interférentiel qui divise l'onde incidente en deux ou plusieurs ondes ; après avoir parcouru des chemins différents, ces ondes se superposent en donnant des interférences.
Principe des interférences
Vibrations lumineuses
Augustin Fresnel a été le premier à expliquer les phénomènes de l'optique physique en admettant que la lumière est constituée par des vibrations transversales ; il assimilait les vibrations lumineuses aux vibrations élastiques transversales des solides. Cette dernière hypothèse aboutit à de nombreuses contradictions qui ont conduit à remplacer la théorie mécanique de Fresnel par la théorie électromagnétique de Maxwell. Dans celle-ci la lumière apparaît comme due à la propagation simultanée d'un champ électrique et d'un champ magnétique, les vibrations du champ électrique représentant la vibration lumineuse dans l'espace où se propage la lumière.
Propagation d'une vibration lumineuse
Encyclopædia Universalis France
Une vibration lumineuse en un point de l'espace est représentée par un vecteur ayant ce point pour origine : l'extrémité de ce vecteur décrit une certaine courbe dans un plan perpendiculaire à la direction de propagation, et sa projection sur un axe de ce plan est une fonction périodique du temps. La fonction périodique la plus simple est la fonction sinusoïdale, et l'on représentera la vibration lumineuse par une fonction sinusoïdale du temps. Elle pourra s'écrire, à l'origine du temps :
VT = λn est la longueur d'onde de la vibration. En posant ϕ = 2 π z/λn, on peut écrire :
La longueur d'onde λn est caractéristique d'une radiation donnée dans un milieu déterminé. Si une même radiation change de milieu, sa fréquence reste fixe, mais sa longueur d'onde varie. On caractérise souvent les radiations par leur longueur d'onde dans le vide λc = c/N avec c = 3 . 108 m/s. Dans un milieu d'indice de réfraction n où se propage la vibration de fréquence N, sa longueur d'onde sera λn = V/N = λc V/c = λc/n. L'indice n étant toujours plus grand que 1, les longueurs d'onde sont plus courtes dans les milieux matériels que dans le vide.
La relation précédente s'écrit :
Le produit[...]
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Écrit par
- Maurice FRANÇON : professeur honoraire de la faculté des sciences, université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie
- Michel HENRY : agrégé de sciences physiques, docteur ès sciences, maître de conférences à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie
Classification
Pour citer cet article
Maurice FRANÇON et Michel HENRY. INTERFÉRENCES LUMINEUSES [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
Propagation d'une vibration lumineuse
Encyclopædia Universalis France
Franges de Young
Encyclopædia Universalis France
Variation de l'intensité
Encyclopædia Universalis France
Autres références
-
COULEUR DES MINÉRAUX
- Écrit par André JULG
- 3 516 mots
- 3 médias
...(ClK, ClNa), qui doit sa couleur rouge à de petits cristaux de Fe2O3. Des impuretés de plus grande taille de forme aciculaire peuvent aussi produire des phénomènes d'interférence et de diffraction. Dans l'œil-de-faucon ou l'œil-de-tigre, ce sont de fines aiguilles de crocidolite (sorte d'... -
DÉCOUVERTE DE L'HOLOGRAPHIE
- Écrit par Pascal MARTIN
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Alors qu'il s'efforçait d'améliorer la qualité des microscopes électroniques en privilégiant la phase et non l'amplitude de l'onde, Dennis Gabor (1900-1979) découvre le principe de l'holographie, ce qui lui vaudra le prix Nobel de physique en 1971. Cette technique...
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EXPÉRIENCE DE YOUNG
- Écrit par Bernard PIRE
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Le médecin et physicien anglais Thomas Young (1773-1829) s'intéressa particulièrement au problème de la nature de la lumière dont il disait qu'il pouvait nous aider à comprendre la nature de nos sensations et la constitution de l'Univers en général. En 1803, après avoir observé des franges...
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FABRY CHARLES (1867-1945)
- Écrit par Jean-Paul MATHIEU
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Physicien français né à Marseille et mort à Paris, Charles Fabry entra à l'École polytechnique à dix-huit ans. Il s'orienta ensuite vers l'enseignement secondaire, puis, son doctorat obtenu, fut nommé à la faculté des sciences de Marseille en 1894. En 1921, il occupa une chaire de physique à la Sorbonne...
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Voir aussi
- PHASE DIFFÉRENCE DE
- ONDE ou RAYONNEMENT ÉLECTROMAGNÉTIQUE
- CHAMP ÉLECTRIQUE
- CHAMP MAGNÉTIQUE
- INDICE DE RÉFRACTION
- MICROSCOPIE À CONTRASTE INTERFÉRENTIEL
- CHEMIN OPTIQUE
- ÉCLAIRAGE INCOHÉRENT
- FILTRAGE OPTIQUE
- INTERFÉROMÉTRIE
- IMAGES OPTIQUES
- LUMIÈRE BLANCHE
- ÉMISSION, physique
- RÉFLEXION & RÉFRACTION DE LA LUMIÈRE
- RAYONS LUMINEUX
- MIROIR
- ANALYSEUR, optique
- DIFFÉRENCE DE MARCHE
- COIN D'AIR, optique
- AIRY FORMULE D'
- FRANGES D'INTERFÉRENCE
- NOMBRE D'ONDES
- NEWTON TEINTES DE
- NEWTON ANNEAUX DE
- MICHELSON INTERFÉROMÈTRE DE
- FABRY-PÉROT INTERFÉROMÈTRE DE
- LAME À FACES PARALLÈLES
- YOUNG FRANGES DE
- POLARISEUR, optique
- POUVOIR RÉFLECTEUR
- TRANSMISSION, optique
- TRANSMISSION FACTEUR DE
- LAME SÉPARATRICE
- SPECTRE CANNELÉ
- CONTRASTE INTERFÉRENTIEL
- MACH-ZEHNDER INTERFÉROMÈTRE DE
- SOURCES, optique
- MICROSCOPES
- COUCHES MINCES, physique
- GRANULARITÉ, optique
- LAMES BIRÉFRINGENTES
- MONOCHROMATIQUE LUMIÈRE
- COMPENSATRICE LAME
- BURCH & TOKASKI EXPÉRIENCE DE
- VIBRATIONS LUMINEUSES
- FAISCEAUX, optique
- TRAIN D'ONDES
- IMAGES TRAITEMENT D'
- MESURES OPTIQUES
- VERRES OPTIQUES
