INTERFÉRENCES LUMINEUSES

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

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.

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 :

a est l'amplitude de la vibration, ω = 2 π N = 2 π/T la pulsation, N la fréquence et T la période. Au point M d'abscisse z, la vibration est à l'instant t ce qu'elle était au point O au temps t − (z/V), si V est la vitesse de propagation. On aura donc :

Propagation d'une vibration lumineuse

Dessin : Propagation d'une vibration lumineuse

Dessin

Propagation d'une vibration lumineuse. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

VT = λn est la longueur d'onde de la vibration. En posant ϕ = 2 π zn, on peut écrire :

ϕ étant la différence de phase entre la vibration en M et la vibration en O.

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 = λV/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.

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 13 pages

Médias de l’article

Propagation d'une vibration lumineuse

Propagation d'une vibration lumineuse
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Franges de Young

Franges de Young
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Variations en lumière blanche

Variations en lumière blanche
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Variation de l'intensité

Variation de l'intensité
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Afficher les 19 médias de l'article


Écrit par :

  • : professeur honoraire de la faculté des sciences, université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie
  • : agrégé de sciences physiques, docteur ès sciences, maître de conférences à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

Classification

Autres références

«  INTERFÉRENCES LUMINEUSES  » est également traité dans :

COULEUR DES MINÉRAUX

  • Écrit par 
  • André JULG
  •  • 3 539 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Causes macro- et microscopiques de la couleur »  : […] L'homogénéité physique d'un échantillon joue toutefois un grand rôle. Ainsi, le sulfate de cuivre, qui est bleu, devient blanc une fois réduit en poudre. Ce changement complet de couleur provient du phénomène de diffusion de la lumière qui devient prépondérant quand la taille des grains est suffisamment petite. Le même phénomène se produit avec le marbre blanc de Paros, ou celui de Carrare, et av […] Lire la suite

DÉCOUVERTE DE L'HOLOGRAPHIE

  • Écrit par 
  • Pascal MARTIN
  •  • 216 mots
  •  • 1 média

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 permet l'élaboration d'images en trois dimensions, ou hologrammes, en utilisant des interférences lumineuses. Objet d'une publication […] Lire la suite

EXPÉRIENCE DE YOUNG

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 199 mots
  •  • 1 média

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 dans l'ombre du bord d'une carte à jouer éclairée par le Soleil, il propose une expérience qui montrera de fa […] Lire la suite

FABRY CHARLES (1867-1945)

  • Écrit par 
  • Jean-Paul MATHIEU
  •  • 545 mots

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 et en 1926 à l'École polytechnique. Il entra à l'Académie des sciences en 1924. Dans l'œuvre sc […] Lire la suite

HOLOGRAPHIE

  • Écrit par 
  • Pierre FLEURY, 
  • Michel HENRY
  •  • 5 742 mots
  •  • 10 médias

Divers cas d'intervention de l'optique cohérente ont été considérés dans les articles interférences lumineuses et lumière  - Diffraction, ainsi que dans l'article optique  - Images optiques. Pour les sources usuelles, dites « thermiques », la phase change de façon aléatoire, à des intervalles de temps très rapprochés, ce qui limite la cohérence temporelle entre ondes lumineuses issues d'un même p […] Lire la suite

LASERS

  • Écrit par 
  • Yves LECARPENTIER, 
  • Alain ORSZAG
  •  • 10 803 mots
  •  • 4 médias

Inventé en 1958 par les Américains Arthur L. Schawlow et Charles H. Townes et le Russe Nikolaï G. Bassov, le laser est un dispositif qui engendre des rayonnements particuliers grâce à une technique spéciale d'émission dite « stimulée », par opposition à celle des sources usuelles de lumière qui est « spontanée ». Ce terme est formé des initiales des mots anglais light amplification by stimul […] Lire la suite

LIPPMANN GABRIEL (1845-1921)

  • Écrit par 
  • Pierre MOYEN
  •  • 294 mots

Physicien français, Gabriel Lippmann, né le 16 août 1845 à Hollerich (Luxembourg), fait ses études à l'École normale supérieure, puis à Heidelberg et à Berlin. Sa thèse, Relations entre les phénomènes électriques et capillaires (1875), le conduit à fabriquer un électromètre capillaire extrêmement sensible. Nommé professeur à la Sorbonne et directeur du laboratoire de physique, il étudie la polari […] Lire la suite

LUMIÈRE

  • Écrit par 
  • Séverine MARTRENCHARD-BARRA
  •  • 6 171 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Les interférences lumineuses »  : […] Une des expériences clés de l'optique ondulatoire est l'expérience des fentes d'Young. Ce médecin anglais montra en 1804 que la superposition de deux lumières pouvait engendrer... de l'obscurité ! En éclairant avec une même source deux fentes disposées sur un cache, il observa sur un écran placé en aval une alternance de franges claires et sombres (fig. 2a ). Ce phénomène d'interférences s'expliq […] Lire la suite

MICROSCOPIE

  • Écrit par 
  • Christian COLLIEX, 
  • Jean DAVOUST, 
  • Étienne DELAIN, 
  • Pierre FLEURY, 
  • Georges NOMARSKI, 
  • Frank SALVAN, 
  • Jean-Paul THIÉRY
  •  • 19 715 mots
  •  • 15 médias

Dans le chapitre « Microscopie à contraste interférentiel »  : […] Dans ces microscopes, le contraste de l'image est obtenu par interférence entre deux faisceaux lumineux issus d'une même source. Ces deux faisceaux interagissent différemment avec l'objet avant d'être superposés et d'interférer au nivaux de l'image agrandie. Ce type d'appareil présente un double avantage : d'une part, il augmente le contraste des objets qui, en fond clair, sont très peu contrast […] Lire la suite

MOIRÉ FRANGES DE

  • Écrit par 
  • Josette CACHELOU
  •  • 241 mots

Une suite de bandes alternativement opaques et transparentes constitue un réseau d'amplitude. Superposons deux réseaux identiques à pas constant. Supposons que l'un de ces réseaux soit fixe et l'autre solidaire d'un élément mobile et que le mouvement ait lieu perpendiculairement à la direction des traits. Si la direction des traits de l'un des réseaux fait un angle α faible avec la direction des t […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Maurice FRANÇON, Michel HENRY, « INTERFÉRENCES LUMINEUSES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 06 mai 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/interferences-lumineuses/