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INTERFÉRENCES LUMINEUSES

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Interférences à ondes multiples

Dans les phénomènes étudiés précédemment, on n'a considéré que les interférences produites par deux ondes provenant d'un même point de la source et présentant une certaine différence de marche. On n'a pas tenu compte des ondes multiples qui se produisent, négligeables en général par suite du faible pouvoir réflecteur de la lame. Si l'on donne à la lame un pouvoir réflecteur élevé, on ne peut plus négliger ces ondes multiples, et nous allons étudier maintenant les phénomènes qu'elles produisent. Quelques définitions sont d'abord nécessaires.

On appelle facteur de réflexion ou pouvoir réflecteur d'une surface le rapport R de l'énergie réfléchie à l'énergie incidente ; il est toujours inférieur à 1. De même on appelle facteur de transmission le rapport T de l'énergie transmise à l'énergie incidente.

Lorsque les milieux sont transparents, toute l'énergie incidente se retrouve dans l'énergie réfléchie et l'énergie transmise. La conservation de l'énergie permet d'écrire :

Dans le cas de la réflexion métallique, une partie D de l'énergie est perdue par absorption. On a :

Lame à faces parallèles. Franges par transmission

Franges par transmission - crédits : Encyclopædia Universalis France

Franges par transmission

Considérons deux surfaces semi-réfléchissantes parallèles AB et A′B′ identiques. Un rayon incident SI1 donne naissance à toute une série de rayons réfléchis J1I2, I2J2, J2I3, etc., et il sort du système formé par AB et A′B′ un faisceau de rayons parallèles (1), (2), (3), etc., qui peuvent interférer à l'infini. On observe donc les phénomènes dans le plan focal F d'une lentille O comme dans le cas des franges à l'infini à deux ondes. Posons :

L'intensité au point M du plan focal est donnée par la formule d'Airy :

Formule d'Airy - crédits : Encyclopædia Universalis France

Formule d'Airy

Il y aura un anneau brillant au point M si sin2 (ϕ/2) = 0, c'est-à-dire si ϕ = 2 K π. La figure montre les variations de I en fonction de ϕ. Les courbes 1, 2, 3 ont été construites pour des valeurs croissantes de R. Si R est très élevé, les franges apparaissent sous la forme d'anneaux brillants très fins se détachant sur un fond presque noir. Si K est le nombre des anneaux que l'on voit entre F et M, on a :

cette formule donne, par exemple, le rayon angulaire i du K-ième anneau brillant, si l'on a un minimum de lumière en F.

Interféromètre de Fabry-Pérot

Interféromètre de Fabry-Perot - crédits : Encyclopædia Universalis France

Interféromètre de Fabry-Perot

L' interféromètre de Fabry-Pérot se compose de deux lames épaisses en verre dont la distance est réglable. Les faces en regard AB et A′B′ ont un fort pouvoir réflecteur. On donne une forme légèrement prismatique aux deux lames de façon que les anneaux créés par les deux autres faces soient rejetés hors du champ. On observe alors, au moyen d'une lunette V visant à l'infini, les anneaux à l'infini produits par la lame d'air comprise entre AB et A′B′. Si l'on dispose d'une source S de petites dimensions, il est commode de projeter son image S′ près de la pupille d'entrée de la lunette au moyen d'un objectif O. L'interféromètre est placé devant l'objectif de la lunette.

Filtres interférentiels

Éclairons un interféromètre de Fabry-Pérot en faisceau parallèle. Utilisons une source de lumière blanche et analysons au spectroscope le faisceau émergent. D'après la relation (27), pour les longueurs d'onde correspondant à sin2 (ϕ/2) = 0, l'intensité est maximale ; en dehors des valeurs de λ ainsi définies, la lumière n'est pratiquement pas transmise. On observe donc un spectre cannelé formé de fines cannelures brillantes se détachant sur un fond presque noir. Les cannelures sont d'autant plus étroites que les faces de l'étalon interférentiel de Fabry-Pérot ont un pouvoir réflecteur plus élevé. En donnant à l'étalon une épaisseur convenable, on peut ne laisser passer qu'une seule cannelure brillante dans[...]

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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

Pour citer cet article

Maurice FRANÇON et Michel HENRY. INTERFÉRENCES LUMINEUSES [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Article mis en ligne le et modifié le 14/03/2009

Médias

Propagation d'une vibration lumineuse - crédits : Encyclopædia Universalis France

Propagation d'une vibration lumineuse

Franges de Young - crédits : Encyclopædia Universalis France

Franges de Young

Variations en lumière blanche - crédits : Encyclopædia Universalis France

Variations en lumière blanche

Autres références

  • COULEUR DES MINÉRAUX

    • Écrit par
    • 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
    • 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...

  • EXPÉRIENCE DE YOUNG

    • Écrit par
    • 200 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...

  • FABRY CHARLES (1867-1945)

    • Écrit par
    • 547 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...

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