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INTERFÉRENCES LUMINEUSES

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Interférométrie par granularité (« speckle »)

La granularité

Double granularité - crédits : Encyclopædia Universalis France

Double granularité

Faisons traverser un verre dépoli par une onde lumineuse cohérente (ou réfléchissons-la par une surface rugueuse). Chaque point du verre dépoli se comporte, d'après le principe de Huygens-Fresnel, comme une source secondaire de lumière. Les vibrations issues de ces sources peuvent interférer, mais la traversée du dépoli leur a communiqué des différences de marche variant au hasard. La figure d'interférence observée est elle aussi aléatoire. Elle est constituée de points lumineux sur fond sombre car la probabilité d'une interférence constructive est assez faible. Cette structure particulière porte le nom de granularité, ou bien celui de « speckle », d'origine anglo-saxonne.

Il est possible d'enregistrer la granularité sur une plaque photographique à grain fin. Après traitement, celle-ci se comporte comme un verre dépoli. Il est ainsi possible d'engendrer des figures de granularité rigoureusement identiques, ce qui est souvent commode.

Expérience de Burch et Tokarski

C'est l'expérience fondamentale de l'interférométrie par granularité, dont dérivent toutes les applications. À l'aide d'un faisceau laser et d'un diffuseur, formons une figure de granularité sur une plaque photographique. Après enregistrement et sans rien changer d'autre au montage, déplaçons latéralement la plaque d'une distance d de l'ordre d'une fraction de millimètre, puis enregistrons à nouveau la granularité. Après traitement, la plaque montre une double granularité dont les grains homologues sont distants de d.

Éclairons cette plaque par un faisceau de lumière parallèle. À l'infini ou, ce qui revient au même, dans le plan focal image d'un objectif nous observons des franges d'interférences à deux ondes. Comment interpréter ces franges ? Chaque paire de grains se comporte comme deux trous de Young et donne naissance à des franges. Les couples de grains étant similaires, les franges sont identiques, et se superposent exactement. En outre, les paires étant réparties aléatoirement dans le plan de la plaque, tout se passe comme si les ondes qu'ils émettent étaient incohérentes ; les divers systèmes de franges se superposent en intensité.

Il résulte des relations (10) et (11) que l'interfrange est donné par i = λf /d où λ est la longueur d'onde de la lumière utilisée, f la distance focale de l'objectif et d le déplacement de la plaque photographique. Par ailleurs, ces relations supposent que les deux grains d'une paire sont identiques ; s'il n'en est pas ainsi, les franges existent toujours mais leur contraste est réduit. Les deux granularités sont dites décorrélées. Bien entendu, il est possible de remplacer le déplacement de la plaque photographique par l'action d'un système optique convenable dédoublant chacun des grains, sans modifier les résultats précédents.

L'interférométrie par granularité a donc pour objet l'obtention de franges d'interférences dont l'orientation, le pas et le contraste fourniront des informations sur la modification de granularité qui leur a donné naissance. Quelques exemples vont nous permettre d'illustrer cette méthode.

Mesure de déplacements et de déformations

L'application la plus immédiate de l'expérience de Burch et Tokarski est la mesure des déplacements : l'orientation et le pas des franges fournissent immédiatement la direction et l'amplitude du déplacement de la plaque photographique. Les résultats précédents restent valables si l'on forme la figure de granularité sur un objet que l'on photographie ensuite. Une double exposition permet de mesurer le déplacement ou la déformation subis par l'objet entre les deux poses. Cette méthode est très sensible, évite tout contact avec l'objet et permet éventuellement une[...]

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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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