OPTIQUEOptique cohérente

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Émission de la lumière

Nous pouvons donner la définition suivante de la cohérence : « Deux ondes lumineuses sont dites mutuellement cohérentes si elles donnent naissance à une figure d'interférences assez stable pour être détectée. »

Par extension, nous parlons d'un faisceau de lumière cohérente, s'il est séparable en deux ondes mutuellement cohérentes. À l'opposé, deux ondes qui ne peuvent pas donner naissance à des interférences stables sont dites incohérentes entre elles. Il est bon de noter tout de suite le flou de la définition, flou qui se borne en fait à constater un phénomène bien banal : la variation de qualité d'une figure d'interférences à la suivante ou, si l'on préfère, l'existence de « bonnes » ou de « médiocres » franges d'interférence. La cohérence se manifeste à des degrés divers, passant continûment de l'incohérence totale à la cohérence parfaite.

Pour préciser la notion de cohérence, et voir dans quelles conditions une source de lumière émet des ondes cohérentes, nous devons revenir sur le processus d'émission par les milieux matériels. Dans les sources usuelles, dites sources thermiques, le mode dominant est l'émission spontanée. Les électrons périphériques des atomes sont portés à des niveaux d'énergie élevés, par absorption d'énergie thermique ou électrique. Revenant à un niveau inférieur, ils restituent l'énergie sous forme d'un train d'ondes de courte durée, de l'ordre de la nanoseconde (10-9 s). Le point important pour ce qui nous occupe est l'indépendance des trains d'ondes successifs : d'un atome à l'autre, et même d'un train à l'autre, pour un atome déterminé, l'émission est entièrement aléatoire.

Dans les lasers, par contre, le mode dominant est l'émission induite, ou stimulée. Un atome excité absorbe un train d'ondes et en réémet deux, de même fréquence, de même phase et de même direction. Ce mode d'émission peut être aussi considéré comme une amplification de la lumière, et nous verrons un peu plus loin que ces caractéristiques sont précisément celles qui assure [...]


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Laser

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Cohérence temporelle

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Cohérence spatiale

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Interféromètre stellaire de Michelson, 2

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  • : 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

Michel HENRY, « OPTIQUE - Optique cohérente », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 octobre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/optique-optique-coherente/