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
Médias
Propagation d'une vibration lumineuse
Encyclopædia Universalis France
Franges de Young
Encyclopædia Universalis France
Variations en lumière blanche
Encyclopædia Universalis France
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