Interférence optique

L'interférence optique est la redistribution de l'intensité lumineuse qui résulte de la superposition d'ondes cohérentes, produisant des franges brillantes et sombres déterminées par leur phase relative.

Definition

Le phénomène par lequel l'intensité d'ondes lumineuses cohérentes superposées varie en fonction de la position selon leur différence de phase, produisant des maxima là où les ondes se renforcent et des minima là où elles s'annulent.

Scope

Ce thème aborde la superposition de deux ondes lumineuses cohérentes ou plus et les figures de franges résultantes. Il inclut l'expérience des fentes de Young, les montages à division du front d'onde et à division d'amplitude, la dépendance de la position et de l'espacement des franges par rapport à la différence de chemin optique et à la longueur d'onde, l'interférence à faisceaux multiples et ses franges fines, ainsi que la relation entre la visibilité des franges et la cohérence. Il traite des conditions d'interférence constructive et destructive et de la conservation de l'énergie par redistribution plutôt que par perte.

Core questions

• Quelles conditions sur la phase produisent des franges d'interférence brillantes et sombres ?
• Comment l'espacement des franges dépend-il de la géométrie et de la longueur d'onde ?
• Comment l'interférence est-elle produite par division du front d'onde par opposition à la division d'amplitude ?
• Comment l'interférence à faisceaux multiples affine-t-elle les franges ?

Key concepts

• différence de phase
• différence de chemin optique
• interférence constructive et destructive
• espacement des franges
• visibilité des franges
• division du front d'onde
• division d'amplitude
• interférence de Fabry-Perot

Key theories

Interférence à deux faisceaux

Deux ondes cohérentes se combinent pour donner une intensité qui dépend du cosinus de leur différence de phase, produisant des franges régulièrement espacées ; l'expérience des fentes de Young est l'exemple archétypal reliant l'espacement des franges à la longueur d'onde et à la géométrie.

Interférence à faisceaux multiples

Lorsque de nombreux faisceaux d'amplitude progressivement décroissante interfèrent, comme entre deux surfaces hautement réfléchissantes, la transmission présente des pics très étroits et nets, exploités dans l'interféromètre de Fabry-Perot.

Clinical relevance

L'interférence est le principe de fonctionnement de la tomographie par cohérence optique, qui produit des images en coupe de la rétine et d'autres tissus en mesurant l'interférence de la lumière réfléchie à différentes profondeurs.

History

Young a démontré l'interférence de la lumière avec son expérience des fentes doubles vers 1801, fournissant des preuves solides en faveur de la théorie ondulatoire contre la vision corpusculaire de Newton. Fresnel a étendu l'analyse, et à la fin du XIXe siècle, Fabry et Perot ont conçu l'interféromètre à faisceaux multiples qui porte leurs noms, permettant la spectroscopie à haute résolution.

Key figures

• Thomas Young
• Augustin-Jean Fresnel
• Charles Fabry
• Alfred Perot

Seminal works

• hecht2017
• bornwolf1999

Frequently asked questions

L'interférence détruit-elle l'énergie lumineuse là où les franges sont sombres ?

Non ; l'énergie est conservée et simplement redistribuée, de sorte que la lumière retirée des franges sombres réapparaît sous forme de luminosité supplémentaire dans les franges brillantes.

Pourquoi les sources doivent-elles être cohérentes pour obtenir des franges stables ?

Des franges stables nécessitent une relation de phase constante entre les ondes interférentes ; si la phase relative fluctue rapidement, comme avec des sources indépendantes, la figure de franges se déplace trop rapidement pour être observée et s'estompe en moyenne.