Interférences lumineuses à deux ondes synchrones et cohérentes

Terminale générale Spé · Physique-Chimie Spé Terminale

À retenir

• Interférences stables : 2 ondes SYNCHRONES (même fréquence f) et COHÉRENTES (déphasage constant = cte). • Deux sources indépendantes n'interfèrent jamais de façon observable (lumière incohérente). • Solution expérimentale : dédoubler une onde unique issue d'une même source (laser + fentes d'Young). • En chaque point de superposition : l'amplitude résultante dépend du déphasage optique.

Le cours

Superposition d'ondes et conditions de cohérence Le phénomène d'interférences résulte de la superposition en un point de l'espace de deux ou plusieurs ondes issues de sources distinctes : • Pour que deux ondes lumineuses produisent des franges d'interférences observables et stables au cours du temps, deux conditions physiques sont indispensables : 1. Synchronisme : les deux sources doivent émettre des ondes de même fréquence (même longueur d'onde ). 2. Cohérence : le déphasage entre les deux ondes émises doit être rigoureusement constant dans le temps. • Pourquoi deux lampes ou deux bougies indépendantes n'interfèrent-elles pas ? Les atomes émettent des trains d'ondes indépendants et très brefs (au plus de l'ordre de la nanoseconde, 10^-9 s) avec des phases aléatoires : le déphasage fluctue des milliards de fois par seconde, brouillant instantanément toute figure d'interférence (sources incohérentes). • Dispositif expérimental : Pour obtenir deux sources lumineuses parfaitement cohérentes, on divise un unique faisceau primaire (souvent issu d'un laser) en deux faisceaux secondaires à l'aide d'un dispositif séparateur (fentes d'Young, miroir de Fresnel, biprisme).

Dans ce chapitre

• Onde mécanique progressive, célérité et amplitude
• Double périodicité temporelle et spatiale d'une onde sinusoïdale
• Spectre des ondes électromagnétiques
• Diffraction d'une onde lumineuse monochromatique
• Condition d'observation de la diffraction et conservation de la longueur d'onde
• Écart angulaire de diffraction et largeur de la tache centrale
• Interférences lumineuses à deux ondes synchrones et cohérentes
• Différence de chemin optique et conditions d'interférences
• Dispositif des fentes d'Young et figure d'interférences
• Interfrange et mesure expérimentale de longueurs d'onde
• Principe physique de l'effet Doppler
• Formules du décalage Doppler acoustique
• Applications technologiques et médicales du Doppler
• Bilan : Synthèse et méthode sur les phénomènes ondulatoires et l'effet Doppler