Interférence de deux ondes lumineuses

Comment calculer de très petites distances au laser ? Comment expliquer les irisations sur les bulles de savon ? La réponse se situe dans le phénomène d'interférence. Voici les explications de Cécile et Nicolas, professeurs de physique-chimie.

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Qu’est-ce que le phénomène d'interférence ?

Lorsqu’un laser passe à travers une fente fine d’un écran, on observe sur un deuxième écran une tâche centrale et deux tâches sur les côtés. C’est le phénomène de diffraction : une onde change de direction lorsqu’elle rencontre un obstacle (la fente). Pour rappel, une onde a une nature ondulatoire. 

Une interférence est un phénomène mécanique ondulatoire (des ondes) qui se produit lorsque deux ondes interagissent. En effet, quand on place deux fentes fines parallèles et côte à côte sur un écran face à un laser (1 source lumineuse), on voit une alternance de zones sombres et brillantes sur le deuxième écran. On appelle cela des franges d’interférence. Ces deux fentes se comportent comme deux nouvelles sources lumineuses car elles envoient de la lumière dans d’autres directions. On appelle cela l’expérience des Fentes de Young.

Comment expliquer les franges sombres et lumineuses ?

Les franges lumineuses correspondent à des zones d’interférences constructives : les ondes de lumière issues des deux trous se sont additionnées. Autrement dit, quand deux ondes identiques (de même longueur d’onde) se croisent, elles s’additionnent. Alors, l’intensité de l’onde, donc de la lumière, est au maximum.

Quant aux franges sombres, elles correspondent à des zones d’interférences destructives : les ondes de lumière se sont annulées. En effet, lorsque deux ondes opposées se rencontrent, elles s’annulent, l’onde s’aplatit. Alors, l’intensité de la lumière est au minimum.

Comment prévoir les lieux d’interférences constructives et destructives ?

Les interférences constructives et destructives dépendent de la différence de marche, c’est-à-dire la différence de distance parcourue (chemin optique) par l’onde pour arriver en un point depuis les deux fentes.

Un interfrange est la distance entre deux franges brillantes successives ou deux franges noires successives. Si la distance entre les trous et l’écran augmente, alors la valeur de l’interfrange augmente. Plus la distance entre les trous est élevée, plus la valeur de l’interfrange va diminuer.