Faible diférence de marche dans un diviseur du front d'onde

[invitebd0a55f9]

Bonjour

Les bouquins que j'ai consultés affirment froidement que les interféromètres à division du front d'onde ne permettent pas de réaliser (je n'ai pas dit observer) de grandes différences de marche.

C'est vrai que pour des trous d'Young distants de a, la différence de marche sera au plus égale à a. Qu'est-ce qui empèche de faire des trous d'Young distants de 1m, ce qui fait que dans un plan d'observation à 1 m des trous, en se décalant de 3,3 mm de la médiatrice des trous on aurait une différence de marche de 3 mm (si je ne me suis pas trompé dans le calcul), soit l'ordre de grandeur de la longueur de cohérence temporelle d'une lampe spectrale ?

Je parle d'un argument théorique, car dans la pratique je sais bien que la taille finie des trous fera que la diffraction ne sera efficace que dans un faible écart angulaire, ce qui fait que les deux faisceaux issus des deux trous ne se superposeront pas. Je recherche un argument théorique valable pour tous les dispositifs à division du front d'onde, car les livres ont l'air d'affirmer que cette limitation sur la différence de marche concerne tous ces dispositifs.

Merci d'avance pour vos réponses éclairantes !
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[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
Le problème est que, en plus de la cohérence temporelle, vous avez aussi la cohérence spatiale (distance de cohérence) qui décrit la cohérence des ondes mesurée "de travers". Sur un front d'onde (à la même distance de la source) de combien pouvez-vous vous éloigner et rester encore en phase ?
Dans votre cas il faudrait que la distance de cohérence soit d'au moins 1 m, ce qui est rare.
Il faudrait que la source soit "ponctuelle" (moins que lambda) pour atteindre de telles distances de cohérence.
Au revoir.

[invitebd0a55f9]

Merci pour cette première réponse.

J'ai bien conscience du problème de cohérence spatiale qui vient se rajouter. La question que je me pose finalement est : pour un dispositif à division du front d'onde, utilisé avec une source ponctuelle, y-a-t'il un argument théorique qui empèche de réaliser (pas d'observer, je reviens la dessus ci après) des grandes différences de marche ?

Pour la distinction entre réaliser et observer : avec des trous d'Young, si on s'écarte trop de la frange centrale, on n'a même pas un éclairement uniforme, mais pas d'éclairment du tout. Cela correspond pourtant à une différence de marche pas très grande, et même largement inférieure à la longueur de cohérence spatiale des sources habituelles, ce qui fait que l'on ne peut même pas observer le brouillage attendu (puis qu'il n'y a pas de lumière..) Suis-je clair ?

En revanche dans un Michelson, en lame d'air en particulier, on peut très bien réaliser de grandes différences de marche (avec source ponctuelle ou étendue) et donc mettre en évidence la longueur de cohérence temporelle de la source ! On voit le brouillage, ce qui n'est pas la cas pour les trous d'Young.

Pour mes trous je mets cela sur la compte du champ d'interférences qui est trop faible, mais cela ne me dit rien sur les autres dispositifs à division du front d'onde.

Merci d'avance pour tout complément de réponse !

[LPFR]

Re.
Si les "grandes différences de marche" (de chemin optique) sont inférieures à la distance correspondante au temps de cohérence, vous aurez des interférences.
Dans un Michelson, la seule chose qui compte est le temps de cohérence car les deux sources sont "la même" avec le diviseur de faisceau.

Dans la manip de trous de Young, il faut se méfier. D'habitude on n'éclaire pas des trous avec une onde plane mais on fait une "copie" d'une seule source et on la dédouble avec un biprisme de Fresnel ou avec un ou deux miroirs. Ceci permet d'utiliser des trous ou fentes assez larges. Mais le diagramme d'interférences est un peu plus dur à décrypter.
Si on utilise la même onde plane pour éclairer les trous, il faut que les trous ou fentes soient comparables à la longueur d'onde (pour que la lumière s'étale à la sortie), ce qui ne laisse pas passer beaucoup de lumière.

Ce qu'il faudrait est éclairer les trous avec deux sources en phase très petites et intenses qui permettent d'avoir des trous très petits en encore un peu lumineux. Il faudrait partir d'un laser, le faire passe par un diviseur de faisceau et diriger les deux sorties vers les trous ou fentes avec le même chemin optique. Il faudrait ajouter un objectif de microscope devant chaque trou pour concentrer le faisceau dans une tache pas beaucoup plus grande que les trous qui devraient avoir un diamètre de 1 µm ou un peu moins.
C'est une usine à gaz, mais ça permettrait de faire la manip des trous de Young, comme la théorie sur le papier.
A+

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