interferences lumineuses et analogie

[mathier]

bonsoir
je cherche à m'expliquer simplement le phénomène d'interférence pour des ondes lumineuses monochromatiques dans le cas des fentes de Young (en supposant que l'on se place dans les conditions d'interférences) à un niveau terminale S, mais il y a des choses qui ne sont pas claires dans mon esprit .
Je reprends donc les analogies de mon livre

le livre nous dit que les 2 ondes s'additionnent quand elles se rencontrent au niveau de l'écran ça OK
Il modélise ce qui part de chaque fente par une onde sinusoïdale de même fréquence OK (c'est la lumière d'un laser ici)
Ces 2 ondes arrivent sur l'écran et on a plusieurs cas de figure:

cas n°1:cas qui me pose souci
Elles parcourent la même distance elles arrivent en phase "synchro" donc en un point M fixe de l'écran quand le temps s'écoule on a l'addition 2 fois de la même valeur de chaque signal : Avec ce raisonnement je me dis qu'en ce point M fixe quand le temps s'écoule on a certes toujours l'addition de la même valeur mais cette valeur varie entre un maximum et un minimum donc parfois on additionne Imin + Imin soit 2Imin ou -2Imax et on pourrait s'attendre en M à avoir l'absence de lumière puis une intensité qui augmente qui on additionne plus tard deux valeurs non nulles etc ... mais non on a une intensité lumineuse maximale

cas n°2: les ondes sont en opposition de phase en permanence donc là OK j'additionne un chiffre et son inverse quelque soit le temps donc j'obtiens 0 tout le temps et par conséquent une zone sombre

PS j'ai aussi lu un cours de prépa mais les calculs noient totalement ma compréhension

merci
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[marsan09]

bonjour,
vous avez tout à fait raison et ne faites aucune erreur de raisonnement, sauf dans la conclusion.

" Elles parcourent la même distance elles arrivent en phase "synchro" donc en un point M fixe de l'écran quand le temps s'écoule on a l'addition 2 fois de la même valeur de chaque signal : Avec ce raisonnement je me dis qu'en ce point M fixe quand le temps s'écoule on a certes toujours l'addition de la même valeur mais cette valeur varie entre un maximum et un minimum donc parfois on additionne Imin + Imin soit 2Imin ou -2Imax et on pourrait s'attendre en M à avoir l'absence de lumière puis une intensité qui augmente qui on additionne plus tard deux valeurs non nulles etc ... mais non on a une intensité lumineuse maximale "

Donc en ce point M, on a des fois une valeur maximale de l'élongation, d'autres fois une valeur nulle, puis - la valeur maximale; cela se produit à la fréquence de l'onde, on a donc un maximum d'énergie en ce point.

Vous êtes d'accord?

Si vous voulez une analogie, pensez à une surface de l'eau immobile pour les franges sombres et à une mer agitée, avec de l'eau qui monte et descend pour les franges brillantes.

[mathier]

bonsoir
effectivement l'analogie de la surface de l'eau est plus parlante intuitivement

si je reprends mon exemple: je dois dire que l'amplitude de l'onde résultante est maximale et je suppose que l'intensité lumineuse (ou éclairement) est proportionnelle à cette amplitude ça a surement un lien avec l'expression du cours de prépa que j'ai lu qui dit que I = moyenne du carré du signal s(M,t)
ai-je vu juste ?

autre question qui me chagrine
dans l'expérience des fentes de Young , chaque fente produit une figure de diffraction est ce que je peux dire que ces 2 figures de diffraction se superposent quasiment car la distance entre les fentes est petite ? et donc que les interférences apparaissent uniquement à l'intérieur de cette double figure de diffraction superposée

dans le cours de prépa j'ai lu I=I1+I2+terme d'interférence . Entre deux tâches de diffraction il ne se passe rien car il n'y a pas de lumière qui arrive dans ces zones donc rien de peut interférer

merci

[albanxiii]

Bonjour,

Donc en ce point M, on a des fois une valeur maximale de l'élongation, d'autres fois une valeur nulle, puis - la valeur maximale; cela se produit à la fréquence de l'onde, on a donc un maximum d'énergie en ce point.

Pour êter tout à fait clair, je me permet de rajouter que ce que l'on détecte, avec nos yeux, mais aussi les déctecteurs optiques usuels, c'est l'énergie ou l'intensité des ondes, pas leur variation dans le temps.
Pour une onde en , on détecte juste .

Bonne journée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Rincevent]

Bonsoir

Pour préciser un peu plus : on détecte l'énergie moyennée sur le temps de réponse/d'observation (de nos yeux ou des détecteurs), lequel est très grand devant le temps typique d'oscillation (période des ondes). Ça contribue à expliquer pourquoi on n'obtient pas des interférences lumineuses aussi facilement que des interférences acoustiques ou mécaniques ainsi que l'importance de la notion de cohérence en optique.

[mathier]

merci à tous pour toutes vos précisions, c'est maintenant clair