bonjour, pourquoi a-t-on des interférences en éclairant un réseau (ou un CD ou des bulles de savon) avec de la lumière blanche, pourtant incohérente ? on a vu en cours que pour avoir des interférences, il fallait que les ondes soient synchrones (là, OK, lum blanche = somme d'ondes monochromatiques) mais par contre, on a vu qu'il fallait un déphasage constant, ce qui me semble ne pas être le cas puisque les trains d'onde émis ont une phase aléatoire...
merci d'avance
Bonjour.
Je vous recopie une explication que j'avais donnée il y a longtemps
Quand vous avez une onde monochromatique vous savez que si vous regardez l'amplitude instantanée d'un même rayon de lumière à deux endroits distants d'un multiple de la longueur d'onde, vous aurez toujours un maximum qui correspondra à un maximum et un minimum qui correspondra à un minimum. De même si la distance correspond à un multiple impair de lambda/2, un maximum correspondra toujours à un minimum. Dans ces conditions, vous aurez des interférences et des franges de Young bien distinctes.
Mais si l'onde n'est pas monochromatique elle n'a pas une longueur d'onde bien définie et si la distance entre les deux points est "trop grande" vous n'aurez pas en permanence la correspondance maximum avec maximum et minimum avec minimum, etc. Les interférences ne seront pas toujours constructives ou destructives. Les deux ondes ne s'ajoutent pas en phase (et en amplitude) mais uniquement en puissance surfacique. On n'a plus de maximums et minimums ni de franges mais un éclairement uniforme.
Si vous avez vu, ou avez la possibilité de voir, un signal modulé en fréquence dans un oscilloscope, vous verrez que la première ondulation est toujours nette (car c'est elle qui déclenche le balayage) mais que les ondulations suivantes deviennent de plus en plus épaisses car la période n'est pas constante et que si la modulation est assez profonde (il faut utiliser un générateur de fonction) alors, à droite de l'écran on ne voit plus des oscillations. On est arrivé au point où la largeur de l'écran correspond à un temps plus grand que le temps de cohérence du signal.
Avec la lumière blanche vous avez une longueur d'onde qui va de 400 nm à 700 nm. C'est à dire l'équivalent d'un signal de 550 nm "modulé en fréquence" de 30 %.
Cela veut dire que le signal à l'oscilloscope sera net pour le premier cycle et perdra sa netteté en environ 3 cycles.
Et cela veut dire que la frange centrale de Young sera nette mais que vous ne verrez que quelques 3 franges de chaque côté.
Ce décalage dans le temps pendant lequel le signal et cohérent avec lui-même, est le "temps de cohérence". Contrairement à ce que l'intuition voudrait, la distance correspondante à ce temps n'est pas la distance de cohérence.
La "distance de cohérence" se mesure "de côté". Sur un front d'onde c'est la distance pour laquelle, les deux signaux sont encore cohérents.
Tout cela explique pourquoi on voit des irisations sur les bulles de savon et non sur les vitres des fenêtres et même pas sur les "films fraicheur".
Au revoir.
bonjour, j'ai lu votre explication et j'avoue ne pas avoir tout compris... en fait, ce qui me pose le plus de problème, ce n'est pas le fait que l'onde ne soit pas monochromatique (ça j'ai bien compris que chaque onde de même longueur d'onde interférait entre elles) mais c'est plus le problème de cohérence: quand j''éclaire une bifente avec une lampe de poche, rien ne se passe, par contre, avec un CD, on voit les irrisations...
Re.
Je ne peux vous conseiller que de relire plus attentivement.
Car je ne sais l’expliquer de façon plus simple.
A+
@ am13,
les couleurs sur le CD sont un phénomène d'IRISATION, bien connu.
ça se voie aussi sur certains tissus (soies) minéraux et autres objets (bulles de savon)
vois les explications sur ton butineur habituel
bon, je relis et j'avance quand même un peu...
en recherchant d'autres discussions, je suis tombé sur une autre explication (de vous d'ailleurs) :
La lumière blanche ne peut pas créer des interférences que pour des différences de chemin optique inférieures à 2 ou 3 longueurs d'onde.
Cela expliquerait en effet pourquoi avec un réseau on a des interférences puisque le pas est très petit.
par contre, je ne comprends pas d'où vient cette affirmation et pourquoi après 3 longueurs d'onde, ça n'est plus valable.
Re.
Dessinez (à main levé) sur du papier millimètre 5 ou 6 périodes d’une sinusoïde de période 0,7 (ce sera pour 700 nm (le rouge)).
Puis en démarrant au même endroit une autre sinusoïde de période 0,5 (le vert).
Puis une dernière de période 0,4 (le bleu-violet).
Regardez les premières périodes de trois sinusoïdes : les maximums des trois coïncident (à peu près) même chose pour le minimums. Puis les secondes périodes, les sommets des sinusoïdes coïncident encore, mais moins bien. Pour les troisièmes périodes la concordance est encore moins bonne. À quel moment peut-on dire que les sommets ne coïncident plus ?
Vous venez de trouver le temps de cohérence de la lumière blanche.
A+
Merci LPFR, je comprends mieux en traçant les sinusoïdes.
Mais si la source est large, comme c'est le cas si on éclaire un CD, pourquoi 2 "sinusoïdes" correspondant à une différence de marche petite auraient-elles un déphasage constant au cours du temps ? C'est ça que je ne vois pas...
Re.
Je ne suis pas sur d’avoir compris votre question.
Quand vous regardez la réflexion une source ponctuelle dans un CD, vous voyez la réflexion spéculaire « normale » (ordre d’interférence zéro : différence de marche zéro) puis, de chaque côté (perpendiculairement aux « sillons » du CD) les images interférence d’ordre 1 (différence de marche 1 lambda) et plus loin celle des ordres 2 (différence de marche 2 lambda). L’ordre 3 est plus difficile à voir.
La taille de tous les ordres est la même. Pour une source ponctuelle vous voyez un point et pour une sourde étendue vous voyez aussi une source étendue. Mais la position de la source étendue dépend de la couleur. Du coup vous voyez une « chose » colorée mais sur laquelle on ne distingue pas grand-chose.
Éclairez le CD plutôt avec un pointeur laser à 45° pour voir la réflexion et les images de diffraction sur un mur.
Ou regardez dans le CD (dans le noir) les images de LEDs de plusieurs couleurs. Ce ne sont pas les LEDs qui manquent dans une maison. Regardez attentivement l’image de diffraction d’une LED blanche.
A+
bonjour je crois que la question c'est de comprendre pourquoi quand on éclaire une bifente avec une source large aucune figure d'interférences n'a lieu alors qu'avec un système comme le CD, on les voit clairement...
pour moi, avec la bifente, s'il n'y a pas interférences avec une source large, c'est qu'en sortie, il y a une grande partie des ondes qui sont incohérentes (nettement +que des ondes cohérentes).
en ce qui concerne le CD, c'est différent, peut-être à cause de la très faible différence de marche enter les rayons...
A confirmer..
Bonjour.Envoyé par pcpc
J’imagine que quand vous parlez d’éclairer un bifente avec une source étendue vous considérez que la longueur de cohérence de la source est plus petite que l’étendue de la source.
Dans cette situation chaque zone de la source plus petite que la longueur de cohérence produit une image de diffraction. Mais comme les zones ne sont pas cohérentes, les images de diffraction ne le sont pas non plus et leur addition « se moyenne ». Les différentes images de diffraction, qui ont des maximums et minimums ne tombent pas au même endroit car les chemins optiques (avant les fentes) sont différentes suivant les zones, ne s’additionnent qu’en puissance et non en phase.
Pour un CD c’est la même chose. Ce qui est différent est que l’image de diffraction d’un réseau est très différente de celle de deux fentes.
Au revoir.
bonjour, merci pcpc c'était bien ma question... et merci LPFR pour la réponse.
j'y vois plus clair...
dernier détail d'ordre pratique : quand j'éclaire un réseau avec un faisceau laser, je peux voir la figure d'interférences/diffraction en plaçant un écran très près du réseau ; or, les rayons qui interfèrent ont des directions parallèles donc en théorie, il faudrait se placer à l'infini...
Re.
Vous avez raison, mais l’infini c’est très loin (surtout vers la fin, comme dirait Woody Allen).
Du moment où vous êtes à une distance grande comparée à la zone qui diffracte, la différence est minime.
Mais si vous tenez à faire de la diffraction à l’infini dans un espace réduit, il suffit de placer une lentille avec un écran sur le plan focal de la lentille. L’image sur l’écran est la diffraction à l’infini. Je vous laisse trouver pourquoi.
C’est le cas quand vous regardez la réflexion de sources ponctuelles sur le CD. La lentille est votre cornée et la rétine votre écran. Vous voyez la diffraction à l’infini.
A+
OK merci !
a+
