Temps et longueur de cohérence, cohérence spatiale

[invitec85befb9]

Bonjour à tous j'espère que vous allez bien.
Voilà j'aimerais, si vous le voulez bien que vous m'éclaireriez sur la notion de cohérence d'une onde lumineuse et de sa relation avec le déphasage et les interférences car je m'emmêle les pinceaux depuis un bon moment.
En effet, je n'arrive pas à comprendre en pratique ce que signifient ces notions. J'ai compris qu'en réalité il n'existe pas de source pouvant émettre de manière continue sur un temps infini. De ce fait on introduit les trains d'ondes qui montrent qu'une ampoule par exemple, émet la lumière par paquets et que l'écart temporel entre les paquets n'est pas visible à l'œil nu du fait de sa vitesse. Ce qui explique que lorsque l'on voit une ampoule nous la voyons constamment allumée.

Toutefois je n'arrive pas à comprendre la relation entre trains d'onde et longueur et temps de cohérence. Peut-on dire qu'une source cohérente (comme le laser) émet des trains d'onde "longs"( cad que chaque paquet dure plus longtemps et va plus loin avant qu'un autre ne suive) comme c'est le cas pour les lasers ? En quoi est-ce important pour obtenir des interférences ?

En vous remerciant.
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Les problèmes de cohérence sont peu reliés à la façon dont la lumière est émise. En particulier, je trouve inutile ce méli-mélo avec les « paquets d’onde ».
Je vous recopie une explication que j’avais donnée dans le temps.

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.

[invite8cfea276]

Bonjour dante995,

J'espère avoir compris ta question.

Je suppose que tu comprend le phénomène d'interférence lumineuse, c'est à dire ce qui se passe lorsque deux ondes lumineuses sont superposées.

Pour obtenir une interférence lumineuse, il est nécessaire que ces ondes soient cohérentes. Je te donne une analogie : imaginons que tu as faim toutes les 4 heures, et ce pendant 30 minutes. En dehors de ces 30 min de fringale tu ne mange rien.

De son côté, ta mère cuisine toutes les 4 heures pendant 30 min aussi, et en dehors de ces 30 min, aucune nourriture n'est disponible. Si ta période de fringale coincide avec la période où ta mère cuisine, vous êtes en _cohérence_ et des interférences sont possible.

Ces périodes de 30min peuvent être vues comme des train d'onde, et si il y a un décalage entre ta mère et toi, vous n'êtes plus en cohérence, donc plus d'interférence.

Un laser, dont le train d'onde est grand pourrait être vu comme une longue période de fringale de 12h et une mère qui cuisine 12h par jour. Vous êtes presque sûr de vous trouver en cohérence.

Est ce que j'ai un peu allumé ta lanterne?

Z.
La relation entre le train d'onde et l'interférence

[invitec85befb9]

Merci pour vos reonses.

Oui Zabojade je commence à comprendre merci. Donc si on utilisait ton analogie pour expliquer le temps de cohérence est-ce qu'on pourrait dire que si j'ai faim pendant 30 minutes et que ma mère cuisine pendant 5 minutes il n'y aurait pas interférences ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8cfea276]

oui, je t invite a regarder les images de ce site, très claires
http://uel.unisciel.fr/physique/inte...re_ch1_07.html