Seconde Première S Terminale S Tout Niveau
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Les interférences

Par Yann le 15/03/2017 Ressources > Physique-Chimie > Terminale S > Optique > Les interférences
Table des matières

    Que sont les interférences ?
    Il y a interférence en un point de l’espace si deux ondes s’y superposent: en ce point les amplitudes des deux ondes s’additionnent.
    Exemple: interférence en un point Aentre deux pertubations se propageant à surface de l’eau dans des sens opposés.

    Interférence entre deux perturbations à la surface de l'eau

    1) Le point A n’est encore atteint par aucune perturbation et se trouve à son niveau initial
    2) Le point A se trouve au niveau d’élévation maximale car les deux perturbations y additionnent leur amplitude  maximale: on dit qu’il s’agit d’une interférence constructive.
    3) Le point A retrouve sont niveau initial et les deux perturbations se compensent.
    4) Le point A se trouve au niveau le plus bas car  les deux perturbations additionnent leur  amplitude minimale.

    Conditions de formation des interférences
    Pour obtenir des interférences stables, il est nécessaire que:
    – Les ondes aient même fréquence
    – Les ondes aient un déphasage constant
    On dit alors que les ondes sont synchrones.
    En pratique ces conditions sont respectées lorsqu’une même source est à l’origine des deux ondes qui interfèrent: grâce à une réflexion ou en divisisant une onde en deux faisceaux.

    Le déphasage de deux ondes sinusoïdales
    Le déphasage entre deux ondes sinusoïdales  en un point donné de l’espace permet de prévoir si elles interfèrent de manière constructive ou destructive.
    Lorsque deux ondes interférent en un point P de l’espace le déphasage Δφ entre ces dernières est donné par la relation  
     Δφ = 2π x (τ2τ1) x 1          où τ1 est le retard de la première onde au point P  ( en seconde )
                                    T                τ2 est le retard de la seconde onde au  point P ( en seconde )
                                                      T est la période commune aux deux ondes ( en seconde )
                                                      Δφ   est le déphasage ( en radian )

    Interférences constructives et destructives de deux ondes sinusoïdales
    Interférences constructives
    On dit qu’une interférence est constructive si elle correspond à la superposition de deux ondes ayant une amplitude maximale.  Pour deux ondes lumineuses monochromatiques les interférences constructives correspondent à une intensité lumineuse maximale.
    Une interférence constructive est obtenue dans le cas d’un déphasage égale à un multiple pair de pi, ce qui peut se traduire par la relation Δφ = 2kπ     où k est un nombre entier
    Interférences destructives
    On dit qu’une interférence est destructive si elle correspond à la superposition de deux ondes ayant une valeur minimale.  Pour deux ondes lumineuses monochromatiques les interférences destructives correspondent à une intensité lumineuse minimale voir nulle.
    Une interférence destructive est obtenue dans le cas d’un déphasage égale à un multiple impair de pi, ce qui peut se traduire par la relation Δφ = (2k+1)π     où k est un nombre entier

    Interférence de deux ondes lumineuses monochromatiques
    Afin de satisfaire aux conditions de formation des interférences il est courant d’utiliser un dispositif appelé  » fentes d’Young « . Il s’agit de simplement de deux fines fentes parallèles éclairées par la même lumière laser et qui jouent le rôle deux sources distinctes. Ces deux sources secondaires émettent des lumières qui interfèrent grâce au phénomène de diffraction.
    La figure d’interférence observée sur un écran est formée d’une alternance de franges sombres et lumineuses qui viennent s’insérer dans la figure de diffraction.

    figure d'interférence

    Figure d’intérférence d’interfrange i obtenue à partir des fentes d’Young
    éclairées par une lumière laser

    L’interfrange ( notée i ) entre deux franges sombres est donnée par la relation suivante:
    i =  λ x F1F2    où i est la distance entre les centres des deux franges sombres successives (en mètre)
                  D           λ  est la longueur d’onde des deux ondes qui interfèrent (en mètre)
                               F1F2 est la distance entre les deux fentes parallèles (en mètre)
                               D est la distance entre les fentes et l’écran (en mètre)

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