Question d'origine :
Est-il possible de créer une figure d'interférence en utilisant la lumière du soleil ?
Réponse du Guichet
bml_sci
- Département : Sciences et Techniques
Le 28/10/2017 à 13h22
Bonjour,
Les ressources documentaires trouvées pour tenter d’éclairer la question nous amènent à ceci :
D’abord, rappel général, « en mécanique ondulatoire, les interférences sont la combinaison de deux ondes susceptibles d'interagir » (Wikipédia).
L'interférence des ondes lumineuses produit des figures diverses.
Ces phénomènes sont notamment connus par l’expérience des fentes de Young. Il est à noter que la source lumineuse est ici un laser.
Est-il possible alors de créer une interférence ayant pour source la lumière du soleil ?
Les interférences lumineuses nécessitent des critères bien précis liés à lalongueur et à la cohérence des ondes.
Ce document sur l'interférence de Young décrit bien l'incidence de ces deux critères.
"Pour observer une interférence avec de la lumière, il faut que deux sources de lumière soit :
1) de même longueur d’onde λ
2) cohérente
La cohérence de la lumière est un sujet très délicat. La définition proposée est à la fois précise et en même temps abstraite :
« Deux ondes lumineuses sont dites mutuellement cohérentes si elles donnent naissance à une figure d'interférences assez stable pour être détectée. » (Encyclopaedia Universalis)
La cohérence entre deux sources de lumière impose que ces deux sources soient produites par un phénomène identique (même fréquence) et qu’une relation de phase puisse être possible dans l’espace.
Pour produire une interférence, il faut alors séparer au besoin le faisceau de lumière d’origine en deux sources distinctes sans trop altérer la fréquence (sinon il y a décohérence) et réunir la lumière des deux sources en un même point de l’espace. C’est la recombinaison de l’onde qui est à l’origine de l’interférence."
La question du soleil comme source d'interférence est évoquée à la suite :
"Exemple de lumière non cohérente :
Le Soleil et les ampoules incandescentes.
Une onde lumineuse de longueur d’onde λ provenant du Soleil ou d’une ampoule n’est pas cohérente, car elle ne forme pas une onde sphérique étant donné que la surface générant l’onde n’est pas ponctuelle."
La réponse serait donc a priori négative : on ne pourrait pas produire de figure d'interférence à partir du soleil. Cependant, l'auteur poursuit : "si l’on bloque partiellement une source non ponctuelle, on peut la réduire à une source plus petite et ainsi partiellement ponctuelle ce qui sera suffisant pour que la lumière générée par la surface puisse être cohérente."
Le facteur de cohérence spatiale est donc déterminant quand il s'agit de produire des interférences lumineuses. En jouant dessus on peut parvenir à faire interférer des ondes issues de la lumière solaire.
On trouve facilement des explications sur cette notion de cohérence, par exemple sur ce Wikiversité
Sur le forum de Futura sciences, des internautes discutent de la même question à propos de la lumière du soleil.
Le facteur de cohérence spatiale est encore évoqué comme cause.
Un participant à ce forum donne l’exemple de la bulle de savon dessinant des reflets colorés qui serait un cas d’interférence de lumière blanche.
Celle-ci serait dans ce cas possible justement à cause d’une longueur de cohérence très précise qui d’ailleurs ne se reproduit pas sur une vitre. On serait là dans le cas cité plus haut d'une onde non ponctuelle à l'origine, réduite et rendue ponctuelle, donc cohérente, ce qui permet l'apparition de ces figures d'interférence.
Autres sources :
Interférence de Young
Interférence de Young
Les ressources documentaires trouvées pour tenter d’éclairer la question nous amènent à ceci :
D’abord, rappel général, « en mécanique ondulatoire, les interférences sont la combinaison de deux ondes susceptibles d'interagir » (Wikipédia).
L'interférence des ondes lumineuses produit des figures diverses.
Ces phénomènes sont notamment connus par l’expérience des fentes de Young. Il est à noter que la source lumineuse est ici un laser.
Est-il possible alors de créer une interférence ayant pour source la lumière du soleil ?
Les interférences lumineuses nécessitent des critères bien précis liés à la
Ce document sur l'interférence de Young décrit bien l'incidence de ces deux critères.
"Pour observer une interférence avec de la lumière, il faut que deux sources de lumière soit :
1) de même longueur d’onde λ
2) cohérente
La cohérence de la lumière est un sujet très délicat. La définition proposée est à la fois précise et en même temps abstraite :
« Deux ondes lumineuses sont dites mutuellement cohérentes si elles donnent naissance à une figure d'interférences assez stable pour être détectée. » (Encyclopaedia Universalis)
La cohérence entre deux sources de lumière impose que ces deux sources soient produites par un phénomène identique (même fréquence) et qu’une relation de phase puisse être possible dans l’espace.
Pour produire une interférence, il faut alors séparer au besoin le faisceau de lumière d’origine en deux sources distinctes sans trop altérer la fréquence (sinon il y a décohérence) et réunir la lumière des deux sources en un même point de l’espace. C’est la recombinaison de l’onde qui est à l’origine de l’interférence."
La question du soleil comme source d'interférence est évoquée à la suite :
"Exemple de lumière non cohérente :
Le Soleil et les ampoules incandescentes.
Une onde lumineuse de longueur d’onde λ provenant du Soleil ou d’une ampoule n’est pas cohérente, car elle ne forme pas une onde sphérique étant donné que la surface générant l’onde n’est pas ponctuelle."
La réponse serait donc a priori négative : on ne pourrait pas produire de figure d'interférence à partir du soleil. Cependant, l'auteur poursuit : "si l’on bloque partiellement une source non ponctuelle, on peut la réduire à une source plus petite et ainsi partiellement ponctuelle ce qui sera suffisant pour que la lumière générée par la surface puisse être cohérente."
Le facteur de cohérence spatiale est donc déterminant quand il s'agit de produire des interférences lumineuses. En jouant dessus on peut parvenir à faire interférer des ondes issues de la lumière solaire.
On trouve facilement des explications sur cette notion de cohérence, par exemple sur ce Wikiversité
Sur le forum de Futura sciences, des internautes discutent de la même question à propos de la lumière du soleil.
Le facteur de cohérence spatiale est encore évoqué comme cause.
Un participant à ce forum donne l’exemple de la bulle de savon dessinant des reflets colorés qui serait un cas d’interférence de lumière blanche.
Celle-ci serait dans ce cas possible justement à cause d’une longueur de cohérence très précise qui d’ailleurs ne se reproduit pas sur une vitre. On serait là dans le cas cité plus haut d'une onde non ponctuelle à l'origine, réduite et rendue ponctuelle, donc cohérente, ce qui permet l'apparition de ces figures d'interférence.
Autres sources :
Interférence de Young
Interférence de Young
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