Interférences par une lame d'air

Les interférences par une lame d'air sont un phénomène d'interférences obtenu lorsque de la lumière traverse deux lames semi-réfléchissantes séparées par de l'air[1]. On peut reproduire la situation notamment avec un interféromètre de Michelson configuré en lame d'air, c'est-à-dire dont les deux miroirs sont perpendiculaires entre eux et aux axes de l'appareil mais dont les distances au centre de l'interféromètre sont différentes. L'ensemble du dispositif est alors équivalent à une lame d'air fictive observée par réflexion et dont l'épaisseur serait égale à la différence des distances au centre[2].

Anneaux d'Haidinger : figure d'interférences obtenue avec un interféromètre de Michelson réglé en lame d'air.

Conditions d'interférence constructive

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Lame d'air équivalente à un interféromètre de Michelson réglé en lame d'air.

Si l'on appelle :

  • θ le complémentaire de l'angle d'incidence (c'est-à-dire l'angle entre le rayon et la surface)
  • L le chemin parcouru par le rayon entre les deux miroirs ;
  •   le chemin parcouru par le rayon réfléchi par le premier miroir entre la réflexion et le plan du front d'onde du rayon émergeant de l'entre-miroirs ;
  • p la distance séparant le point d'entrée et le point de sortie du rayon parcourant l'inter-miroirs ;

alors on a deux triangles rectangles, qui permettent de déterminer par les relations trigonométriques que :

 
 
 

soit

 
 
 

La différence de chemin optique δ entre ces deux rayons est donc

 

Les rayons étant parallèles, ils se rencontrent « à l'infini » (c'est-à-dire après quelques mètres à l'échelle optique). Les interférences seront constructives si le déphasage entre les ondes est un multiple entier de 2π radians, c'est-à-dire si la différence de marche est un multiple entier de la longueur d'onde λ. On verra donc un maximum d'intensité dans les directions θ vérifiant :

 

n est un nombre entier appelé « ordre d'interférence ».

Notes et références

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  1. Dictionnaire de physique. Richard Taillet, Loïc Villain, Pascal Febvre. 2e édition. De Boeck, 2009, page 312.
  2. Optique. Fondements et applications. 5e édition. J.-P. Pérez. Masson, 1996, page 278.

Voir aussi

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