Introduction aux interférences
Avec ce module débute l'étude d'une série de phénomènes caractéristiques de la nature des ondes. L'ensemble de ces phénomènes résulte de la façon dont s'additionnent deux ondes présentes à un moment donné au même endroit de l'espace. On dit que les ondes "interfèrent". Vous êtes familiers de ces phénomènes qui se manifestent partout autour de vous dans le domaine optique: couleurs irridescentes des bulles de savon, des flaques d'essence sur un sol mouillé, de la nacre des coquillages, des carapaces de certains insectes ou des ailes de certains papillons, ou encore de la partie gravée des CD's (si vous êtes intéressés par la façon dont les organismes vivants exploitent ces phénomènes, vous pouvez télécharger ici un article de la revue Nature qui traite de ce sujet... pas nécessairement facile à comprendre à votre niveau, mais intéressant). Les exemples abondent, et vous pourrez en trouver d'autres par vous-mêmes.
Bien entendu, les manifestations du phénomène d'interférence ne sont pas limitées à ces exemples. Vous pouvez ainsi générer dans votre baignoire des ondes qui se réfléchissent sur les parois, et qui en s'additionnant au fur et à mesure de leurs réflexions provoquent l'apparition d'ondes de grande amplitude (et la colère de vos co-locataires qui trouvent le sol de la salle de bain inondée). Ce phénomène de renforcement, qui apparaît pour certaines fréquences, est un phénomène de résonance, et correspond à la formation d'ondes stationnaires, une autre manifestation de l'interférence entre ondes. De la même manière, le son d'une guitare résulte de la formation d'ondes stationnaires sur les cordes de l'instrument, qui excitent l'air et génèrent une onde de pression qui atteint votre oreille pour créer l'impression de son. Une autre manifestation des interférences est présente dans le phénomène de diffraction, illustré dans votre livre de référence.
L'homme utilise les phénomènes d'interférences pour de nombreuses applications technologiques: réseaux de diffraction pour séparer et analyser les ondes électro-magnétiques de fréquences diverses, cristaux photoniques pour le traitement de l'information véhiculée de manière optique, réseaux d'antennes pour diriger l'émission dans certaines directions ou augmenter la résolution à la réception (voir l'image ci-contre du VLA au Nouveau Mexique), couches anti-reflet ou de très grande réflectivité, analyse de la structure de protéines et de virus grâce à la diffraction des rayons-X par des cristaux de ces molécules ou entités, design de salles d'acoustique, etc. Dans le cours, vous allez aborder les principes de base qui permettent de comprendre ces phénomènes. |
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