Cette expérience célèbre du début du XIXe siècle prouve l'aspect ondulatoire de la lumière (elle fonctionne aussi pour le son, qui est une onde différente, mais une onde quand même). Cette manipulation fait appel a deux notions, indépendantes l'une de l'autre : la diffraction et les interférences.

Pour cette manipulation, il est souhaitable pour des raisons pratiques de visualisation de disposer d'une source de lumière monochromatique, c'est-à-dire émettant une seule longueur d'onde. En disposant une source de lumière de longueur d'onde connue devant un trou de dimension proche de cette longueur, on observe ce qu'on appelle un phénomène de diffraction : la lumière ressort du trou en allant dans toutes les directions possibles. Cela crée des irisations sur l’écran, c'est-à-dire que les contours du rond de lumière ne sont pas nets.

Pour notre expérience, nous faisons deux trous, il se produit donc deux diffractions.

Mais ces deux trous constituent aussi deux sources de lumières synchrones, c'est-à-dire deux sources qui émettent la même lumière, de la même manière (en phase), à chaque instant.

Les rayons lumineux sortant des trous agissent alors comme deux ondes qui se superposent, c'est ce que nous visualisons sur l'écran. A certains endroits elles s'ajoutent l'une à l'autre, ailleurs elles s'annulent mutuellement, et cela en fonction de la distance qui sépare l'une et l'autre source de l'endroit de l'écran qui nous intéresse. C'est ce qui produit le phénomène qui est projeté : des franges alternativement sombres et claires, que l'on appelle franges d'interférences. On dit alors qu'il y a un phénomène d'interférence.

Généralement et lorsque les trous sont très petits, les phénomènes de diffraction et d'interférence s'additionnent. Ce que nous voyons alors sur l'écran est l'association des deux phénomènes.

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Lumière sur la lumière

Sommaire

• Introduction : onde et corpuscule ?
• La lumière : une onde électromagnétique
• L’expérience des trous d’Young
• La lumière : un corpuscule
• Vous avez l'impression d'avoir tout compris ?

Dossier réalisé par Jérôme Nicolle