Interférences et diffraction

Les interférences sont un phénomène caractéristique des ondes. Lorsque deux ondes électromagnétiques interagissent de façon à ce que leurs crêtes et creux coïncident, une onde résultante d’une amplitude accrue est produite. C’est ce que l’on appelle l’interférence constructive. Dans ce cas, les deux ondes qui interagissent sont en phase l’une avec l’autre.

Sinon, si les deux ondes coïncident et interagissent de façon à ce que le creux d’une onde coïncide avec la crête de l’autre (de manière déphasée), l’onde résultante présente une amplitude beaucoup plus faible. C’est ce que l’on appelle des interférences destructives.

Les ondes présentent également un comportement caractéristique appelé diffraction. Lorsqu’un faisceau de lumière traverse une fente d’une taille comparable à la longueur d’onde du faisceau incident － le faisceau se courbe (est diffracté) autour de la fente. Au contraire, lorsqu’un flux de particules traverse une fente, les particules sortent simplement par l’ouverture.

De plus, lorsqu’un faisceau de lumière passe à traverse un couple de fentes très peu espacées et séparées par une distance comparable à la longueur d’onde de la lumière, des ondes circulaires sont produites à chaque fente par le processus de diffraction. Ces deux ondes interfèrent l’une avec l’autre de sorte qu’un motif d’interférence avec une alternance de lignes sombres et lumineuses soit obtenu sur un écran placé à une courte distance derrière les fentes.

La ligne lumineuse se produit au centre de l’écran lorsque les deux ondes parcourent une distance égale pour atteindre ce point et elles interfèrent de manière constructive. Lorsque les deux ondes parcourent la petite distance à partir du centre dans une direction ou dans l’autre, elles parcourent des distances légèrement différentes. Elles sont déphasées. Lorsque la différence entre leurs distances parcourues correspond exactement à la moitié de la longueur d’onde,  elles se rencontrent en produisant des interférences destructives. Les régions sombres correspondent aux régions où les crêtes de l’onde d’une fente coïncident avec les creux de l’onde de l’autre fente (interférence destructive), tandis que les régions les plus lumineuses correspondent aux régions où les crêtes des deux ondes (ou leurs deux creux) arrivent à coïncider (interférence constructive). Le motif de diffraction est une propriété inhérente des ondes et présente des preuves convaincantes de la nature ondulatoire de la lumière.  

Ce texte est adapté de Openstax, Chimie 2e, Section 6.1 : Énergie électromagnétique.