Spé. Physique-Chimie · Terminale · cours rédigé et vérifié par Claryo, conforme au Bulletin officiel
Les interférences se produisent quand deux ondes de même nature se superposent : en chaque point de l'espace, les amplitudes s'ajoutent. Le résultat dépend du décalage entre les deux ondes : elles peuvent se renforcer (interférences constructives) ou se neutraliser (interférences destructives). Le phénomène est, comme la diffraction, une signature du caractère ondulatoire.
Pour observer des interférences stables, il faut deux sources cohérentes : de même fréquence et présentant un déphasage constant dans le temps. C'est pourquoi, en pratique, on obtient deux sources cohérentes à partir d'une seule (division d'une onde unique), comme avec les fentes d'Young. Deux lampes ou deux haut-parleurs indépendants, dont les déphasages varient aléatoirement, ne donnent pas de figure stable.
La grandeur clé est la différence de marche \delta = d_2 - d_1, écart entre les longueurs des deux trajets jusqu'au point considéré. Quand cette différence vaut un nombre entier de longueurs d'onde, les deux ondes arrivent en phase : l'interférence est constructive. Quand elle vaut un nombre demi-entier de longueurs d'onde, elles arrivent en opposition de phase : l'interférence est destructive. Entre ces cas, l'amplitude prend une valeur intermédiaire.
Différence de marche : \delta = d_2 - d_1 (en m).
Interférences constructives : \delta = k\lambda (k entier).
Interférences destructives : \delta = \left(k+\tfrac{1}{2}\right)\lambda (k entier).
Déphasage : \Delta\varphi = \dfrac{2\pi\,\delta}{\lambda}.
Schéma type : deux sources cohérentes S_1 et S_2, un point M, les deux trajets d_1 et d_2, et \delta matérialisé comme leur différence. Sur la cuve à ondes : lignes de ventres (constructif) et de noeuds (destructif).
Pour déterminer l'état d'interférence en un point, on calcule d'abord \lambda si nécessaire (\lambda = v/f ou c/f), puis \delta = d_2 - d_1, et enfin le rapport \delta/\lambda. Un rapport entier indique une interférence constructive, un rapport demi-entier une destructive. On veille à exprimer \delta et \lambda dans la même unité.
Ne pas oublier de calculer \lambda quand l'énoncé donne v et f. Bien distinguer entier (k, constructif) et demi-entier (k+0{,}5, destructif) : c'est exactement l'inverse de l'intuition pour certains élèves. Toujours convertir cm, mm, \mum et nm dans une même unité avant le rapport. Ne pas confondre différence de marche (distance) et déphasage (angle).
Sache énoncer la condition de cohérence et expliquer pourquoi on tire deux sources d'une seule. Le réflexe central : calculer \delta/\lambda et conclure. Sache aussi expliquer qualitativement le brouillage avec des sources incohérentes. Ce chapitre prépare directement les fentes d'Young.