Les interférences

Qu'est-ce qui se passe quand deux ondes se rencontrent ? On va prendre ici pour exemple les vagues qui se déplacent à la surface de l'eau, parce que c'est un cas simple. Cela nous permettra de comprendre ce qui se passe pour les ondes sonores ou la lumière.

Si deux ondes identiques se rencontrent, on va voir qu'elles ne se renforcent pas forcément, au contraire ! Elles peuvent s'annuler : c'est le phénomène d'interférence.

Imaginons qu'on crée en lançant deux caillous dans l'eau, deux systèmes d'ondes en forme de cercles concentriques. On place alors un bouchon à un endroit où les deux ondes se croisent. On s'aperçoit que le comportement du bouchon dépend de l'endroit où on l'a mis. Et plus particulièrement de la distance à laquelle il est par rapport aux deux sources d'ondes (les endroits où sont tombés les caillous).

Une onde à la surface de l'eau est ici composée de creux et de bosses alternativement, qui se déplacent à vitesse constante.

En certains endroits, les bosses des deux ondes arrivent ensemble, de même que les creux. Les ondes sont bien synchronisées, elles produisent le même mouvement en cet endroit. Si on les additionne, le mouvement produit sur le bouchon aura une amplitude deux fois supérieure. Il se produit ce qu'on s'attendait à voir : pour le bouchon, c'est comme s'il n'y avait qu'une seule onde de grande amplitude. On dit qu'en cet endroit, les ondes sont "en phase".

Mais là où les deux ondes se rencontrent, les bosses de l'une peuvent parvenir en même temps que les creux de l'autre. Dans ce cas, l'inverse est aussi vrai. Les bosses et les creux de l'une et de l'autre arrivent complètement décalés. Donc quand on les additionne, on n'obtient rien du tout ! C'est comme si en cet endroit il n'y avait pas d'onde : le bouchon ne bouge pas !

Sur la figure, on voit deux systèmes de cercles concentriques : ils représentent les crêtes des vagues crées à la surface de l'eau par deux caillous. Chaque trait noir représentant le sommet, entre deux traits noirs, on a en fait un creux. Si on mettait un bouchon au point rouge, les crêtes créées par les deux caillous y arriveraient en même temps : les ondes se renforceraient l'une l'autre, et on y aurait une onde deux fois plus grande. Au point vert, par contre, c'est un creux venant de droite et un sommet venant de gauche qui se rencontrent. Le bouchon n'y bougerait pratiquement pas : les deux ondes s'annulent en ce point. Au point violet, pour finir, on aurait là encore une onde deux fois plus forte : dans la configuration du dessin, deux creux coincident, mais cela signifie que les crêtes y arriveraient aussi en même temps.

Donc la somme de deux ondes, vu d'un endroit particulier, ça peut donner rien du tout : c'est cette propriété qu'on appelle propriété d'interférence. Si un phénomène a cette propriété d'interférence, on peut être sûr que c'est une onde...

Ce phénomène se retrouve pour le son ou la lumière. Si on observe des interférences, cela prouve que le phénomène a une nature ondulatoire (qu'il y a des ondes quelques part). C'est cette idée qui nous mènera à la mécanique quantique. Par ici la suite !