Interferometrie


Interferometrie

Interférométrie

L'interférométrie est une méthode de mesure qui exploite les interférences intervenant entre plusieurs ondes cohérentes entre elles.

Sommaire

Exemples d'applications

L'interférométrie est utilisée en astronomie aussi bien avec des télescopes optiques qu'avec des radiotélescopes. Son avantage est de permettre une résolution équivalente à celle d'un miroir (ou radiotélescope) de diamètre équivalent à l'écart entre les instruments combinés. Le contraste des franges permet ensuite d'obtenir une information sur la taille de l'objet observé ou sur la séparation angulaire entre deux objets observés (par exemple, un système étoile - planète). Cette méthode fut d'abord développée par le français Antoine Labeyrie dans les années 1970.

On utilise couramment des interféromètres en recherche dans de nombreux domaines de la physique. Par exemple, des interféromètres de Michelson ont permis de réaliser l'expérience d'interférométrie de Michelson et Morley qui a montré que la vitesse de la lumière est isotrope et indépendante du référentiel, et qui a pu invalider l'hypothèse de l'éther. Des tentatives de détecter les ondes gravitationnelles (comme le projet VIRGO) l'utilisent également.

Les mesures effectuées avec des interféromètres dépendent souvent de la longueur d'onde. On s'en sert donc en spectrométrie pour déterminer le spectre lumineux de différentes sources de lumière.

L'interférométrie est aussi utilisée pour estimer la qualité des optiques. En effet dans certaines applications, les optiques utilisées ne doivent pas avoir de "défauts" (i.e.:pas de rayures, de bosses, ...), en effet, grâce à la figure d'interférence obtenue l'on peut détecter les défauts d'un verre pour ainsi les corriger.

Des interféromètres sont utilisés dans la formation scientifique dans le domaine de l'optique.

L'interférométrie est également utilisée dans le domaine de l'acoustique sous-marine : il existe des SONARs par interférométrie.

Quelques interféromètres

Interféromètres à division du front d'onde

Double slit simulated.jpg

On parle d'interféromètre à division du front d'onde lorsque les ondes interférant entre elles proviennent de différents points de l'onde.

La plus simple façon de réaliser des interférences est d'utiliser des fentes de Young qui sont simplement deux fentes côte-à-côte. Elles permettent de diviser le faisceau de lumière en deux, pour les faire ensuite interférer (un exemple d'image obtenue est donné ci-contre).

Un réseau optique est constitué d'une série de fentes. Il est donc, en quelque sorte, une généralisation des fentes de Young, car le faisceau de lumière est divisé en de nombreuses parties qui interfèrent entre elles. On considère toutefois rarement qu'il constitue à lui seul un interféromètre, mais on peut s'en servir dans des appareils tels que le goniomètre.

Interféromètres à division d'amplitude

Figure d'interférences obtenue avec un interféromètre de Fabry-Pérot.

On parle d'interféromètre à division d'amplitude lorsque les ondes interférant entre elles proviennent de la division en plusieurs faisceaux de l'amplitude de l'onde sur toute sa surface. Ces interféromètres sont souvent de meilleure qualité, et sont donc utilisés dans les mesures d'optique de précision.

Le principe d'un Interféromètre de Michelson est de diviser le faisceau de lumière incidente en deux, puis de déphaser un faisceau par rapport à l'autre, et enfin de les faire interférer : il s'agit d'interférences à deux ondes.

L'Interféromètre de Mach-Zehnder et l'interféromètre de Sagnac fonctionnent sur le même principe que le précédent, mais leur conception est différente.

Un interféromètre de Fabry-Pérot est constitué de deux lames parallèles entre lesquelles la lumière effectue des allers-retours, et les faibles fractions qui en ressortent à chaque aller-retour interfèrent entre elles : il s'agit d'interférences à ondes multiples.

Le prisme de Wollaston peut être utilisé pour réaliser une interférométrie.

Interféromètres dans le monde

Interféromètres radio

principalement autour de 115 et 230 GHz (IRAM)

Interféromètres à ondes gravitationnelles

Interféromètres optiques

Voir l'article : interféromètre optique à longue base
Interféromètres optiques à longue base en service en 2005. Sont donnés le nom, la localisation, le nombre de télescopes N, la ligne de base maximale B et la longueur d'onde λ.
nom
 
localisation
 
N
 
B
m
λ
(µm)
Grand interféromètre à 2 Télescopes (GI2T) Côte d'Azur France 2 70 0,40–0,80
> 1,2
Infrared Spatial Interferometer (ISI) Mont Wilson, É.-U. 3 30 10
Cambridge Optical Aperture Synthesis Telescope (COAST) Cambridge, Royaume-Uni 5 65 0,40–0,95
1,2-1,8
Sydney University Stellar Interferometer (SUSI) Narrabri, Australie 2 640 0,40–0,9
Infrared Optical Telescope Array (IOTA) Mont Hopkins, É.-U. 3 38 1,2–2,2
Navy Prototype Optical Interferometer (NPOI) Anderson Mesa, É.-U. 6 435 0,45–0,85
Palomar Testbed Interferometer (PTI) Mont Palomar, É.-U. 2 110 1,5–2,4
Mitaka optical-Infrared Array (MIRA-I) Tôkyô, Japon 2 4 0,8
Center for High Angular Resolution Astronomy Array (CHARA-Array) Mont Wilson, É.-U. 6 350 0,45–2,4
Keck Interferometer (KI) Mauna Kea, É.-U. 2 80 2,2–10
Very Large Telescope Interferometer (VLTI) Cerro Paranal, Chili 3 200 1,2–13
Large Binocular Telescope (LBT) Mont Graham, É.-U. 2 23 0,4–400

Interférométrie en télédétection

Le terme interférométrie, en télédétection active (imagerie à partir d'un radar), désigne la technique ou les méthodes utilisant au moins deux images complexes* d'un radar à synthèse d'ouverture (RSO) (SAR ou Synthetic Aperture Radar en anglais), afin d'obtenir des informations supplémentaires sur les objets présents dans une seule image RSO, en exploitant l'information contenue dans la phase du signal RSO. Cette technique trouve des applications directes en géophysique grâce à sa capacité de déceler des déplacements d'ordre centimétrique.

* une image radar brute est dite complexe, lorsqu'elle possède une amplitude et une phase

Voir aussi

Articles connexes

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Voir « interférométrie » sur le Wiktionnaire.

Liens externes

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