interféromètre

interféromètre, appareil qui utilise le phénomène d'interférence des ondes lumineuses. Il est utilisé pour mesurer très précisément les longueurs d'onde de la lumière, des petites distances et pour étudier certains phénomènes optiques. Il existe de nombreuses variétés d'interféromètres, mais, dans tous les cas, plusieurs rayons de lumière suivent des chemins optiques différents à travers un système de miroirs et de plaques, et sont finalement combinés pour former des franges d'interférences. Avec les interféromètres utilisés pour mesurer la longueur d'onde d'une lumière monochromatique, il suffit de placer un miroir sur le chemin optique d'un des rayons lumineux, de le déplacer sur une petite distance mesurée précisément, pour modifier ainsi le chemin optique parcouru par le rayon. Le déplacement du miroir d'une demi-longueur d'onde modifie un cycle complet dans l'aspect des franges d'interférences. La longueur d'onde est mesurée par le nombre de cycles, lors du déplacement du miroir sur une distance déterminée.

La connaissance de la longueur d'onde d'une source lumineuse permet de mesurer de petites distances sur le chemin optique, en analysant l'aspect des franges d'interférences produites. Cette technique est utilisée pour mesurer les contours superficiels des miroirs de télescope. L'interféromètre permet également de déterminer les indices de réfraction de substances, à partir du déplacement des franges d'interférences provoqué par un ralentissement du rayon lumineux. Le principe de l'interféromètre est également utilisé en astronomie, pour mesurer le diamètre de grandes étoiles relativement proches, comme Bételgeuse. Les interféromètres modernes, qui peuvent mesurer des angles très petits, sont également utilisés pour obtenir les images des variations d'éclat à la surface de ces étoiles. Cette technique est appelée interférométrie à tavelures.

Le principe de l'interféromètre a également été étendu à la mesure des longueurs d'onde et est actuellement très utilisé en radioastronomie.

Historiquement, le plus connu des interféromètres fut mis au point vers 1887 par le physicien américain Albert Michelson, pour une expérience réalisée avec le chimiste américain Edward Morley. L'expérience fut conçue pour mesurer le déplacement absolu de la Terre dans un fluide hypothétique appelé éther, supposé par erreur être le milieu de propagation des ondes lumineuses. On supposait que la Terre se déplaçait dans un éther stationnaire. La lumière qui se propage parallèlement au mouvement de la Terre parcourait alors une même distance avec un temps différent en suivant une direction perpendiculaire au mouvement de la Terre. L'interféromètre fut conçu pour qu'un rayon lumineux soit divisé en deux rayons perpendiculaires, les deux rayons étant réfléchis et recombinés en produisant des franges d'interférence à l'endroit de leur rencontre. Si l'hypothèse de l'éther était vraie, la rotation de l'appareil aurait interverti le rôle des deux rayons (celui qui se propage le plus rapidement avec la première position de l'interféromètre serait devenu le plus lent avec la deuxième position). Un déplacement des franges d'interférences aurait alors été observé. Michelson et Morley ne purent mettre en évidence un tel déplacement, ce qui fut confirmé par des expériences ultérieures. Actuellement, le concept de propagation des ondes électromagnétiques dans le vide a remplacé le concept utilisant l'éther.