Interférences avec une lumière de spectre sinus cardinal


Une source supposée à l'infini éclaire sous incidence normale un dispositif interférentiel de type trous d'Young. Le spectre $ F(\nu)$ de la lumière est quasi-monochromatique, de largeur à mi-hauteur $ \delta\nu$ , et peut s'écrire
$ \displaystyle F(\nu)=I_0\:$   sinc$ ^2\left(\pi\frac{\nu-\nu_0}{\delta\nu}\right)$ avec $ I_0$ une constante positive et $ \delta\nu\ll \nu_0$ .

  1. Calculer le degré de cohérence complexe $ \gamma(\tau)$ de la lumière en fonction du retard $ \tau$ entre les ondes qui interfèrent en un point.
  2. En déduire le contraste des franges d'interférences $ C(\tau)$ .
  3. Tracer sur le même graphe les courbes $ 1+C(\tau)$ et $ 1-C(\tau)$ .
  4. Calculer l'intensité des franges $ I(\tau)$ en fonction de $ \tau$ .
  5. Tracer le graphe de $ I(\tau)$ (on pourra le tracer sur le graphe de la question 4 en identifiant clairement les différentes courbes).
  6. Pour quelle valeur $ \tau_1$ de $ \tau$ observe-t-on une disparition des franges (prendre $ \tau_1>0$ ) ?
  7. Combien observe-t-on de franges d'interférence entre $ \tau=0$ et $ \tau=\tau_1$  ?
  8. Donner le temps de cohérence $ \tau_c$ de la lumière et exprimer $ \tau_1$ en fonction de $ \tau_c$ .
  9. Qu'appelle-t-on ``inversion de contraste'' ? Ce phénomène se produit-il ici (et si oui, pour quelles valeurs de $ \tau$ ) ?


On rappelle la transformée de Fourier suivante :

$\displaystyle \sin(\pi x)^2 \longrightarrow \Lambda (u)$

avec $ \Lambda$ la fonction triangle.