Interférométrie

L'interférométrie utilise le principe de la superposition pour combiner les ondes de telle sorte que le résultat de leur combinaison ait une propriété significative qui soit le diagnostic de l'état original des ondes. Cela fonctionne parce que lorsque deux ondes de même fréquence se combinent, le diagramme d'intensité résultant est déterminé par la différence de phase entre les deux ondes: les ondes en phase subissent une interférence constructive tandis que les ondes déphasées subissent une interférence destructive. Les ondes qui ne sont pas complètement en phase ou complètement déphasées auront un diagramme d'intensité intermédiaire, qui peut être utilisé pour déterminer leur différence de phase relative. La plupart des interféromètres utilisent la lumière ou une autre forme d'onde électromagnétique.

Typiquement, un seul faisceau entrant de lumière cohérente sera divisé en deux faisceaux identiques par un séparateur de faisceau (un miroir partiellement réfléchissant). Chacun de ces faisceaux se déplace sur une route différente, appelée chemin, et ils sont recombinés avant d'arriver à un détecteur. La différence de marche, la différence de distance parcourue par chaque faisceau, crée une différence de phase entre eux. C'est cette différence de phase introduite qui crée le modèle d'interférence entre les ondes initialement identiques. Si un seul faisceau a été divisé le long de deux chemins, alors la différence de phase est le diagnostic de tout ce qui change la phase le long des chemins. Cela pourrait être un changement physique de la longueur du trajet lui-même ou un changement de l'indice de réfraction le long du trajet.

Interférométrie sur le site du Very Large Array (Nouveau-Mexique).

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 décrite par Hippolyte Fizeau vers 1850[1], puis mise en œuvre par Albert Michelson et Francis Pease en 1920 avant d'être développée par Antoine Labeyrie dans les années 1970.

On utilise couramment des interféromètres en recherche dans de nombreux autres 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 dans tout référentiel inertiel et rendu inutile 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 » (c'est-à-dire : pas de rayures, de bosses…). Ainsi, grâce à l'obtention d'une figure d'interférence, il est possible de détecter les défauts d'un verre pour les corriger.

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

En lecture optique, un faisceau laser est focalisé sur une piste composée de plats et de creux de quelques nanomètres de profondeur. Lorsqu'il y a changement de profondeur, une interférence destructive est observée par un capteur optique, l'information "1" est codée.

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

Le terme interférométrie, en télédétection active (imagerie à partir d'un radar), désigne la technique ou les méthodes utilisant au moins deux images complexes[note 1] 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.

L'interférométrie est aussi utilisée en télédétection passive (radiométrie). Le radiomètre MIRAS (Microwave Imaging Radiometer with Aperture Synthesis)[2], embarqué à bord du satellite SMOS, permet de mesurer l'humidité des sols et la salinité de surface des océans dans la bande L selon ce principe.