L'interférométrie est une famille de techniques dans lesquelles des ondes, généralement des ondes électromagnétiques, se superposent, provoquant le phénomène d'interférence afin d'extraire des informations. L'interférométrie est une technique d'investigation importante dans les domaines suivants: astronomie, fibre optique, métrologie, métrologie optique, océanographie, séismologie, spectroscopie (et ses applications en chimie), mécanique quantique, physique nucléaire et des particules, physique des plasmas, télédétection, interactions biomoléculaires, profilage de surface, microfluidique, mesure de contrainte / déformation mécanique, vélocimétrie et optométrie.
Les interféromètres sont largement utilisés dans la science et l'industrie pour mesurer les petits déplacements, les changements d'indice de réfraction et les irrégularités de surface. Dans un interféromètre, la lumière provenant d'une source unique est divisée en deux faisceaux qui parcourent différents trajets optiques, puis sont combinés de nouveau pour produire une interférence. Les franges d'interférence résultantes donnent des informations sur la différence de longueur du chemin optique. En science analytique, les interféromètres sont utilisés pour mesurer les longueurs et la forme des composants optiques avec une précision nanométrique; ils sont les instruments de mesure de longueur de précision la plus élevée existant. En spectroscopie à transformée de Fourier, ils sont utilisés pour analyser la lumière contenant des caractéristiques d'absorption ou d'émission associées à une substance ou un mélange. Un interféromètre astronomique se compose de deux ou plusieurs télescopes distincts qui combinent leurs signaux, offrant une résolution équivalente à celle d'un télescope de diamètre égal à la plus grande séparation entre ses éléments individuels.
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.
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 18501, 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.
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