Sources synchrones et/ou cohérentes

[davidj3]

Bonjour

Voilà, j'ai un problème dans l'interprétation que l'on donne aux notions de cohérences ou synchronisme des sources.

Pour faire des interférences lumineuses, je pense que les sources secondaires S1 et S2 (comme dans les fentes d'Young) doivent être cohérentes.
Pour moi cela signifie même fréquence et un déphasage constant au cours du temps.

Si elles sont synchrones, cela signifierait qu'elles ont même fréquence, mais qu'en plus le déphasage est nul (donc synchrones serait un cas particulier de cohérences avec un déphasage constant... avec cette constante égale à O). On peut donc également observer des interférences.

Cependant, dans pas mal d'ouvrages, ou de cours (même dans le supérieur), je lis souvent que les sources doivent être "cohérentes et synchrones", ou simplement "synchrones" alors que pour moi la notion de cohérence (qui implique cohérence temporelle et spatiale) suffit.

Merci de votre aide!!

[yannd]

Bonjour David

Je ne vois pas les choses exactement comme toi. Pour moi, des ondes sont cohérentes lorsqu'elles sont issues de la même source et elles sont synchrones si elles ont la même fréquence mais pas forcément avec un déphasage nul.

Dans le cas d'ondes monochromatiques, la cohérence implique le synchronisme et donc la condition d'ondes cohérentes suffit.

Par contre, lorsqu'il s'agit d'une source polychromatique, comme la lumière blanche, par exemple, on a plusieurs fréquences et seules les ondes de même fréquence peuvent interférer entre elles. Donc dans ce cas (le cas général) il faut que les ondes soient cohérentes ET synchrones.

Voilà mon interprétation ...

Bonne soirée

Yann

[davidj3]

Bonsoir

Merci de ta réponse,

En reprenant quelques cours anciens, je suis retombé sur cela;
deux ondes interférent si elles sont cohérentes entre elles, c'est à dire si
- elle sont ISOCHRONES (même fréquence)
- le déphasage Phi entre les deux ondes est constant pendant toute la durée caractéristique d'intégration du détecteur (c'est à dire notre oeil si on observe les franges d'interférences sur un écran)

Donc je pense qu'on peut résumer les choses ainsi :
ISOCHRONES : même fréquence mais déphasage aléatoire au cours du temps
COHÉRENTES : même fréquence et déphasage constant au cours du temps (au moins pendant la durée d'observation pour voir les interférences)
SYNCHRONES : même fréquence et déphasage nul


Au delà de ce point de vocabulaire, que pensez vous que les élèves de TS doivent répondre à la question : "quelle condition doivent observer les ondes issues des sources S1 et S2 pour pouvoir faire des interférences?"
Je pencherai simplement pour "les deux sources S1 et S2 doivent être des sources secondaires COHÉRENTES, c'est à dire qui proviennent de la même source"

Qu'en pensez vous?

[Noemie11]

Salut,
je ne suis pas sure qu'il faille rajouter "qui proviennent de la même source" car pour des interférences d'ondes sonores j'utilise 2 HP différents, alimentés par le même GBF et cela fonctionne très bien. Dans le cas très théorique où on pourrait créer deux ondes exactement de même fréquence avec 2 GBF cela fonctionnerait aussi..
A mon avis si on précise toujours que les sources sont cohérentes et synchrones c'est pour les problèmes de non cohérence spatiale en cas de sources étendues, si il y a une multitude de phases différentes dans la source pas question d'avoir des interférences...

[davidj3]

Bonsoir,

Dans l'exemple des hauts parleurs, s'ils sont alimentés par le même GBF, je pense que cela signifie qu'ils proviennent de la même source? et c'est pour cela que l'on constate des interférences. Il est sur que, théoriquement, si les deux GBF étaient de stricts clones, cela pourrait marcher.
Cependant, si l'on fait l'expérience (non théorique) avec deux GBF (identiques) réglés sur la même fréquence qui alimentent chacun un HP, l'état d'interférences sera en pratique difficile à avoir, car il est impossible de prédire que les deux signaux soient identiques du fait même que les deux appareils sont DIFFERENTS, et qu'il y a nécessairement un biais entre la valeur de la fréquence réglée (et la vraie valeur) du fait de l'incertitude, et ce biais n'est pas le même pour les deux appareils.

C'est comme si l'on essayait de faire l'expérience des fentes d'YOUNG avec deux lasers différents, mais de même fréquence, éclairant chacun S1 et S2. On n'observerait pas les interférences, puisque cela ne provient pas du même train d'ondes.

Il me semble donc, qu'en pratique, il soit nécessaire qu'une seule source unique alimente les sources secondaires pour observer des interférences?

[Noemie11]

Je suis bien d'accord avec toi, c'est pour cela que c'est plus simple d'expliquer aux élèves que c'est la même source car on n'arrive jamais à avoir deux fois la même onde...
attention cependant car dans le cas du GBF et des HP, les HP sont bien la source de l'onde, dans la cable du GBF ce n'est pas une onde sonore qui se propage..

De toute façon si on parle de cohérence et de synchronisme c'est bien que ces mots ont un sens et une utilité que l'on ne peut pas résumer par "la même source"

[diquedg]

Je voudrais relancer le sujet.
Il me semble que 2 ondes qui gardent une même fréquence, gardent aussi un même déphasage. Autrement dit, pour que le déphasage change, ce n'est possible que si au moins une des 2 ondes change de fréquence.
Il me semble que 2 ondes qui gardent un même déphasage, "évoluent en parallèle" et donc, elles ont la même fréquence.
Si je ne me trompe pas, synchrone et cohérente signifieraient la même chose !?

[nlbmoi]

Bonjour

Cohérent signifie qu'elles ont le même déphasage ou plus exactement, il vaudrait mieux dire que 2 sources sont cohérentes si elles vibrent avec un déphasage constant.
Pour le terme synchrone, c'est liée à la fréquence : deux sources sont synchrone si elles vibrent avec la même fréquence.
Pour l'image de la différence entre les deux, il faut évoquer la notion de train d'ondes : pour avoir une source cohérente, il faut qu'en un lieu de l'espace, les ondes qui interfèrent soient issues du même train d'onde car dans ce cas le déphasage est constant. Chaque train d'onde est quelconque, a un déphasage qui lui est propre : si on ajoute deux ondes issues d'un train d'onde différent, le déphasage ne sera plus constant mais par contre elles peuvent avoir la même fréquence.

La différence est subtile (et m'a fait me tirer les cheveux !)

[diquedg]

Merci Nlbmoi pour votre réponse.
Mais, j'avoue que j'ai du mal à comprendre que 2 ondes peuvent avoir une même fréquence et un déphasage qui n'est pas constant.
Si on représente 2 sinusoïdes de même fréquence l'une en-dessous de l'autre, on voit qu'elle garde le déphasage qu'elles ont au départ.
Autrement dit, elles ont un déphasage constant.
De même, j'ai du mal à comprendre que 2 ondes peuvent avoir 2 fréquences différentes et un déphasage constant.
Si on représente 2 sinusoïdes de fréquence différente l'une en-dessous de l'autre, on voit que le déphasage de l'une par rapport à l'autre va être modifié à chaque période.
Mais, peut-être, est-ce la notion de train d'ondes que je ne saisis pas ?

[Célestine]

Deux ondes de fréquences différentes ne peuvent pas avoir un déphasage constant, et sont nécessairement incohérente.

Quand tu imagines tes deux sinusoïdes, en fait tu as en tête des sinusoïdes infiniment longues dans le temps. Or, la question de la cohérence est un problème de longueur des trains d'onde : tes sinusoïdes ne sont pas infiniment longues.
Si les ondes qui interfèrent ne sont pas issues du même train d'onde, alors les déphasages ne seront pas en permanence les mêmes, et les interférences ne seront pas visibles. Si les deux ondes qui interfèrent proviennent toujours du même train d'onde (car la différence de marche est suffisamment courte par rapport à la longueur du train d'onde, en termes d'espace), alors le déphasage entre les deux ondes sera toujours le même, et la figure d'interférences sera stable donc visible.

Est-ce que ça t'aide ?