Cohérence (physique)

La cohérence temporelle d'une onde est liée à la largeur de bande spectrale de la source. Une onde réellement monochromatique (une seule fréquence) aurait, en théorie, un temps et une longueur de cohérence infinis. En pratique, aucune onde n'est réellement monochromatique (cela impliquerait un train d'ondes de durée infinie), mais, en général, le temps de cohérence de la source est inversement proportionnel à sa largeur de bande ${\displaystyle \Delta \nu }$. On définit le temps de cohérence ${\displaystyle \tau _{c}}$ de la source par l'inverse de la largeur spectrale ${\displaystyle \tau _{c}=1/\Delta \nu }$. La longueur de cohérence temporelle est ${\displaystyle L_{c}=\tau _{c}c}$ où ${\displaystyle c}$ est la vitesse de propagation de l'onde. Si les différents chemins suivis par l'onde diffèrent d'une longueur supérieure à ${\displaystyle L_{c}=\tau _{c}c}$, il n'y aura pas d'interférences : on peut dire, dans ce cas, que la différence de marche est supérieure au train d'onde (ou longueur de cohérence).

Les ondes ont également une cohérence spatiale ; c'est la capacité de chacun des points du front d'onde à interférer avec n'importe quel autre point. En effet, si la source est étendue, il y aura addition d'ondes incohérentes émises par chaque point source, ce qui peut brouiller l'illumination et générer des interférences. L'expérience des fentes de Young repose sur la cohérence spatiale du faisceau illuminant les deux fentes : si le faisceau avait été incohérent spatialement, par exemple si la lumière solaire n'était pas passée à travers une première fente, alors aucune frange d'interférence ne serait apparue. La largeur de cohérence de la source donne la taille maximale permise pour qu'il y ait interférences. Dans le cas des fentes de Young, la largeur de cohérence est ${\displaystyle l_{s}=\lambda D/\Delta S}$ (${\displaystyle \lambda }$ est la longueur d'onde de la source, ${\displaystyle \Delta S}$ la largeur de la distribution spatiale d'intensité et ${\displaystyle D}$ la distance où l'on se place) : la largeur de cohérence dépend donc à la fois de caractéristiques intrinsèques à la source (${\displaystyle \lambda }$ et ${\displaystyle \Delta S}$) et de la distance à laquelle on se trouve : plus on s'éloigne, plus la source se rapproche d'une source ponctuelle.

Par opposition, incohérent qualifie un faisceau qui ne dispose pas de ces caractéristiques. Les ondes incohérentes, lorsqu'elles sont combinées, ne produisent pas d'interférence. Un détecteur va alors faire la moyenne de l'intensité reçue, et il n'y aura pas d'interférences : les intensités s'ajoutent.

• Holographie
• Tavelure (« Speckle » en anglais)