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Le diagramme représente la forme d’onde résultante des ondes émises par une source de lumière incandescente. Lequel des diagrammes suivants représente le mieux un groupe d’ondes émises par la source de lumière incandescente?
Dans ce diagramme, cette ligne rouge en haut est la forme d’onde résultante. On peut voir cela comme la forme d’onde finale ou la somme après qu’une série de formes d’onde a été combinée. La question est de savoir lequel de ces deux ensembles de formes d’onde, numéro un ou numéro deux, est le plus capable de représenter un groupe d’ondes pouvant donner lieu à cette forme finale.
Pour répondre à cette question, rappelons un peu les interférences des ondes. On sait que les ondes peuvent interférer de manière constructive. C’est quand les crêtes et les creux s’alignent de sorte que l’onde résultante a une plus grande amplitude globale. Et elles peuvent également interférer de manière destructive. C’est quand la crête et le creux d’une onde s’alignent respectivement avec le creux et la crête de l’autre onde. Ces ondes, lorsqu’elles se combinent, s’annulent. Selon la relation de phase entre deux ondes qui se combinent, tout ce qui est possible entre une interférence constructive complète et une interférence destructive complète peut avoir lieu.
On pense à la combinaison d’ondes parce que cette forme d’onde résultante, on nous dit, est la combinaison de ce groupe d’ondes ou de ce groupe. Remarquons quelque chose à propos de toutes les ondes du groupe un. Tous les ensembles de crêtes et tous les ensembles de creux sont alignés. Par conséquent, ces ondes interfèrent de manière constructive, comme ici. La forme d’onde résultante devrait avoir une longueur d’onde clairement définie. En fait, ce serait la même chose que l’une des ondes de cet ensemble, sauf que son amplitude serait plusieurs fois supérieure à chacune de ces ondes.
En regardant maintenant notre onde résultante, remarquons que, un, son amplitude ne semble pas être constante, et deux, cette amplitude ne devient jamais largement supérieure à l’amplitude de l’une de ces sept ondes. En raison du déplacement irrégulier de cette onde résultante, il est peu probable qu’elle résulte de l’addition de toutes ces ondes dans le groupe un. Cet ajout, après tout, conduirait à une forme d’onde résultante beaucoup plus ordonnée.
Si nous regardons le groupe deux, nous voyons que ces ondes sont très différentes les unes des autres. Elles varient les unes des autres en longueur d’onde, en amplitude et en phase. Quand un tel ensemble variable d’ondes est combiné, on s’attend à obtenir ce qu’on appelle une forme d’onde résultante inhabituelle, celle-ci étant indiquée en rouge. Cette résultante est égale à la somme de nombreuses ondes différentes.
Remarque, toutes les ondes du groupe un, ayant la même longueur d’onde, la même phase et le même sens, sont dites cohérentes. C’est une caractéristique de la lumière laser. Cependant, les ondes du groupe deux, n’ayant pas la même longueur d’onde, la même amplitude ou la même phase, sont dites incohérentes. Et c’est en effet une caractéristique d’une source de lumière incandescente. Pour notre réponse, on choisit le groupe deux.
