Transcription de la vidéo
La figure montre cinq ondes lumineuses. Quelle onde lumineuse n’est pas cohérente avec les quatre autres ?
Lorsque nous recherchons des ondes lumineuses cohérentes, cela signifie que nous recherchons des ondes lumineuses ayant la même fréquence et un déphasage constant. Maintenant, déterminer si les ondes ont la même fréquence peut être fait par l’observation. Ont-elles l’air identiques ou différentes lorsqu’elles passent le même point fixe sur la même période ? Ces trois ondes ont toutes des fréquences différentes, car elles sont toutes différentes les unes par rapport aux autres. Mais parfois, un déphasage peut rendre difficile de dire si deux ondes ont vraiment la même fréquence. Ces ondes à gauche partagent la même fréquence avec leurs homologues de droite.
Et la façon dont nous pouvons déterminer que c’est correct est de regarder combien de cycles d’ondes complets ont ces ondes et de les comparer les uns aux autres. Cette première onde commence à un point médian lors d’une hausse. Donc, un cycle complet se terminerait à peu près ici, ce qui signifie qu’il y en a un et cela semble être la moitié du cycle complet de l’onde. Son partenaire à droite a un début d’onde au sommet d’une onde, ce qui signifie que l’onde se termine au prochain pic de l’onde, pendant un cycle et demi complet. Chaque fois que des ondes passant par le même point fixe sur la même période couvrent le même nombre de cycles complets d’onde, cela doit signifier qu’elles ont la même fréquence, à condition bien sûr qu’elles aient une fréquence constante, pas une fréquence qui change à mesure que l’onde se déplace.
Avec cela en tête, en regardant les cinq ondes lumineuses sur la figure, nous voyons que les ondes i, iii, iv et v commencent toutes au fond d’un creux, ce qui signifie que le début et la fin de chacun de ces cycles d’ondes est au fond de ces creux. Pour l’onde numéro ii, nous voyons que l’onde commence à un point médian descendant, ce qui signifie que c’est la zone que nous prendrions pour déterminer le début et la fin d’un cycle complet d’onde. Et nous constatons que pour ces cinq ondes, elles ont toutes le même nombre de cycles complets, quatre.
Alors maintenant, nous devons simplement déterminer si ces ondes ont le même déphasage. Nous savons certainement que la deuxième onde a une phase différente, puisque les points de départ et de fin pour déterminer ses cycles d’ondes sont différents des quatre autres. Pour rappel, la phase est généralement mesurée en degrés ou en radians et se réfère à des points spécifiques le long du trajet d’une onde sinusoïdale typique. Pour plus de simplicité, nous allons juste montrer les valeurs en degrés. Le début d’une onde est de zéro degré, les pics sont de 90 degrés, le milieu d’une onde descendante est de 180 degrés, les creux sont de 270 et les extrémités des ondes sont de 360. Ou puisque la fin d’une onde est le début d’une nouvelle onde, on peut également considérer que c’est zéro degré.
En utilisant ces mesures de phase, nous constatons que puisque la première onde du diagramme commence au bas d’un creux, nous pouvons dire qu’elle commence à une phase de 270 degrés. Et il en va de même pour les ondes iii, iv et v. L’onde ii, cependant, semble commencer à peu près à mi-chemin d’une onde descendante, ce qui signifie qu’elle commence avec une phase de 180 degrés. Maintenant, au début, il peut sembler que la deuxième onde, car elle a une phase de départ différente de celle des autres ondes, ne doit pas être cohérente. Mais nous ne cherchons pas une phase constante. Nous recherchons un déphasage constant, ce qui signifie simplement que le un déphasage entre deux ondes doit être constant.
Et en utilisant les phases de départ pour l’onde i et l’onde ii, nous constatons que cette différence est de 90 degrés. Et comme ces deux ondes sont cohérentes dans leurs formes d’onde, et surtout parce que nous savons qu’elles partagent déjà la même fréquence, nous pouvons supposer que le déphasage est le même pour tous les points des ondes. Mais juste pour être sûr, mesurons le déphasage entre ces deux points. Ce point en haut de l’onde est 90 degrés, et ce point de l’onde ii est 360 degrés ou zéro degré.
Lorsque nous prenons la différence entre ces deux points, nous voulons obtenir une réponse non négative. Donc, plutôt que de faire 90 moins 360, ce qui nous donnerait moins 270 degrés, nous le traiterons plutôt comme zéro degré, ce qui signifie que le déphasage entre ces deux points est de 90 degrés, ce qui correspond aux points de départ originaux, et cela signifie certainement un déphasage constant, ce qui implique que les ondes i et ii sont cohérentes. Et puisque les ondes iii, iv et v sont exactement les mêmes que l’onde i, à l’exception d’une différence d’amplitude, et rappelez-vous que l’amplitude n’affecte pas la cohérence, cela signifie que l’onde ii est cohérente avec les ondes iii, iv et v, aussi, mais seulement indépendamment.
Alors que l’onde ii et toute autre onde auront un déphasage constant de 90 degrés, les autres ondes, à l’exclusion de ii, auront un déphasage constant de zéro degré entre elles, ce qui signifie qu’il peut y avoir un déphasage constant entre deux de ces ondes mais il n’y aura pas un déphasage constant entre trois ou plusieurs ondes quand elles incluent l’onde ii.
Ainsi, les ondes i, iii, iv et v sont toutes cohérentes entre elles en même temps, car elles partagent la même fréquence et ont un déphasage constant de zéro degré, ce qui signifie lors de la détermination de la cohérence de ces cinq ondes lumineuses que l’onde ii est l’onde lumineuse qui n’est pas cohérente avec les quatre autres.