Cohérence (physique)

La cohérence en physique est l'ensemble des propriétés de corrélation d'un système ondulatoire. Son sens initial était la mesure de la capacité d'onde(s) à donner naissances à des interférences — du fait de l'existence d'une relation de phase définie — mais il s'est élargi. On peut parler de cohérence entre 2 ondes, entre les valeurs d'une même onde à deux instants différents (cohérence temporelle) ou entre les valeurs d'une même onde à deux endroits différents (cohérence spatiale). Le terme cohérent s'emploie à la fois pour une radiation électromagnétique ou pour des particules, dont le comportement ondulatoire a été postulé en 1924 par Louis de Broglie. 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 . On définit le temps de cohérence de la source par l'inverse de la largeur spectrale . La longueur de cohérence temporelle est où est la vitesse de propagation de l'onde. Si les différents chemins suivis par l'onde diffèrent d'une longueur supérieure à , 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.