04. Les franges de Young

En 1801, le physicien Thomas Young eut l’idée de faire passer un faisceau lumineux à travers deux fentes très étroites percées dans un morceau de carton. La lumière se décomposa selon les couleurs de l’arc-en-ciel mais, à sa grande surprise, toute une série de bandes irisées apparurent : ce sont les franges dites de Young.
Que se passait-il donc ? Young ferma une des fentes. Un seul et unique arc-en-ciel apparut, ce que l’on observe quand de la lumière blanche traverse un prisme. De chaque côté apparaissaient aussi quelques taches peu intenses. Quand il ouvrait à nouveau la seconde fente, la série de bandes sombres et lumineuses réapparaissait.
Young comprit que la lumière se comportait comme des vagues. Utilisant de grands récipients en verre remplis d’eau, Young avait étudié comment les vagues contournent les obstacles ou passent dans des trous. Par exemple, quand des vagues entrent dans un port, certaines se propagent en ligne droite alors que celles qui heurtent les digues de l’entrée du port sont déviées – ou diffractées – en arcs de cercle, ce qui entraîne une déperdition d’énergie de part et d’autre de l’ouverture. Ce comportement pouvait expliquer le motif produit par une seule fente. Mais d’où venaient les franges observées avec deux fentes ?Un galet jeté dans un lac fait apparaître des vagues en cercles concentriques. Si l’on jette un second galet à proximité du premier, les deux ensembles de vagues se superposent. Là où deux crêtes ou deux creux se rencontrent, les vagues se renforcent…