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Concept
Interféromètre de Mach-Zehnder
Résumé
thumb|Principe de l'interféromètre de Mach-Zehnder.
L'interféromètre de Mach-Zehnder est un interféromètre optique créé en 1891 et 1892 par Ludwig Mach - fils d'Ernst Mach - et Ludwig Zehnder, dont le principe est très proche de celui de l'interféromètre de Michelson. Il est constitué de deux miroirs et de deux miroirs semi-réfléchissants. Comme le montre le schéma ci-contre, un faisceau de lumière cohérente est divisé en deux, puis ces deux faisceaux sont alors recombinés à l'aide d'un miroir semi-réfléchissant. Ils vont donc pouvoir interférer entre eux. La figure d'interférences ainsi obtenue permet de réaliser des mesures très précises sur la source de lumière et sur tout échantillon transparent placé sur le trajet d'un des deux faisceaux. On peut par exemple mesurer un défaut de parallélisme des faces d'une lame de verre, ou encore un défaut de planéité ou de sphéricité.
Outre l'application classique destinée à la mesure qui repose essentiellement sur une vision ondulatoire de la lumière, cet instrument permet de mettre en évidence un phénomène quantique. En effet, si on envoie une onde plane lumineuse dans l'instrument, celle-ci est divisée en deux, puis recombinée en phase sur l'une des deux sorties et en opposition de phase sur l'autre. Il en résulte qu'une seule des deux sorties présente de la lumière. Cependant, si l'on réduit le flux jusqu'à envoyer un seul photon, celui-ci étant indivisible, une vision classique imposerait qu'il passe par un seul des deux chemins, avec une probabilité imposée par le coefficient de réflexion du premier miroir semi-réfléchissant. On aurait alors une probabilité non nulle de récupérer un photon sur les deux sorties. Or, on peut effectivement observer qu'une seule des deux voies présente une sortie de lumière : l'interférence a lieu même quand le flux lumineux est réduit à une émission photon par photon.
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