Le coin d'air est formé par deux plaques de verre planes légèrement inclinées l'une par rapport à l'autre, formant une lame d'air d'épaisseur variable $e(x)$. Éclairé en incidence quasi-normale par une lumière monochromatique, le coin produit des franges d'égale épaisseur : des droites parallèles équidistantes perpendiculaires à l'arête.
Un rayon se réfléchit sur la face inférieure de la plaque du dessus (sans changement de phase) et sur la face supérieure de la plaque du dessous (réflexion sur un milieu plus dense → déphasage de $\pi$, soit $\lambda_0/2$). La différence de marche totale est :
Si l'angle du coin est $\alpha$ (en radians), alors $e(x) = x\tan\alpha \approx x\alpha$. Les conditions d'interférences donnent :
Le coin d'air permet de mesurer avec précision l'épaisseur d'une cale : en comptant le nombre de franges $N$ sur une longueur $L$, on obtient l'angle $\alpha = \lambda_0/(2i) = N\lambda_0/(2L)$, puis l'épaisseur de la cale à l'extrémité.
Schéma du dispositif et figure de franges en vue de dessus.
Une lame à faces parallèles d'épaisseur $e$ et d'indice $n$ éclairée sous une incidence $i$ (angle par rapport à la normale) produit une différence de marche entre le rayon réfléchi sur la face avant et celui réfléchi sur la face arrière :
La réflexion sur une dioptre d'indice croissant introduit un déphasage de $\pi$ (équivalent à $\lambda_0/2$). Pour une lame dans l'air : réflexion sur la face avant (air→verre) → déphasage ; réflexion sur la face arrière (verre→air) → pas de déphasage. Le $\lambda_0/2$ s'ajoute donc à la différence de marche géométrique : $\delta = 2ne\cos r + \lambda_0/2$.
En lumière divergente, les points d'égale incidence $i$ (même $r$) forment des cercles coaxiaux. Si l'on observe à l'infini (ou dans le plan focal d'une lentille), on obtient les anneaux de Haidinger : des cercles concentriques centrés sur la normale à la lame.
Figure d'interférences en réflexion et en transmission pour différentes épaisseurs et incidences.
Réflexion (anneaux Haidinger)
Transmission
L'interféromètre de Michelson (1881) est le dispositif interférométrique de référence. Il divise une onde lumineuse en deux voies par une lame séparatrice semi-réfléchissante, fait réfléchir chaque faisceau sur un miroir ($M_1$, $M_2$), puis les recombine.
La différence de marche entre les deux bras dépend de la différence de longueur $\Delta L = L_1 - L_2$ entre les deux bras :
| Contact optique ($M_2'$ confondu avec $M_1$) | $\Delta L = 0$, franges localisées à l'infini, teinte plate au centre |
| Lame d'air ($M_2' \parallel M_1$, $\Delta L \neq 0$) | Anneaux concentriques (égale inclinaison), serré si $\Delta L$ grand |
| Coin d'air ($M_2'$ incliné par rapport à $M_1$) | Franges rectilignes (égale épaisseur), interfrange $i = \lambda_0/(2\alpha)$ |
Une lame de verre identique à la séparatrice est placée dans l'un des bras pour compenser le trajet optique supplémentaire introduit par les traversées répétées de la séparatrice. Sans elle, la différence de marche serait non nulle même à $\Delta L=0$.
En déplaçant le miroir $M_1$ d'une distance $d$, on observe $N$ franges défiler. La longueur d'onde vaut :
On déplace le miroir de $d = 0{,}316\ \text{mm}$ et on compte $N = 1000$ franges :
$$\lambda_0 = \frac{2 \times 0{,}316 \times 10^{-3}}{1000} = 632\ \text{nm}$$
On retrouve la longueur d'onde du laser He-Ne.
Schéma optique interactif et figure d'interférences selon les paramètres.