Interféromètre optique, instrument pour effectuer des mesures précises des faisceaux de lumière de facteurs tels que la longueur, les irrégularités de surface et l’indice de réfraction. Il divise un faisceau de lumière en un certain nombre de faisceaux qui parcourent des chemins inégaux et dont les intensités, lorsqu’elles sont réunies, s’additionnent ou se soustraient (interfèrent les unes avec les autres). Cette interférence apparaît comme un motif de bandes claires et sombres appelées franges d’interférence. Les informations dérivées des mesures de franges sont utilisées pour la détermination précise des longueurs d’onde, la mesure de très petites distances et épaisseurs, l’étude des raies spectrales et la détermination des indices de réfraction des matériaux transparents. En astronomie, les interféromètres sont utilisés pour mesurer les distances entre les étoiles et les diamètres des étoiles.

En 1881, le physicien américain A.A. Michelson a construit l’interféromètre utilisé dans l’expérience Michelson-Morley. L’interféromètre de Michelson et ses modifications sont utilisés dans l’industrie optique pour tester les lentilles et les prismes, pour mesurer l’indice de réfraction et pour examiner les moindres détails des surfaces (microtopographies). L’instrument est constitué d’un miroir semi-argenté qui divise un faisceau lumineux en deux parties égales, dont l’une est transmise à un miroir fixe et l’autre est réfléchie à un miroir mobile. En comptant les franges créées lors du déplacement du miroir, la quantité de mouvement peut être déterminée avec précision. Michelson a également développé l’interféromètre stellaire, capable de mesurer les diamètres des étoiles en termes d’angle, aussi petit que 0,01 « d’un arc, sous-tendu par les points extrêmes de l’étoile au point d’observation.

En 1896, le physicien britannique Lord Rayleigh a décrit le réfractomètre d’interférence de Rayleigh, encore largement utilisé pour déterminer les indices de réfraction des gaz et des liquides. C’est un instrument à faisceau divisé, comme l’interféromètre de Michelson. Un faisceau sert de référence, tandis que l’autre passe d’abord à travers un matériau d’indice de réfraction connu, puis à travers l’inconnu. L’indice de réfraction de l’inconnu peut être déterminé par le déplacement de ses franges d’interférence de celles du matériau connu.

L’interféromètre de Fabry-Pérot (interféromètre à intervalle variable) a été produit en 1897 par les physiciens français Charles Fabry et Alfred Pérot. Il se compose de deux plaques hautement réfléchissantes et strictement parallèles appelées un étalon. En raison de la haute réflectivité des plaques de l’étalon, les réflexions multiples successives des ondes lumineuses diminuent très lentement en intensité et forment des franges très étroites et pointues. Ceux-ci peuvent être utilisés pour révéler des structures hyperfines dans les spectres de raies, pour évaluer les largeurs de raies spectrales étroites et pour redéfinir la longueur du mètre étalon.

L’interféromètre de surface Fizeau-Laurent (voir Figure) révèle les départs de surfaces polies d’un plan. Le système a été décrit par le physicien français A.-H.-L. Fizeau en 1862 et adapté en 1883 aux instruments aujourd’hui largement utilisés dans l’industrie optique. Dans le système Fizeau-Laurent, la lumière monochromatique (lumière d’une seule couleur) passe à travers un trou d’épingle et éclaire un plan de référence et une pièce directement en dessous. Le faisceau lumineux est perpendiculaire à la pièce. En maintenant un léger angle entre la surface de la pièce et la surface du plan de référence, des franges d’épaisseur égale sont visibles à travers un réflecteur placé au-dessus d’elles. Les franges constituent une carte de contour de la surface de la pièce, permettant à un polisseur optique de voir et d’éliminer les défauts et les écarts de planéité.

L’interféromètre Twyman-Green, une adaptation de l’instrument de Michelson introduit en 1916 par l’ingénieur électricien anglais Frank Twyman et le chimiste anglais Arthur Green, est utilisé pour tester les lentilles et les prismes. Il utilise une source ponctuelle de lumière monochromatique au foyer d’un objectif de qualité. Lorsque la lumière est dirigée vers un prisme parfait, elle revient à un point de vue exactement comme elle l’était depuis la source, et un champ d’éclairage uniforme est visible. Les imperfections locales dans le verre du prisme déforment le front d’onde. Lorsque la lumière est dirigée vers une lentille soutenue par un miroir convexe, elle traverse la lentille, frappe le miroir et retrace son trajet à travers la lentille jusqu’à un point de vue. Les imperfections de la lentille entraînent des distorsions des franges.