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Bulletin de la Société Astronomique du Valais Romand Page 10
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Les filtres interférentiels par François Borle
En astronomie d'observation visuelle ou d'astrophoto-
graphie, l'utilisation de filtre pour sélectionner une
partie de la lumière est parfois très utile. Avec le dé-
veloppement de l'éclairage public des villes et villages
nous sommes souvent confrontés à un fond de ciel qui
diffuse une lumière jaune-orange dérangeante pour
l'observation des objets du ciel profond comme les ga-
laxies et les nébuleuses.
1) Fonctionnement
Les filtres interférentiels sont formés par la superposi-
tion de très fine couches de métaux (oxydes ou sels) sur la
surface du verre. Ces couches possèdent une épaisseur de
l'ordre de la longueur d'onde de la lumière (quelques cen-
taines de nanomètre ~ 10-6 - 10-7 m ) qui permettent la ré-
flexion et la réfraction de la lumière à chaque interface.
Une réflexion multiple peut avoir lieu et la somme des
Certains filtres dits interférentiels permettent de ré-
duire la lumière provenant d'une partie du spectre
donc de filtrer celle-ci en laissant passer uniquement
la lumière désirée.
Lors de la réunion du 4 février 2011, au local de la
Rue des Tanneries, nous avons discuté de l'utilisation
de ces filtres. Le présent compte rendu permet d'avoir
un résumé des résultats.
ondes réfléchie peut donner lieu à une interférence cons-
tructive (addition positive de la résultante des ondes) pour
certaine longueur d'onde : La lumière de ces longueurs
d'onde sera réfléchie et non transmise. A l'inverse les au-
tres longueurs d'onde vont donner lieu à des interférences
destructives qui ne peuvent pas être réfléchies mais dont
la lumière sera transmise par le filtre.
La différence de chemin optique pour les
faisceaux réfléchis peut être calculé à partir
des caractéristiques géométriques et exprimé
sous forme de l'équation :
Λ = 2 nfilm * d * cos θréfracté
ou n = indice de réfraction de la couche mince,
d = l'épaisseur de la couche mince et
θréfracté = angle de réfraction à l'intérieur du film .
La relation de la réfraction nous permet de
calculer l'angle d'incidence θincident selon
n1 * sin θ incident = n2 * sin θréfracté
ou n1 et n2 sont les indices de réfraction des mi-
lieux correspondant s.
Si le rayon incident vient de l'air n1 = 1 et
n2 = indice de réfraction du film.
Si cette différence de chemin optique corres-
pond à 1,2,3,…( un nombre entier) de lon-
gueur d'onde λ, la somme des ondes sera
constructive, si cette différence de chemin op-
tique correspond à un nombre impaire 1;3; 5;
De telles interférences sont obser-
vées aussi dans la nature par exem-
ple sur un film de savon ou de pétrole
à la surface de l'eau (image de gau-
che), la longueur d'onde de la lumière
réfléchie varie avec l'épaisseur du
film, ce qui produit cette lumière iri-
sée (image de droite).
Extrait de Optique E.Hecht 4 ième ed.
Ed. Pearson Education 2002.
de demi –longueur d'onde λ/2 l'interfé-
rence sera destructive. Cette relation
nous montre que la longueur d'onde des
rayons réfléchis sera dépendante de
l'épaisseur d du film et de son indice de
réfraction nfilm.
La superposition de nombreuses cou-
ches minces de différentes épaisseurs et
indices, permet la sélection de certaines
bandes de longueur d'onde
Ces filtres sont caractérisé par une colo-
ration changeante avec l'angle de vi-
sion, la couleur réfléchie étant complé-
mentaire de celle transmise. Si l'on aug-
mente l'angle d'incidence, la bande de
lumière transmise se déplace vers le
bleu, ceci est le résultat de la différence
de chemin optique entre les réflexions
internes du filtre.