Abstract FR:

Ce memoire presente un ensemble d'etudes experimentales et theoriques sur l'interferometrie atomique stern-gerlach utilisant des atomes d'hydrogene metastables. Les themes abordes sont : 1) la determination de l'evolution du systeme atomique dont le mouvement externe est decrit par une onde libre : c'est la methode du lancer de rayons. Elle procede comme suit : la fonction d'onde initiale est decomposee en ondes planes sur lesquelles sont calculees les cartes de la polarisation atomique, dans l'espace et au cours du temps. Puis, ayant dresse la cartographie de cette polarisation, nous en deduisons la propagation de l'onde. Lorsque les conditions de validite du lancer de rayon sont reunies, nous avons un procede tres efficace pour determiner l'evolution de la fonction d'onde. 2) les effets lies a l'extension spatiale transverse du faisceau et a l'inhomogeneite transverse du potentiel magnetique. La prise en compte de ces inhomogeneites est essentielle a la comprehension de phenomenes dont on peut difficilement rendre compte dans un modele unidimensionnel. Nous montrons ainsi que l'inhomogeneite transverse est la cause principale de la decoherence de spin et du signal de l'interferometre en configuration mach-zehnder longitudinal. 3) nous traitons egalement du role de la chronologie des evenements en interferometrie atomique stern-gerlach. D'une part la manipulation de la statistique temporelle du faisceau atomique nous a permis d'ameliorer le contraste du signal interferentiel. D'autre part, nous avons pu, pour la premiere fois en optique atomique, realiser des experiences de choix differe mettant en jeu les fondements de la mecanique quantique. L'ensemble de ces resultats montre les possibilites de l'interferometrie atomique stern-gerlach en tant que puissant outil d'investigation de phenomenes aussi bien fondamentaux qu'appliques.