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Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson.

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1 Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson

2 Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson I) Présentation de lappareil 1) Caractéristiques de lappareil

3 Interféromètre de Michelson : Modèle SOPRA

4 Interféromètre de Michelson : Modèle DIDALAB

5 Deux miroirs plans réfléchissants notés M 1 et M 2 Trois lames de verre : Le verre anticalorique, la séparatrice et la compensatrice Les vis V 1 et V 2 permettent un réglage dorientation «grossier» de M 2 Les vis V 4 et V 5 permettent un réglage dorientation plus fin de M 1 La vis V 6 permet un réglage dorientation de la compensatrice autour dun axe vertical La vis V 7 permet un réglage dorientation de la compensatrice autour dun axe horizontal Un chariot qui permet la translation en bloc du miroir M 2 (chariotage), vis V 3 Une direction dobservation perpendiculaire au miroir M 1 et à la direction de londe incidente

6 Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson I) Présentation de lappareil 1) Caractéristiques de lappareil 2) Représentation pratique de lappareil a) Schéma de principe

7 Schéma de principe de linterféromètre (1) + (2) (1) (2) V.A. SpSp M2M2 M1M1 S X Y

8 Schéma de principe de linterféromètre I 2 = 2I 0 SpSp SpSp Vers S lumière perdue Rayon 1 vers lécran I 1 = 4I 0 SpSp S M1M1 M2M2 I0I0 I0I0 I0I0 I0I0 Rayon 2 vers lécran Vers S lumière perdue

9 Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson I) Présentation de lappareil 1) Caractéristiques de lappareil 2) Représentation pratique de lappareil a) Schéma de principe b) Schéma pratique du dispositif

10 Basculer sur Michelson Portrait

11 Récapitulatif :

12 Basculer sur Michelson Portrait

13 Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson I) Présentation de lappareil 1) Caractéristiques de lappareil 2) Représentation pratique de lappareil 3) Remarques pratiques a) Rôle de la compensatrice

14 SpSp CpCp Rôle de la compensatrice M1M1 M2M2

15 Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson I) Présentation de lappareil 1) Caractéristiques de lappareil 2) Représentation pratique de lappareil 3) Remarques pratiques a) Rôle de la compensatrice b) Les réflexions

16 I) Présentation de lappareil 1) Caractéristiques de lappareil 2) Représentation pratique de lappareil 3) Remarques pratiques a) Rôle de la compensatrice b) Les réflexions c) Réglage du parallélisme de la compensatrice et des miroirs avec un laser

17 Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson II) Linterféromètre de Michelson réglé en lame à faces parallèles 1) Configuration théorique

18 (1) + (2) (1) (2) S V.A. SpSp M2M2 M1M1 X Y Ecran O M2M2 S1S1 S2S2

19 Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson II) Linterféromètre de Michelson réglé en lame à faces parallèles 1) Configuration théorique 2) Éclairage avec une source ponctuelle

20 Basculer sur Michelson Portrait

21 Influence du chariotage En chariotant, on fait varier lépaisseur e de la lame dair. Les anneaux vont défiler, bouger dans le champ dinterférence.

22 Influence du chariotage Lorsque lépaisseur e de la lame dair diminue : Les rayons des anneaux augmentent et les anneaux disparaissent au centre.

23 Influence du chariotage Expliquons cette phrase apparemment illogique en adoptant deux attitudes :

24 Influence du chariotage Soit on suit le mouvement dun anneau bien précis avec son ordre dinterférence unique dans le champ dinterférence. Lors de son mouvement, le numéro de cet anneau change dans le champ dinterférence (de 3 ème anneau noir, il devient 1 er anneau noir) ;

25 Influence du chariotage Soit on regarde une place bien précise de lanneau sur lécran (le premier anneau noir ou le troisième anneau brillant). Au cours du mouvement plusieurs anneaux d ordres d interférence différents sont amenés à occuper cette même place.

26 Influence du chariotage rayon centre 20,8 A.N.1 20,5 A.B.1 20,0 A.N.2 19,5 A.B.2 19,0 rayon centre 19,8 A.N.1 19,5 A.B.1 19,0 A.N.2 18,5 e diminue

27 Influence du chariotage e diminue : Le rayon du m ième anneau brillant croit ; Le rayon de lanneau dordre p diminue.

28 Basculer sur Michelson Portrait

29 Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson II) Linterféromètre de Michelson réglé en lame à faces parallèles 1) Configuration théorique 2) Éclairage avec une source ponctuelle 3) Éclairage avec une source étendue ; Localisation des franges

30 Conclusion : Dans la configuration de la lame à faces parallèles, quelle que soit sa taille, lorsque les interférences sont vues à linfini, la source est spatialement cohérente. Le contraste est maximum

31 Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson II) Linterféromètre de Michelson réglé en lame à faces parallèles 1) Configuration théorique 2) Éclairage avec une source ponctuelle 3) Éclairage avec une source étendue ; Localisation des franges 4) Anneaux dégale inclinaison

32 Anneaux dégale inclinaison H1H1 I1I1 J1J1 H I2I2 M2M2 M1M1 e (2) P Source étendue M à linfini (1) P

33 Anneaux dégale inclinaison O L f R F i i

34 Conclusion : Pour un interféromètre Michelson réglé en lame à faces parallèles, éclairé par une source étendue, les figures dinterférence sont des anneaux localisés à linfini, la largeur de cohérence spatiale est infinie. A linfini, le contraste est maximum quelle que soit la taille de la source étendue.

35 Conclusion : La source est toujours spatialement cohérente, et la seule gène provient de la cohérence temporelle de la source que lon peut alors mesurer : Intérêt majeur de ce montage.

36 Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson III) Linterféromètre de Michelson réglé en coin dair 1) Réglage des miroirs en coin dair

37 Basculer sur Michelson Portrait

38 Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson III) Linterféromètre de Michelson réglé en coin dair 1) Réglage des miroirs en coin dair 2) Franges dégale épaisseur a) Aspect qualitatif avec une source ponctuelle

39 Franges dégale épaisseur

40 Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson III) Linterféromètre de Michelson réglé en coin dair 1) Réglage des miroirs en coin dair 2) Franges dégale épaisseur a) Aspect qualitatif avec une source ponctuelle b) Éclairage avec une source étendue à linfini

41 O (Arête) M2M2 M1M1 M M i Localisation des interférences ( )

42 Conclusion : Dans un montage en coin dair et avec une source monochromatique étendue et placée à linfini, les franges dinterférences sont localisées au voisinage des miroirs M 1 et M 2. Les deux rayons qui se coupent en un point M de la surface de localisation sont issus du même rayon incident.

43 Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson III) Linterféromètre de Michelson réglé en coin dair 1) Réglage des miroirs en coin dair 2) Franges dégale épaisseur a) Aspect qualitatif avec une source ponctuelle b) Éclairage avec une source étendue à linfini c) Intensité des interférences

44 O (Arête) M2M2 M1M1 I J e(x) x

45 O M 2 avant M1M1 M 2 après e(x) O O (frange centrale) M2M2 M1M1 franges brillantes franges noires


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