Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson

Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson I) Présentation de l’appareil 1) Caractéristiques de l’appareil

Interféromètre de Michelson : Modèle SOPRA

Interféromètre de Michelson : Modèle DIDALAB

Deux miroirs plans réfléchissants notés M1 et M2 Trois lames de verre : Le verre anticalorique, la séparatrice et la compensatrice Les vis V1 et V2 permettent un réglage d’orientation «grossier» de M2 Les vis V4 et V5 permettent un réglage d’orientation plus fin de M1 La vis V6 permet un réglage d’orientation de la compensatrice autour d’un axe vertical La vis V7 permet un réglage d’orientation de la compensatrice autour d’un axe horizontal Un chariot qui permet la translation en bloc du miroir M2 (chariotage), vis V3 Une direction d’observation perpendiculaire au miroir M1 et à la direction de l’onde incidente

Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson I) Présentation de l’appareil 1) Caractéristiques de l’appareil 2) Représentation pratique de l’appareil a) Schéma de principe

Schéma de principe de l’interféromètre Y (1) (2) V.A. M2 (1) + (2) S X Sp (1) + (2)

Schéma de principe de l’interféromètre Vers S lumière perdue I0 M1 M2 I2 = 2I0 Sp Rayon 1 vers l’écran I1 = 4I0 Sp S Rayon 2 vers l’écran Vers S lumière perdue

Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson I) Présentation de l’appareil 1) Caractéristiques de l’appareil 2) Représentation pratique de l’appareil a) Schéma de principe b) Schéma pratique du dispositif

Basculer sur Michelson Portrait

Récapitulatif :

Basculer sur Michelson Portrait

Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson I) Présentation de l’appareil 1) Caractéristiques de l’appareil 2) Représentation pratique de l’appareil 3) Remarques pratiques a) Rôle de la compensatrice

Rôle de la compensatrice Cp Sp M2

Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson I) Présentation de l’appareil 1) Caractéristiques de l’appareil 2) Représentation pratique de l’appareil 3) Remarques pratiques a) Rôle de la compensatrice b) Les réflexions

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

Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson II) L’interféromètre de Michelson réglé en lame à faces parallèles 1) Configuration théorique

S1 S2 M’2 (1) + (2) (1) (2) S V.A. Sp M2 M1 X Y Ecran O

Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson II) L’interféromètre de Michelson réglé en lame à faces parallèles 1) Configuration théorique 2) Éclairage avec une source ponctuelle

Basculer sur Michelson Portrait

Influence du chariotage En chariotant, on fait varier l’épaisseur e de la lame d’air. Les anneaux vont défiler, bouger dans le champ d’interférence.

Influence du chariotage Lorsque l’épaisseur e de la lame d’air diminue : Les rayons des anneaux augmentent et les anneaux disparaissent au centre.

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

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

Influence du chariotage Soit on regarde une place bien précise de l’anneau sur l’écran (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.

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

Influence du chariotage e diminue : Le rayon du mième anneau brillant croit ; Le rayon de l’anneau d’ordre p diminue.

Basculer sur Michelson Portrait

Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson II) L’interféromètre 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

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

Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson II) L’interféromètre 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 d’égale inclinaison

Anneaux d’égale inclinaison ’  H1 I1 J1 H I2 M’2 M1 e (2) P Source étendue M à l’infini (1) P’

Anneaux d’égale inclinaison ’ O L f’ ’ R F’ i

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

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

Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson III) L’interféromètre de Michelson réglé en coin d’air 1) Réglage des miroirs en coin d’air

Basculer sur Michelson Portrait

Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson III) L’interféromètre de Michelson réglé en coin d’air 1) Réglage des miroirs en coin d’air 2) Franges d’égale épaisseur a) Aspect qualitatif avec une source ponctuelle

Franges d’égale épaisseur

Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson III) L’interféromètre de Michelson réglé en coin d’air 1) Réglage des miroirs en coin d’air 2) Franges d’égale épaisseur a) Aspect qualitatif avec une source ponctuelle b) Éclairage avec une source étendue à l’infini

O (Arête) M’2 M1 M M’ i  Localisation des interférences ()

Conclusion : Dans un montage en coin d’air et avec une source monochromatique étendue et placée à l’infini, les franges d’interférences sont localisées au voisinage des miroirs M1 et M’2. Les deux rayons qui se coupent en un point M de la surface de localisation sont issus du même rayon incident.

Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson III) L’interféromètre de Michelson réglé en coin d’air 1) Réglage des miroirs en coin d’air 2) Franges d’égale épaisseur a) Aspect qualitatif avec une source ponctuelle b) Éclairage avec une source étendue à l’infini c) Intensité des interférences

O (Arête) M’2 M1  I J e(x) x

M1 M’2  O (frange centrale) M1 e(x’) e(x) O M’2 avant e(x’) e(x) franges brillantes franges noires O M’2 avant M1 M’2 après e(x’) e(x) e(x’) e(x) O’