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

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

I) Présentation de l’appareil 1) Caractéristiques de l’appareil 2) Représentation pratique de l’appareil a) Schéma de principe b) Schéma pratique en source étendue

Basculer sur Michelson Portrait

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

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

II) L’interféromètre de Michelson réglé en lame à faces parallèles

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

II) L’interféromètre de Michelson réglé en lame à faces parallèles 1) 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

II) L’interféromètre de Michelson réglé en lame à faces parallèles 1) Localisation des franges 2) 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

Fondamental À chaque un anneau, on associe un ordre d’interférence unique et constant.

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.

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.

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

Expliquons cette phrase apparemment illogique en adoptant deux attitudes :

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) ;

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.

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

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

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

Basculer sur Michelson Portrait

III) L’interféromètre de Michelson réglé en coin d’air 1) Réglage des miroirs en coin d’air 2) Franges d’égale épaisseur a) 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.

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

Franges d’égale épaisseur

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’

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