Interférences par division d’amplitude L’interféromètre de Michelson

1. Interférences par division d’amplitudeL’interféromètre de Michelson

2. Interférences par division d’amplitudeL’interféromètre de Michelson I) Présentation de l’appareil 1) Caractéristiques de l’appareil

3. Interféromètre de Michelson : Modèle SOPRA

4. Interféromètre de Michelson : Modèle DIDALAB

5. 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

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

7. M1 (1) (1) + (2) (2) S X (1) + (2) M2 Sp V.A. Y Schéma de principe de l’interféromètre

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

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

10. Basculer sur Michelson Portrait

11. Récapitulatif :

12. Basculer sur Michelson Portrait

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

14. M1 M2 Cp Sp Rôle de la compensatrice

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

16. 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

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

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

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

20. Basculer sur Michelson Portrait

21. 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.

22. Influence du chariotage Lorsque l’épaisseur e de la lame d’air 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 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) ;

25. 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.

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

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

28. Basculer sur Michelson Portrait

29. II) L’interféromètre de Michelson réglé en lame à faces parallèles 1) Configuration théorique 2) Éclairage avec une source ponctuelle Interférences par division d’amplitudeL’interféromètre de Michelson 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 l’infini, la source est spatialement cohérente. Le contraste est maximum

31. 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 Interférences par division d’amplitudeL’interféromètre de Michelson 4) Anneaux d’égale inclinaison

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

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

34. Conclusion : Pour un interféromètre Michelson réglé en lame à faces parallèles, éclairé par une source étendue, les figures d’interférence sont des anneauxlocalisés 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.

35. 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.

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

37. Basculer sur Michelson Portrait

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

39. Franges d’égale épaisseur

40. 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 Interférences par division d’amplitudeL’interféromètre de Michelson b) Éclairage avec une source étendue à l’infini

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

42. 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.

43. 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 Interférences par division d’amplitudeL’interféromètre de Michelson c) Intensité des interférences

44. I M1 e(x) M’2 J  O (Arête) x

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