Interféromètre de Michelson
dans Les-mathématiques
Salut! Que c'est dur les interférences....
Je suis en train de préparer mon TP sur lequel on va travailler mercredi: interféromètre de Michelson.
J'ai plusieurs questions:
- Comment observer en pratique des coïncidences et anticoïncidences?(cas des anneaux ou franges rectilignes).Qu'est-ce qu'on doit "voir" lorsqu'on chariote?
- Si j'ai des franges du coin d'air sur les miroirs que je dois projeter sur un écran faut-il que je choisisse une lentille de gde ou de petite focale?
-Pour obtenir la situation de contact optique dans le cas des anneaux comment doivent défiler les anneaux(rentrants ou sortants)?
-Je ne sais pas non plus ce qu'est le blanc d'ordre supérieur...
Si qqn pouvait m'éclairer sur ces quelques points, je lui en serait très reconnaissante.
En vous remerciant.
A +
Sarah
Je suis en train de préparer mon TP sur lequel on va travailler mercredi: interféromètre de Michelson.
J'ai plusieurs questions:
- Comment observer en pratique des coïncidences et anticoïncidences?(cas des anneaux ou franges rectilignes).Qu'est-ce qu'on doit "voir" lorsqu'on chariote?
- Si j'ai des franges du coin d'air sur les miroirs que je dois projeter sur un écran faut-il que je choisisse une lentille de gde ou de petite focale?
-Pour obtenir la situation de contact optique dans le cas des anneaux comment doivent défiler les anneaux(rentrants ou sortants)?
-Je ne sais pas non plus ce qu'est le blanc d'ordre supérieur...
Si qqn pouvait m'éclairer sur ces quelques points, je lui en serait très reconnaissante.
En vous remerciant.
A +
Sarah
Connectez-vous ou Inscrivez-vous pour répondre.
Réponses
Mais bon, vu le nom du site, tu aurais pu t en douter.
Ce forum est certes un forum de maths...je commence à le savoir vu le nombre d'heures que j'ai passées sur ce site...je crois que là vous ne m'apprenez rien!En revanche il ne me semble pas que la charte du forum interdise de poser des questions d'ordre scientifique...donc...
Pour Rémi si tu le retrouves je suis preneuse.
Merci et à plus.
Sarah
Quelques réponses en vrac:
-Pour observer sur un écran les interfranges, il faut une lentille de petite focale car si D est la distance des miroirs à l'écran on doit avoir D>= 4f' (méthode de Silberman je crois).
- Pour observer des anneaux il faut se mettre en lame d'air.
-Le blanc d'ordre supérieur est obtenue quand on éclaire un Michelson au contact optique avec une lumière blanche.
Mais quelle est la différence entre le blanc d'ordre supérieur et le blanc "normal" je dirais?
On va observer une raie noire entourée de raies de couleurs, elles-mêmes entourées d'un blanc légèrement gris (très légèrement) : c'est le blanc d'ordre supérieur. En fait c'est de la lumière blanche à laquelle il manque quelques longueurs d'ondes, celles pour lesquelles la différence de marche aboutit à une interférence destructrice. Si on observe le blanc d'ordre supérieur à travers un spectroscope, on voit très bien le spectre cannelé, avec des cannelures noires qui correspondent aux longueurs d'onde manquantes.
A +
Sarah
je vais essayer de t'éclairer sur certains points, rapidement :
1/quand tu observes des anneaux, c'est que tu es en lame d'air, donc que les miroirs sont parfaitement parallèles. Quand tu observes des franges, c'est que tu es en coin d'air.
En fait, je suis en train de te pipoter un peu : souvoens que dans tout montage d'interférences, tu peux, par des considérations géométriques et en appliquant les principes de base de l'optique ondulatoire (principe du retour inverse de la lumière, principe de Fermat...) te ramener au dispositif des trous d'Young. Car, au final, les interférences, c'est toujours la même chose, à savoir une source qui esr dédoublée en deux sources secondaires cohérentes (condition sine qua non pour qu'il y ait interférences). Et la différence de marche va servir à calculer le retard -la différence de marche- et donc l'éclairement.
C'est tout bête, mais une fois que tu as bien compris le phénomène, tu te rends compte que tous les exercices sont identiques, que cela revient à :
a/ déterminer les rayons qui interfèrent
b/ se ramener aux trous d'Young
c/ calculer la différence de marche &\delta&
d/ appliquer la formule magique &\xi = {\xi}_0 {\cos}^2 \left(\dfrac{\pi \delta}{\lambda} \right)&
Dans le cas du Michelson, en "repliant" la figure, à savoir en dessinant le symétrique du miroir M2 par rapport à la séparatrice, puis, en dessinant les symétriques de ton point source à travers les miroirs puis, la séparatrice, tu te retrouves exactement dans le cas d'un système de trous d'Young.
Il y a aussi le fait que tu as équivalence entre "source ponctuelle à distance finie" et "source étendue à l'inifni dans le plan focal objet d'une lentille". Tout dépend du montage que ton prof a décidé.
Les anneaux et les franges ne sont en fait que des cas particuliers. Quand tu as deux sources ponctuelles qui interfèrent, selon l'angle du plan où tu observes les figures d'interférences, tu observes des figures différentes.
Si on appelle $S_1$ et $S_2$ les deux points source cohérents, l'ensemble, dans l'espace, des points $M$ tels que $\delta = S_1 M - S_2 M = cste$ (différence de marche constante) est en fait un hyperboloïde de révolution d'axe de révolution joignant les deux points source cohérents. Donc si tu mets un plan perpendiculairement à l'axe joignant les deux points source, tu observes les "tranches" de ton hyperboloïde de révolution autour de l'axe, donc, tu vois parfaitement des anneaux : c'est le cas des anneaux de Newton en lame d'air.
En coin d'air, tu mets ton plan "en travers", donc ce que tu observes, c'est en réalité des franges de formes hyperboliques, mais les courbures ne se voient en réalité que pour les franges d'ordre supérieur donc tu as l'impression de ne voir que des franges rectillignes alors que ce n'est pas le cas.
2/ Méthode d'autocllimation de Bessel ou de Silbermann, mais comme te l'a dit Cédric, la règle des "4f" est toujours utile.
3/ le contact optique est obtenu quand $e=0$, donc différence de marche nulle quelle que soit la direction des rayons (l'angle $i$ dns le terme $\delta = 2e\cos i$).
On a lors une teinte pâle toute blanche car il n'y a aucune interférences, vu qu'il n'y a pas de déphasage (les interférences, ce n'est en réalité qu'une question de déphasage dû au retard spatial d'une onde sur l'autre). L'éclairement est donc uniforme, c'est la somme des éclairements des deux rayons cohérents qui auraient pu interférer si on leur en avait laissé la chance en leur permettant d'être déphasés l'un par rapport à l'autre, mais ce n'est pas le cas.
Pour savoir si les anneaux rentrent ou sortent, il faut savoir si le chariot va vers la gauche ou la droite (reprends mon post de la dernière fois, tu as tout ce qu'il faut pour mener les calculs).
4/ Blanc d'odre supérieur : sais-tu déjà que pour interférer deux rayons, c'est extrêment difficile ? Déjà, il faut qu'ils soient d'une même source primaire, que l'on a dupliquée bla bla bla.
En conséquence, quand tu as une source polychromatique, les rayons rouges et bleus ne vont absolument pas interférerer entre eux : les rouges avec les rouges, les bleus avec les bleus, les jaunes avec les jaunes, longueur d'onde pour longueur près (exactement la même).
Donc, ce que tu observes, ce sont des éclairements superposés de toutes les figures d'interférences pour chaque longueur d'onde donnée. Rappelle-toi que ton oeil ne voit que les éclairements et leur somme.
Mais chaque système de franges pour une longueur d'onde donnée est caractérisée par son interfrange...qui dépend de la longueur d'onde. Plus la longueur d'onde est grande (rouge) plus l'interfrange est grande.
Pour l'ordre d'interférence $p=0$ toutes les franges brillantes se superposent exactement car $\delta = 0\times \lambda= 0$ quel que soit la longueur d'onde $\lambda$, donc reconstitution parfaite de la lumière blanche source. En revanche, pour les ordres suivants, les franges brillantes sont définies par les $\delta = p\times \lambda$. Donc, il y aura un décalage car la seconde frange brillante (ordre 1 et pas 2 !!!!) frange ne sera pas au même endroit que la seconde frange brillante rouge...
Disons que près du centre, on discerne assez bien les premières franges brillantes de chaque couleur. Mais ensuite, c'est le bazar, les franges se superposent n'importe comment, et donc tu auras globalement un "blanc" mais pas tout à fait exactement le blanc initial de la lumière source qui n'est obtenu qu'au centre seulement, mais amputé de quelques longueurs d'ondes. Le tout ressemble alors à un blanc pâle et légèrement gris que l'on appelle le blanc d'ordre supérieur.
Voilà Sarah, dernière fois que je t'aide, je rappelle qu'il s'agit d'un forum de maths, et même si je veux bien dépanner en physique, il ne faut pas que cela devienne une habitude.
Bon courage pour ton TP.
vinh
See ya' !
Je vous remercie pour toutes les explications, c'est très clair encore une fois.
A +
Sarah
d/ appliquer la formule magique $\xi = {\xi}_0 {\cos}^2 \left(\dfrac{\pi \delta}{\lambda} \right)$
Je suis d accord avec toi lorsque tu dis que la charte ne l interdit pas, et dans mes propos, on ne pouvait pas lire un quelconque reproche, mais je me suis mal exprimé.
Désolé si je t ai vexée, oublions cela. content de voir que ton pb a en + trouve ses reponses.
Cordialement
jctout, dont le pseudonyme ne reflete aucune verite: ce n est qu un pseudo :-)
Pourquoi nous ne pouvons pas déterminer l'épaisseur d'une lame en lumière monochromatique ??
Si vous pouviez m'aider, cela me serait très utile.
Merci d'avance