Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson.

Interférences par division d’amplitudeL’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




2) Représentation pratique de l’appareil

a) Schéma de principe

Schéma de principe de l’interféromètre

(1) + (2)

(1) + (2)

(1)(2)

V.A. SpM2

M1

S X

Y

Schéma de principe de l’interféromètre

I2 = 2I0

I2 = 2I0

Sp

Sp

Vers Slumière perdue

Rayon 1vers l’écran

I1 = 4I0

SpS

M1

M2

I0

I0

I0

I0

Rayon 2vers l’écran

Vers Slumière perdue





a) Schéma de principe

b) Schéma pratique du dispositif

Basculer sur Michelson Portrait

Récapitulatif :

p 2S M

2S S S'

'¾¾® ¾¾®

p 1S M

1S S S'¾¾® ¾¾®

pS2 2M M'¾¾®





3) Remarques pratiques

a) Rôle de la compensatrice

Sp

Cp

Rôle de la compensatrice

M1

M2







b) Les réflexions






b) Les réflexions

c) Réglage du parallélisme de la compensatrice et des miroirs avec un laser


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

1) Configuration théorique

(1) + (2)

(1) + (2)

(1)(2)S

V.A. SpM2

M1

X

Y

EcranO

M’2S1

S2




2) Éclairage avec une source ponctuelle

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.


rayoncentre

20,8

A.N.1

20,5

A.B.1

20,0

A.N.2

19,5

A.B.2

19,0

rayoncentre

19,8

A.N.1

19,5

A.B.1

19,0

A.N.2

18,5

e diminue


e diminue :

• Le rayon du mième anneau brillant croit ;

• Le rayon de l’anneau d’ordre p diminue.





3) Éclairage avec une source étendue ; Localisation des franges

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





3) Éclairage avec une source étendue ; Localisation des franges

4) Anneaux d’égale inclinaison

Anneaux d’égale inclinaison

’

H1

I1 J1H

I2M’2

M1

e

(2)

PSource étendue

M à l’infini(1)P’

Anneaux d’égale inclinaison

’

O L

f’

’R

F’

i

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.

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.


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






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.






b) Éclairage avec une source étendue à l’infini

c) Intensité des interférences

O (Arête)M’2

M1

I

Je(x)

x

OM’2 avant

M1

M’2 après

e(x’) e(x)

e(x’) e(x)O’

O (frange centrale)M’2

M1

franges brillantesfranges noires

Interférences par division damplitude Linterféromètre de Michelson.

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