TP CLE EN MAIN COMPRENANT - · PDF fileet de comprendre la distribution...

$: TP CLE EN MAIN COMPRENANT - · PDF fileet de comprendre la distribution d’intensité des figures de diffraction à ... Introduction à la théorie ondulatoire de ... géométrique,$
Tel : +33 (0)3 82 20 81 07

Une documentation détaillée de chaque TP est téléchargeable sur notre site : http://www.didaconcept.com

TP "CLE EN MA IN"

� l’ensemble des matériels nécessaires à la réalisation d’expériences (Possibilité de ne commander

qu’une partie du matériel)

� un cours sur les thèmes abordés lors du TP

� un texte de TP permettant de guider et d’évaluer le niveau de compréhension de l’étu

� une notice de résultats et commentaires destinée à l’enseignant

� une validation pédagogique et qualification des matériels

� une option d’installation sur site et de formation des utilisateurs à un coût réduit

Tous les documents sont fournis au format Word pour permettre à l’enseignant

de les modifier, les adapter et les utiliser en fonction de ses besoins.

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" COMPRENANT :

l’ensemble des matériels nécessaires à la réalisation d’expériences (Possibilité de ne commander

un cours sur les thèmes abordés lors du TP

un texte de TP permettant de guider et d’évaluer le niveau de compréhension de l’étu

une notice de résultats et commentaires destinée à l’enseignant

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1

SOMMAIRE

Les Expériences fondamentales

• Optique Géométrique p.2-3 • Instruments d’Optiques p.4-5 • Diffraction p.6-7 • Anneaux de Newton p.8-9 • Interféromètres à Assembler p.10-11 • Interférométrie p.12-13 • Polarisation p.14-15 • Spectrophotométrie p.16-17 • Goniométrie p.18-19 • Introduction aux Télécommunications Optiques p.20-21

Les Expériences avancées

• Effet Pockels et Modulation Electro-Optique p.22 • Effet et Modulation Acousto-Optique p.23 • Caractéristiques Electriques et Optiques d’une Diode Laser p.24 • Réglage et caractérisation d’une Cavité LASER p.25 • Télécommunication Optique par multiplexage en longueur d’onde (WDM) p.26 • Etude d’une Fibre Optique à gradient d’indice p.27 • Principes et Applications de l’ Ellipsométrie : p.28 • Traitement Optique d’Images et Reconnaissance de Formes p.29 • Principes et applications de l’Holographie p.30 • Photographie de Speckle p.31

Nouveau catalogue de composants

disponible fin Avril

1 0 0 n o u v e a u t é s e x c e p t i o n n e l l e s v o u s y a t t e n d e n t

� Image réelle/virtuelle

� Méthodes de mesure de distance focale

� Loi de conjugaison

� Autocollimation

� Loupe – Œil Fictif

� Aberrations chromatiques

� Aberrations sphériques

L’optique géométrique, apparue dès l’Antiquité, s’est développée sur la base d’observations simples et

repose sur des principes simples

Elle a pu expliquer les phénomènes de la réflexion et de la réfraction

Snell-Descartes. L’optique géométrique permet de retrouver la quasi

résultats concernant les miroirs, les dioptres et les lentilles ainsi que les systèmes

optiques constituant certains instruments optiques lorsque l’on reste d

de l’approximation de Gauss.

Lorsqu’on s’éloigne des conditions de Gauss, on se confronte à des

phénomènes non-linéaires. Un kit complémentaire permettra de visualiser les différents types d’aberrations que

l’on peut retrouver dans un système

N O T I O N S E T U D I E E S

I N T R O D U C T I O N A L

Image réelle/virtuelle

Méthodes de mesure de distance focale

Aberrations chromatiques

Aberrations sphériques

’optique géométrique, apparue dès l’Antiquité, s’est développée sur la base d’observations simples et

repose sur des principes simples : la propagation rectiligne et le retour inverse.

Elle a pu expliquer les phénomènes de la réflexion et de la réfraction par les lois de

Descartes. L’optique géométrique permet de retrouver la quasi-totalité des

résultats concernant les miroirs, les dioptres et les lentilles ainsi que les systèmes

optiques constituant certains instruments optiques lorsque l’on reste dans le cadre

Lorsqu’on s’éloigne des conditions de Gauss, on se confronte à des

linéaires. Un kit complémentaire permettra de visualiser les différents types d’aberrations que

l’on peut retrouver dans un système optique.

T U D I E E S

N T R O D U C T I O N A L ’ O P T I Q U E G E O M E T R I Q U E

2

’optique géométrique, apparue dès l’Antiquité, s’est développée sur la base d’observations simples et

par les lois de

ans le cadre

linéaires. Un kit complémentaire permettra de visualiser les différents types d’aberrations que

O P T I Q U E G E O M E T R I Q U E

DE SCR I P T I F T ECHN IQUE

E N S E M B L E F O C O M E T R I E

Cet ensemble de base permet d’étudier les principes fondamentaux

de l’optique géométrique : mesure de distance focale par différentes

méthodes, loi de conjugaison, grandissement, autocollimation…

Cet ensemble comprend :

� Un banc triangulaire de 2m

� Un ensemble de 5 cavaliers pour banc triangulaire dont 1 long

� Un lot de 7 lentilles, 2 miroirs et 6 diaphragmes au diamètre

40mm

� 4 montures de lentilles au diamètre 40mm

� Une lanterne 12V 45W avec son

alimentation

� Un écran blanc quadrillé

� Un râtelier

E N S E M B L E C O M P L E M E N T A I R E

Cet ensemble complémentaire permet d’

lentilles asphériques, systèmes épais, achromats… Ainsi, il vous sera possible de différencier les aberrations chromatiques e

et de voir comment ils peuvent être corrigés.


� Un condenseur

� Un système optique épais

� Une lentille asphérique sur monture

� Une lentille achromatique sur monture

� Deux filtres colorés (rouge et bleu)

� Un écran dépoli quadrillé

� Un diaphragme à iris

O P T I O N E C R A N

Cette option qui consiste en un écran numérique USB vous permet de faire des

mesures précises de grandissements, de visualiser plus facilement les aberrations

notamment les distorsions en coussin/barillet.


� Un système d’écran numérique USB

� Un jeu d’écrans

� Logiciel d’exploitation

E SCR I P T I F T ECHN IQUE

O C O M E T R I E

les principes fondamentaux

: mesure de distance focale par différentes

méthodes, loi de conjugaison, grandissement, autocollimation…

Un ensemble de 5 cavaliers pour banc triangulaire dont 1 long

Un lot de 7 lentilles, 2 miroirs et 6 diaphragmes au diamètre

4 montures de lentilles au diamètre 40mm

Une lanterne 12V 45W avec son objet dépoli et son

O M P L E M E N T A I R E A B E R R A T I O N S

permet d’étudier et de visualiser les aberrations de systèmes optiques simples, tels que les condenseurs,

lentilles asphériques, systèmes épais, achromats… Ainsi, il vous sera possible de différencier les aberrations chromatiques e

s peuvent être corrigés.

Un système optique épais

Une lentille asphérique sur monture

Une lentille achromatique sur monture

Deux filtres colorés (rouge et bleu)

C R A N N U M E R I Q U E

te option qui consiste en un écran numérique USB vous permet de faire des

mesures précises de grandissements, de visualiser plus facilement les aberrations

notamment les distorsions en coussin/barillet.

Un système d’écran numérique USB

Ref : T1110

Ref : T1130

3

étudier et de visualiser les aberrations de systèmes optiques simples, tels que les condenseurs,

lentilles asphériques, systèmes épais, achromats… Ainsi, il vous sera possible de différencier les aberrations chromatiques et sphériques

Ref : T1120

� Microscope

� Lunette de Galilée

� Lunette astronomique

� Télescope de Newton

� Téléobjectif, oculaire, objectifs

� Grandissement - Grossissement

On appelle « instrument optique

est en général issu de l’association de plusieurs systèmes optiques (objectif, oculaires,

doublets…). Le champ d’application est très vaste

télescope spatial.

Les premiers instruments optiques datent du début du XVIIème

siècle et avaient alors permis à l’astronomie de faire un bond

remarquable. Galilée, précurseur de la lunette astronomique, et

Newton, inventeur du télescope, ont pu confir

Copernic : l’héliocentrisme (la terre tourne autour du soleil) et

comprendre le fonctionnement de la Terre. De nos jours, les instruments optiques sont

souvent couplés à de l’électronique ou à d’autres techniques (rayons X, magnétisme…) e

permettent de voir de plus en plus loin, ou au contraire des objets de plus en plus petits.

L’ensemble de matériel préparé ici est conçu pour que vous puissiez reconstituer facilement les différents

instruments optiques qui ont marqué l’histoire de l’o

retrouvent dans tous les instruments optiques modernes.

I N S T R U M E N T S


Lunette astronomique

Télescope de Newton

oculaire, objectifs

Grossissement

On appelle « instrument optique » un instrument formant une image d’un objet. Il


doublets…). Le champ d’application est très vaste : il peut aller de la loupe jusqu’au


siècle et avaient alors permis à l’astronomie de faire un bond


Newton, inventeur du télescope, ont pu confirmer la théorie de

: l’héliocentrisme (la terre tourne autour du soleil) et


souvent couplés à de l’électronique ou à d’autres techniques (rayons X, magnétisme…) e



instruments optiques qui ont marqué l’histoire de l’optique mais dont les principes sont toujours d’actualité et se

retrouvent dans tous les instruments optiques modernes.

N S T R U M E N T S O P T I Q U E S

T U D I E E S

4

» un instrument formant une image d’un objet. Il


u



mer la théorie de

: l’héliocentrisme (la terre tourne autour du soleil) et


souvent couplés à de l’électronique ou à d’autres techniques (rayons X, magnétisme…) et



ptique mais dont les principes sont toujours d’actualité et se

E N S E M B L E L U N E T T E E T

Cet ensemble vous permet de construire entre autres un microscope, une

lunette de Galilée et une lunette astronomique. Vous pourrez observer

directement ou alors simuler des rayons à l’infini grâce à la lanterne à

condenseur réglable. L’œil fictif qui est fourni avec vous permettr

projeter l’image sur un écran au lieu de devoir l’observer directement. Il

est ensuite possible d’étudier le grandissement et le grossissement du

système que vous aurez construit.


� Un banc triangulaire de 2m

� Un ensemble de 6 cavaliers pour banc triangulaire dont 2 longs

� Un lot de 5 lentilles au diamètre 80mm (dont une concave)

� 5 montures de lentilles au diamètre 80mm

� Une lanterne 12V 75W avec son objet dépoli et son

alimentation

� Un œil fictif

� Un diaphragme à iris

� Un râtelier


Cet ensemble complémentaire fournit tous les éléments manquant dans le kit de base et qui sont nécessaires à la construction d’un

télescope de Newton. Vous pourrez là aussi faire des observations directes en regardant au travers de l’oculaire ou bien en u

fictif qui permet de projeter l’image qu’on verrait sur l’écran. La lanterne 12V75W, par son réglage de collimation, permet d

image à l’infini.


� 2 montures de faible diamètre extérieur pour composants au diamètre 40mm

� Un miroir plan au diamètre 40mm

� Un miroir sphérique de grande focale (diamètre 80mm)

� Un lot de 3 diaphragmes circulaires au diamètre 40mm

� Deux pieds en demi-lune


U N E T T E E T M I C R O S C O P E

de construire entre autres un microscope, une

lunette de Galilée et une lunette astronomique. Vous pourrez observer

directement ou alors simuler des rayons à l’infini grâce à la lanterne à

condenseur réglable. L’œil fictif qui est fourni avec vous permettra lui de

projeter l’image sur un écran au lieu de devoir l’observer directement. Il

est ensuite possible d’étudier le grandissement et le grossissement du

6 cavaliers pour banc triangulaire dont 2 longs

Un lot de 5 lentilles au diamètre 80mm (dont une concave)

5 montures de lentilles au diamètre 80mm

Une lanterne 12V 75W avec son objet dépoli et son

O M P L E M E N T A I R E T E L E S C O P E

complémentaire fournit tous les éléments manquant dans le kit de base et qui sont nécessaires à la construction d’un

télescope de Newton. Vous pourrez là aussi faire des observations directes en regardant au travers de l’oculaire ou bien en u

fictif qui permet de projeter l’image qu’on verrait sur l’écran. La lanterne 12V75W, par son réglage de collimation, permet d

2 montures de faible diamètre extérieur pour composants au diamètre 40mm

Un miroir plan au diamètre 40mm

Un miroir sphérique de grande focale (diamètre 80mm)

Un lot de 3 diaphragmes circulaires au diamètre 40mm

Ref : T1210

5


complémentaire fournit tous les éléments manquant dans le kit de base et qui sont nécessaires à la construction d’un

télescope de Newton. Vous pourrez là aussi faire des observations directes en regardant au travers de l’oculaire ou bien en utilisant l’œil

fictif qui permet de projeter l’image qu’on verrait sur l’écran. La lanterne 12V75W, par son réglage de collimation, permet de simuler une

Ref : T1220

� Principe d’Huygens-

� Diffraction de Fraunhofer et de Fresnel

� Diffraction par une fente, par un trou, par une ouverture rectangulaire

� Fentes et trous de Young, fentes multiples

� Diffraction par un réseau

� Théorème de Babinet

� Disque et anneaux d’Airy

� Résolution d’instruments optiques

� Laser et cohérence

Pour des raisons historiques, on distingue encore la diffraction des interférences mais ces deux

comportements dérivent de la nature ondulatoire d’un phénomène et ne vont pas l’un sans l’autre.

Cet ensemble d’expériences vous permet d’illustrer le princip

et de comprendre la distribution d’intensité des figures de diffraction à l’infini.

D I F F R A C T I O N


-Fresnel

Diffraction de Fraunhofer et de Fresnel

Diffraction par une fente, par un trou, par une ouverture rectangulaire

Fentes et trous de Young, fentes multiples

Diffraction par un réseau

Théorème de Babinet

Disque et anneaux d’Airy

Résolution d’instruments optiques



Cet ensemble d’expériences vous permet d’illustrer le principe de Huygens-Fresnel, d’observer, de mesurer

et de comprendre la distribution d’intensité des figures de diffraction à l’infini.

T U D I E E S

6



Fresnel, d’observer, de mesurer


E N S E M B L E F E N T E S E T

Cet ensemble permet d’observer et d’étudier

monochromatique par une fente et par un fil

Babinet et de relever la distribution d’intensité de la figure de diffraction d’une source

monochromatique. Cet ensemble comprend

� Un banc triangulaire de 2m sur pieds avec un jeu de cavaliers prismatiques réglables

� Un laser (532nm) 1mW

� Deux écrans métalliques (une face quadrillée, une face neutre)

� Un jeton de fentes et fils dans une monture adaptée

� Un manuel complet des expériences conseillées

E N S E M B L E F I G U R E S D E

Cet ensemble plus complet permet d’exploiter à

fentes et trous d’Young, fentes multiples, réseaux…). Il est alors possible de voir le disque d’Airy et d’étudier la limite d

optiques. Un système de détection simple et efficace permet la visualisation en temps réel sur ordinateur de la figure de diffraction. I

possible d’obtenir très rapidement le profil d’intensité et de pouvoir faire des

mesures avec une meilleure précision. Cet ensemble comprend

� Un banc triangulaire de 2m sur pieds avec un jeu de cavaliers

prismatiques réglables

� Un laser (532nm) 1mW

� Deux écrans métalliques (une face quadrillée, une face neutre)

� Un écran numérique USB de détection avec son logiciel

� Un porte-composant à barillet comportant quatre jetons sur lesquels on

trouve une gamme complète d’objets de diffraction de diverses tailles

(trous, fentes et trous d’Young, carrés, rectangles, fils, fentes, fentes

multiples…)

� Un jeu de réseaux de diffraction

� Un manuel complet des expériences conseillées


E N T E S E T T H E O R E M E D E B A B I N E T

Cet ensemble permet d’observer et d’étudier le phénomène de diffraction de la lumière

monochromatique par une fente et par un fil. Il est alors possible de vérifier le théorème de

Babinet et de relever la distribution d’intensité de la figure de diffraction d’une source

:

Un banc triangulaire de 2m sur pieds avec un jeu de cavaliers prismatiques réglables

écrans métalliques (une face quadrillée, une face neutre)

Un jeton de fentes et fils dans une monture adaptée

Un manuel complet des expériences conseillées

I G U R E S D E F R A U N H O F E R

exploiter à 100% l’étude des principaux phénomènes de diffraction de la lumière

fentes et trous d’Young, fentes multiples, réseaux…). Il est alors possible de voir le disque d’Airy et d’étudier la limite d

n système de détection simple et efficace permet la visualisation en temps réel sur ordinateur de la figure de diffraction. I

possible d’obtenir très rapidement le profil d’intensité et de pouvoir faire des


Un banc triangulaire de 2m sur pieds avec un jeu de cavaliers

Deux écrans métalliques (une face quadrillée, une face neutre)

Un écran numérique USB de détection avec son logiciel d’exploitation

composant à barillet comportant quatre jetons sur lesquels on

trouve une gamme complète d’objets de diffraction de diverses tailles

(trous, fentes et trous d’Young, carrés, rectangles, fils, fentes, fentes

Un manuel complet des expériences conseillées

Ref : T2120

7

principaux phénomènes de diffraction de la lumière monochromatique (trous,

fentes et trous d’Young, fentes multiples, réseaux…). Il est alors possible de voir le disque d’Airy et d’étudier la limite de diffraction d’instruments

n système de détection simple et efficace permet la visualisation en temps réel sur ordinateur de la figure de diffraction. Il est alors

Ref : T2110

� Constatation historique des phénomènes ondulatoires de la lumière

� Introduction à la théorie ondulatoire de Fresnel

� Détermination du rayon de courbure de la lentille du dispositif de Newton

� Mesure de la longueur d’onde de filtres ou de sources spectrales

� Vérification de la relation de Newton en

� Introduction à la notion de cohérence spatiale et temporelle

L’expérience des anneaux de Newton constitue un exemple

nature ondulatoire de la lumière.

L’expérience a été réalisée

inexplicable en optique géométrique, a ouvert la voie à Fresnel et à la théorie ondulatoire de la

lumière. La simplicité de sa théorie la rend explicite et facilement interprétable comme une

première approche de la notion d’interférences par division d’amplitude

anneaux de Newton dans de meilleures conditions que Newton lui

A N N E A U X D E N


Constatation historique des phénomènes ondulatoires de la lumière

Introduction à la théorie ondulatoire de Fresnel

Détermination du rayon de courbure de la lentille du dispositif de Newton

Mesure de la longueur d’onde de filtres ou de sources spectrales

Vérification de la relation de Newton en sur le diamètre des anneaux

Introduction à la notion de cohérence spatiale et temporelle

L’expérience des anneaux de Newton constitue un exemple simple et immédiat

nature ondulatoire de la lumière.

L’expérience a été réalisée par Newton lui-même en 1704. La présence d’anneaux,


La simplicité de sa théorie la rend explicite et facilement interprétable comme une

e de la notion d’interférences par division d’amplitude. Redécouvrez

anneaux de Newton dans de meilleures conditions que Newton lui-même.

N E W T O N

T U D I E E S

8

Détermination du rayon de courbure de la lentille du dispositif de Newton

sur le diamètre des anneaux

simple et immédiat de la

même en 1704. La présence d’anneaux,


La simplicité de sa théorie la rend explicite et facilement interprétable comme une

Redécouvrez les


E N S E M B L E A N N E A U X D E

Cet ensemble comprend le matériel nécessaire qui permet

de donner une première interprétation du caractère ondulatoire de la lumière.

peut alors être calculé connaissant la longueur d’onde de la source à vapeur de sodium (589nm).

� Un dispositif d’anneaux de Newton.

� Un banc optique triangulaire d’1,50m sur pieds avec un jeu de 5 cavaliers prismatiques (dont un de 10cm de long).

� Une source à vapeur de Sodium basse pression 18W avec un condenseur double au diamètre 80mm.

� Un ensemble de pieds en demi-lune et de lentilles biconvexes au diamètre 80mm sur montures.

� Ecran comportant une face quadrillé et une face neutre.

� Un manuel complet des expériences et p

O P T I O N M E S U R E S D E L O N G U E U R S

Ce complément permet d’observer et de comprendre l’influence de la longueur d’onde sur le diamètre des anneaux. Une fois le r

courbure du dispositif déterminé grâce à la

en mesurant le diamètre des anneaux obtenus.

Newton sur ordinateur et de mesur

expérimentalement le phénomène que

successifs. ».

� Un jeu de filtres interférentiels au diamètre

40mm (anticalorique, 436, 546, 578nm)

montés sur un porte-composant à barillet.

� Une source lumineuse halogène 12V/75W

munie d’une lentille de collimation et d’un

réglage de la focalisation.

� Un écran numérique de détectio

compatible USB avec son logiciel

d’exploitation.

O P T I O N L A M E S D E C O I N D

Ce dispositif supplémentaire, également appelé lames de Lummer

provoque des interférences lorsqu

interférentielle et vous permet de faire des expériences de coin d’air

� Dispositif réglable composé de deux lames réfléchiss


N N E A U X D E N E W T O N E T R A Y O N D E C O U R B U R E

permet d’introduire le phénomène d’interférences localisées et par l’observation des anneaux de Newton,

de donner une première interprétation du caractère ondulatoire de la lumière. Le rayon de courbure de la face sphérique de la lentille du dispositif

calculé connaissant la longueur d’onde de la source à vapeur de sodium (589nm).

Un dispositif d’anneaux de Newton.

Un banc optique triangulaire d’1,50m sur pieds avec un jeu de 5 cavaliers prismatiques (dont un de 10cm de long).

Sodium basse pression 18W avec un condenseur double au diamètre 80mm.

lune et de lentilles biconvexes au diamètre 80mm sur montures.

Ecran comportant une face quadrillé et une face neutre.

Un manuel complet des expériences et protocoles conseillés

E S U R E S D E L O N G U E U R S D ’ O N D E S

Ce complément permet d’observer et de comprendre l’influence de la longueur d’onde sur le diamètre des anneaux. Une fois le r

déterminé grâce à la source de sodium, il est possible de retrouver la longueur d’onde de ces filtres interférentiels

en mesurant le diamètre des anneaux obtenus. L’écran numérique permet de visualiser en temps réel le phénomène des anneaux de

et de mesurer de façon rapide et efficace le diamètre des anneaux. Il sera alors plus aisé d

expérimentalement le phénomène que Newton avait constaté : « Le rayon des anneaux croît comme la racine carrée des nombres entiers

filtres interférentiels au diamètre

40mm (anticalorique, 436, 546, 578nm)

composant à barillet. source lumineuse halogène 12V/75W

munie d’une lentille de collimation et d’un

réglage de la focalisation.

Un écran numérique de détection

USB avec son logiciel

O I N D ’ A I R

, également appelé lames de Lummer-Gehrcke, composé de deux lames réfléchissantes d’égale épaisseur

provoque des interférences lorsque celles-ci ne sont pas parfaitement parallèles. Ce système est parfois utilisé en spectrométrie

et vous permet de faire des expériences de coin d’air.

Dispositif réglable composé de deux lames réfléchissantes d’épaisseur identiques

Ref : T2320

Ref : T2330

9

U R B U R E

’interférences localisées et par l’observation des anneaux de Newton,

Le rayon de courbure de la face sphérique de la lentille du dispositif de Newton

Un banc optique triangulaire d’1,50m sur pieds avec un jeu de 5 cavaliers prismatiques (dont un de 10cm de long).

Ce complément permet d’observer et de comprendre l’influence de la longueur d’onde sur le diamètre des anneaux. Une fois le rayon de

source de sodium, il est possible de retrouver la longueur d’onde de ces filtres interférentiels

en temps réel le phénomène des anneaux de

alors plus aisé de vérifier

e rayon des anneaux croît comme la racine carrée des nombres entiers

composé de deux lames réfléchissantes d’égale épaisseur,

ne sont pas parfaitement parallèles. Ce système est parfois utilisé en spectrométrie

Ref : T2310

: T2320

� Assemblage et construction d’un interféromètre

� Alignement et réglage, notion de chemin optique

� Interférences par division

� Longueur d’onde, cohérence spatiale et temporelle de sources lasers

� Interféromètre de Michelson, de Mach Zender

� Etude de l’indice de l’air, épaisseur d’une lame

L’interféromètre de Michelson fût pour la première fois mis en place à la fin du

XVIIIe

siècle, dans l’objectif de mesurer la vitesse de la lumière. Depuis, l’interférométrie a

vu son champ d’application s’élargir

planéité d’une surface, mesure de l’épaisseur d’une lame, de la pression et de l

gaz… ce sont autant d’applications

usitée dans le monde de l’industrie.

Le kit présenté ici vous propose de mettre en place vous

et aisée, un interféromètre de Michelson sur banc magnétique. Ce dispositif didactique

permet une compréhension et

construction, des paramètres et grandeurs essentielles, et aussi

applications concrètes telles que la mesure de l’épaisseur d’une lame

d’un gaz.

M I C H E L S O N A A S S E M B L E R


Assemblage et construction d’un interféromètre

Alignement et réglage, notion de chemin optique

Interférences par division d’amplitude

Longueur d’onde, cohérence spatiale et temporelle de sources lasers

Interféromètre de Michelson, de Mach Zender

Etude de l’indice de l’air, épaisseur d’une lame

Michelson fût pour la première fois mis en place à la fin du


’élargir : mesure de faibles distances, vérification de la

planéité d’une surface, mesure de l’épaisseur d’une lame, de la pression et de l’indice d’un

sont autant d’applications qui font de l’interférométrie une technique pointue et

usitée dans le monde de l’industrie.

propose de mettre en place vous-même, de manière rapide

de Michelson sur banc magnétique. Ce dispositif didactique

et une approche complète de l’interféromètre, au niveau de sa

construction, des paramètres et grandeurs essentielles, et aussi en proposant quelques

telles que la mesure de l’épaisseur d’une lame ou encore de l’indice

I C H E L S O N A A S S E M B L E R

T U D I E E S

10

Michelson fût pour la première fois mis en place à la fin du


: mesure de faibles distances, vérification de la

’indice d’un

une technique pointue et

de manière rapide

de Michelson sur banc magnétique. Ce dispositif didactique

de l’interféromètre, au niveau de sa

en proposant quelques

ou encore de l’indice


E N S E M B L E M I C H E L S O N

Cet ensemble permet d’observer et d’étudier

fonctionnement d’un interféromètre de Michelson. Le montage sur banc

magnétique permet une réalisation simple, complète de l’interféromètre

et une appropriation totale de la manipulation. Les miroi

angulaires fins et la platine de translation permettent de montrer les

différents phénomènes d’interférences et de faire des mesures

quantitatives.


� Une table magnétique avec son jeu de supports aimantés

� Un miroir sur monture fixe à réglage angulaire XY

� Un miroir avec réglage angulaire XY monté sur platine de

translation

� Une lame semi-réfléchissante sur monture

� Un laser vert et son jeu d’écrans


Cet ensemble complémentaire permet d’étudier un autre type

d’interféromètre : l’interféromètre de Mach

se fait aussi facilement que pour l’interféromètre de Michelson, et il

offre d’autres possibilités de mesures.


� Une lame semi-réfléchissante sur monture supplémentaire

� Deux miroirs grand diamètre sur monture à réglage angulaire XY

� Un jeu supplémentaire de supports aimantés

O P T I O N E C R A N N U M E R I Q U E

Cet ensemble permet d’aller plus loin dans

visualisant les figures sur ordinateur. Le logiciel fourni avec permet ensuite de réaliser avec

précision les mesures d’interfranges.


� Ecran numérique de visualisation USB

� Logiciel d’exploitation

� Support magnétique adapté

O P T I O N K I T M

Cet ensemble vous permettra d’explorer quelques applications simples et faciles à mettre en

œuvre des interféromètres, comme la mesure de l’épaisseur et de l’indice d’une lame, on encore

de l’indice et de la pression d’un gaz. Cette option contient

� Kit lames minces sur support magnétique

� Cuve à vide sur pied magnétique et sa pompe à vide


I C H E L S O N

Cet ensemble permet d’observer et d’étudier le principe de

fonctionnement d’un interféromètre de Michelson. Le montage sur banc

magnétique permet une réalisation simple, complète de l’interféromètre

et une appropriation totale de la manipulation. Les miroirs à réglages

angulaires fins et la platine de translation permettent de montrer les

différents phénomènes d’interférences et de faire des mesures

Une table magnétique avec son jeu de supports aimantés

sur monture fixe à réglage angulaire XY

Un miroir avec réglage angulaire XY monté sur platine de

réfléchissante sur monture

O M P L E M E N T A I R E M A C H - Z E N D E R

complémentaire permet d’étudier un autre type

: l’interféromètre de Mach-Zender. Sa mise en place

se fait aussi facilement que pour l’interféromètre de Michelson, et il

offre d’autres possibilités de mesures.

réfléchissante sur monture supplémentaire

Deux miroirs grand diamètre sur monture à réglage angulaire XY

Un jeu supplémentaire de supports aimantés

C R A N N U M E R I Q U E

Cet ensemble permet d’aller plus loin dans l’observation du phénomène d’interférences en

visualisant les figures sur ordinateur. Le logiciel fourni avec permet ensuite de réaliser avec

précision les mesures d’interfranges.

Ecran numérique de visualisation USB

Support magnétique adapté

M E S U R E S

Cet ensemble vous permettra d’explorer quelques applications simples et faciles à mettre en

des interféromètres, comme la mesure de l’épaisseur et de l’indice d’une lame, on encore

de l’indice et de la pression d’un gaz. Cette option contient :

Kit lames minces sur support magnétique

Cuve à vide sur pied magnétique et sa pompe à vide

Ref : T2410

Ref : T2430

Ref : T2440

11

E N D E R

des interféromètres, comme la mesure de l’épaisseur et de l’indice d’une lame, on encore

Ref : T2420

� Interférences par division d’amplitude

� Interférométrie en lumière blanche

� Longueur d’onde, cohérence spatiale et temporelle de sources lasers

� Interféromètre de Michelson, de Mach Zender

� Etude de l’indice de l’air, épaisseur d’une lame

� Transformée de Fourrier

L’interféromètre de Michelson fût pour la première fois mis en place à la fin du XI

siècle, dans l’objectif de mesurer la vitesse de la lumière.

La lumière incidente est séparée en 2 faisceaux d’égale intensité.

réfléchies par 2 miroirs et recombinées après un aller

différence de marche, on peut obtenir des figures d’interférences

L’équipement présenté ici est établi autour d’un interféromètre de Michelson prêt à

l’emploi avec tout le matériel nécessaire pour réaliser toutes les expériences didactiques et

comprendre le fonctionnement et les possibilités de l’appareil.

I N T E R F E R O M E T R E D E


Interférences par division d’amplitude

Interférométrie en lumière blanche


Interféromètre de Michelson, de Mach Zender

Etude de l’indice de l’air, épaisseur d’une lame

Transformée de Fourrier

Michelson fût pour la première fois mis en place à la fin du XI

siècle, dans l’objectif de mesurer la vitesse de la lumière.

La lumière incidente est séparée en 2 faisceaux d’égale intensité. Ces ondes sont

réfléchies par 2 miroirs et recombinées après un aller-retour. En créant une faible

différence de marche, on peut obtenir des figures d’interférences


ploi avec tout le matériel nécessaire pour réaliser toutes les expériences didactiques et

comprendre le fonctionnement et les possibilités de l’appareil.

F E R O M E T R E D E M I C H E L S O N

T U D I E E S :

12


Michelson fût pour la première fois mis en place à la fin du XIXe

Ces ondes sont


ploi avec tout le matériel nécessaire pour réaliser toutes les expériences didactiques et

I C H E L S O N

DE SCR I P T I F TECHN IQUE

E X P E R I E N C E S H A U T E Cet interféromètre d’une grande précision et d’une haute luminosité est

fourni avec un ensemble complet de matériel permettant de montrer des

figures d’interférences contrastés et lumineuse

aussi de réaliser les manipulations les plus complexes.

Cet ensemble comporte :

� Interféromètre de Michelson série E1000

� 3 pieds en demi-lune

� Lentilles de projection en monture

� Laser HeNe Melles Griot 632.8nm 1mW avec extenseur

� Source spectrale Osram : Mercure et Sodium

� Source blanche 12V 75W avec 3 filtres interférentiels (436, 546, 578

nm)

� Manuel d’expériences

M O T O R I S A T I O N E T Les expériences temporelles sont réalisables grâce à ce

et visualisation. Cela vous permettra entre autre de pouvoir faire les expériences

de transformée de Fourrier et d

� Motorisation (seulement pour l’interféromètre de la série

E1000)

� Detecteur

O P T I O N M E S U R E S P O U R Ce kit complémentaire vous permet d’

encore la détermination de l’indice de l’air.

� Cuve à vide avec pompe à air

� Kit lame mince

E X P E R I E N C E S D E T P Ayez accès aux experiences d’interférométrie à des prix abordables avec une

qualité de mesure très satisfaisante grâce à cet équipement homogène articulé

autour d’un interféromètre à grands bras (série E6100).

miroirs et la séparatrice autorise des expériences et des mesures de TP

difficilement réalisables autrement. Cet interféromètre fonctionne aussi bien au

laser qu’en lumière blanche et permet la réalisation de

principales du programme. Ce kit contient :

� Interferomètre de Michelson E6100

� 3 pieds en demi-lune

� Une lentille de projection au diamètre 80mm

� Ecran translucide quadrillé

� Laser HeNe 632.8nm avec extenseur


S O U R C E S A D D I T I O N N E L L ECet ensemble complémentaire élargit le champ d’expériences

d’autres types de sources et de lumière cohérente

� Source spectrale : sodium et mercure

� Source blanche 12V 45W

A C C E S S O I R E S A D D I T I O N NCe kit additionnel offre d’autre

mince, mesure de l’indice de l’air

� Cuve à vide avec pompe manuelle

� Kit lame mince

� Detecteur

ECHN IQUE

A U T E L U M I N O S I T E Cet interféromètre d’une grande précision et d’une haute luminosité est

fourni avec un ensemble complet de matériel permettant de montrer des

figures d’interférences contrastés et lumineuses à une classe entière et

aussi de réaliser les manipulations les plus complexes. .

Interféromètre de Michelson série E1000

Laser HeNe Melles Griot 632.8nm 1mW avec extenseur

Source spectrale Osram : Mercure et Sodium

filtres interférentiels (436, 546, 578

O T O R I S A T I O N E T V I S U A L I S A T I O N P O U R E 1 0 0 0Les expériences temporelles sont réalisables grâce à ce complément motorisation

et visualisation. Cela vous permettra entre autre de pouvoir faire les expériences

de transformée de Fourrier et de mesure de l’anti-coïncidence du sodium.

Motorisation (seulement pour l’interféromètre de la série

E S U R E S P O U R E 1 0 0 0 Ce kit complémentaire vous permet d’explorer davantage d’applications telles que la mesure de l’épaisseur d’une lame mince ou

encore la détermination de l’indice de l’air.

Cuve à vide avec pompe à air métallique

Ayez accès aux experiences d’interférométrie à des prix abordables avec une

qualité de mesure très satisfaisante grâce à cet équipement homogène articulé

(série E6100). L’espace libéré entre les

miroirs et la séparatrice autorise des expériences et des mesures de TP

Cet interféromètre fonctionne aussi bien au

laser qu’en lumière blanche et permet la réalisation de toutes les expériences

au diamètre 80mm montée sur support

r

O U R C E S A D D I T I O N N E L L E S P O U R E 6 1 0 0 Cet ensemble complémentaire élargit le champ d’expériences réalisables, avec

d’autres types de sources et de lumière cohérente.

Source spectrale : sodium et mercure

Source blanche 12V 45W

C C E S S O I R E S A D D I T I O N N E L S P O U R E 6 1 0 0 Ce kit additionnel offre d’autres possibilités de mesures : épaisseur d’une lame

mince, mesure de l’indice de l’air... Ce kit contient :

Cuve à vide avec pompe manuelle

Ref : T2525

Ref : T2530

Ref

Ref : T2541

13

E 1 0 0 0

telles que la mesure de l’épaisseur d’une lame mince ou

: T2525

Ref : T2510

Ref : T2520

Ref : T2540

: T2541

La polarisation est une propriété importante des ondes lumineuses. La lumière naturelle n’est pas

polarisée mais de nombreux matériaux et phénomènes peuvent altérer sa polarisation. Ce phénomène prouve le

caractère transverse des ondes lumine

ont un état de polarisation défini.

Cet ensemble d’expérience

vous permettra de mettre en

évidence ce phénomène et

d’apprendre à le maitriser. Ave

le kit « Pouvoir Rotatoire », vous

pourrez étudier l’activité optique

de certaines substances. Avec le

kit « Brewster », vous pourrez

montrer qu’il existe un angle pour

lequel la polarisation de la

lumière qui se réfléchit sur une

surface de verre est maximale.

P O L A R I S A T I O N

� Polarisation rectiligne, circulaire, elliptique d’une onde électromagnétique

� Polarisation d’une source lumineuse

� Loi de Malus

� Axes neutres d’une lame demi/quart d’onde

� Effet des lames quart

� Biréfringence

� Loi de Brewster

� Coefficient de réflexion de Fresnel


ation est une propriété importante des ondes lumineuses. La lumière naturelle n’est pas


caractère transverse des ondes lumineuses. Polariser une lumière c’est en fait sélectionner les trains d’ondes qui

ont un état de polarisation défini.

On retrouve la polarisation dans plusieurs phénomènes

naturels : la lumière se retrouve particulièrement polarisée lorsqu’on

observe le ciel à 90° du soleil, ce qui est bien visible lors des couchers

de soleils ou des aurores (en particulier dans les parties australes de

la Terre). Lorsque celle-ci se réfléchit à l’angle de Brewster sur une

surface horizontale brillante (mer, glace, neige, vit

polarisation est partiellement changée.

Maitriser le phénomène de polarisation a permis de l’utiliser

pour protéger et améliorer les communications hertziennes, (radio,

télévision, Wi-Fi, radars, antennes…). Les propriétés polarisantes de

certains cristaux sont utilisées massivement pour les toutes dernières

technologies : en microscopie, en photographie, pour la technologie

LCD…

Cet ensemble d’expérience

d’apprendre à le maitriser. Avec

», vous

pourrez étudier l’activité optique

de certaines substances. Avec le

», vous pourrez

montrer qu’il existe un angle pour

lumière qui se réfléchit sur une

ximale.

O L A R I S A T I O N

Polarisation rectiligne, circulaire, elliptique d’une onde électromagnétique

Polarisation d’une source lumineuse

Axes neutres d’une lame demi/quart d’onde

Effet des lames quart-onde et demi-onde sur la polarisation

Coefficient de réflexion de Fresnel

T U D I E E S

14

ation est une propriété importante des ondes lumineuses. La lumière naturelle n’est pas


uses. Polariser une lumière c’est en fait sélectionner les trains d’ondes qui

On retrouve la polarisation dans plusieurs phénomènes

: la lumière se retrouve particulièrement polarisée lorsqu’on

à 90° du soleil, ce qui est bien visible lors des couchers

de soleils ou des aurores (en particulier dans les parties australes de

ci se réfléchit à l’angle de Brewster sur une

surface horizontale brillante (mer, glace, neige, vitre…), la

polarisation est partiellement changée.

Maitriser le phénomène de polarisation a permis de l’utiliser

pour protéger et améliorer les communications hertziennes, (radio,

Fi, radars, antennes…). Les propriétés polarisantes de

certains cristaux sont utilisées massivement pour les toutes dernières

: en microscopie, en photographie, pour la technologie

Polarisation rectiligne, circulaire, elliptique d’une onde électromagnétique


E N S E M B L E P O L A R I S A T I O N

Cet ensemble est conçu pour étudier les principes de base de la polarisation. Le banc et ses

facile du montage. Les polariseurs et les lames quart

phénomène d’extinction, et d’en déduire les différents typ

l’influence de lames quart-onde et demi-onde sur la polarisation. La présence du

luxmètre permet une évaluation plus précise des extinctions et de vérifier la loi de

Malus.

� Un banc triangulaire de 2m sur pieds avec un jeu de cavaliers

réglables

� Une diode laser rouge

� 2 polariseurs de précision

� Une lame quart-onde à 633 nm

� Une lame demi-onde à 633 nm

� Un détecteur luxmètre


L’utilisation de polariseurs circulaires permet de visualiser d’autres phénomènes de polarisation tels que les effets de cont

mécaniques, de torsions et de plis. Il est par ailleurs possible de retrouver le principe du microscope polarisant et d’avo

des techniques utilisées pour faire de la visualisation en 3 dimensions. Pour aller plus loin, deux enceintes en verre de lon

que l’on peut remplir par exemple avec une solution d’eau sucrée, permet d’étudier l’effet d

particulièrement d’en estimer son pouvoir rotatoire.


� Une source à vapeur de Sodium basse pression 18W sur pied

� Une source de lumière blanche 12V 75W

� Un cavalier long pour banc prismati

� Un condenseur double au diamètre 80mm

� Un kit de plusieurs objets à analyser

� Deux polariseurs circulaires (droite et gauche)

� Deux enceintes en verres de différentes longueurs

� Un écran blanc métallique


Cet ensemble constitue un réel complément à l’étude de la polarisation. Grâce au bras articulé supplémentaire, il permet entr

vérifier la loi de Brewster et de retrouver les coefficients de réflexion de Fresnel. Le plateau porte prisme gradué su

1/10 permet une étude qualitative mais aussi quantitative.


� Un banc triangulaire supplémentaire de 50cm

� Un accouplement goniométrique

� Un plateau porte prisme gradué sur 360°

� Un prisme en verre Flint Extra


P O L A R I S A T I O N

est conçu pour étudier les principes de base de la polarisation. Le banc et ses supports permettent un alignement rapide et réglage

facile du montage. Les polariseurs et les lames quart-onde et demi onde permettent de retrouver la polarisation de la source laser, d’observer le

phénomène d’extinction, et d’en déduire les différents types de polarisation et

onde sur la polarisation. La présence du

luxmètre permet une évaluation plus précise des extinctions et de vérifier la loi de

Un banc triangulaire de 2m sur pieds avec un jeu de cavaliers prismatiques

C O M P L E M E N T A I R E M I L I E U A C T I F

L’utilisation de polariseurs circulaires permet de visualiser d’autres phénomènes de polarisation tels que les effets de cont

mécaniques, de torsions et de plis. Il est par ailleurs possible de retrouver le principe du microscope polarisant et d’avo

des techniques utilisées pour faire de la visualisation en 3 dimensions. Pour aller plus loin, deux enceintes en verre de lon

que l’on peut remplir par exemple avec une solution d’eau sucrée, permet d’étudier l’effet de ce milieu actif sur la polarisation et plus

particulièrement d’en estimer son pouvoir rotatoire.

Une source à vapeur de Sodium basse pression 18W sur pied

Une source de lumière blanche 12V 75W

Un cavalier long pour banc prismatique

Un condenseur double au diamètre 80mm

Un kit de plusieurs objets à analyser

Deux polariseurs circulaires (droite et gauche)

Deux enceintes en verres de différentes longueurs

Un écran blanc métallique

C O M P L E M E N T A I R E B R E W S T E R

Cet ensemble constitue un réel complément à l’étude de la polarisation. Grâce au bras articulé supplémentaire, il permet entr

vérifier la loi de Brewster et de retrouver les coefficients de réflexion de Fresnel. Le plateau porte prisme gradué su

1/10 permet une étude qualitative mais aussi quantitative.

triangulaire supplémentaire de 50cm

goniométrique

Un plateau porte prisme gradué sur 360°

Un prisme en verre Flint ExtraDense

Ref : T3110

Ref

15

supports permettent un alignement rapide et réglage

onde et demi onde permettent de retrouver la polarisation de la source laser, d’observer le

L’utilisation de polariseurs circulaires permet de visualiser d’autres phénomènes de polarisation tels que les effets de contraintes

mécaniques, de torsions et de plis. Il est par ailleurs possible de retrouver le principe du microscope polarisant et d’avoir un aperçu d’une

des techniques utilisées pour faire de la visualisation en 3 dimensions. Pour aller plus loin, deux enceintes en verre de longueurs différentes,

e ce milieu actif sur la polarisation et plus

Cet ensemble constitue un réel complément à l’étude de la polarisation. Grâce au bras articulé supplémentaire, il permet entre autres de

vérifier la loi de Brewster et de retrouver les coefficients de réflexion de Fresnel. Le plateau porte prisme gradué sur 360° avec un vernier au

Ref : T3120

Ref : T3130

L’étude et l’analyse de la composition spectrale de sources lumineuses est

appelée spectrophotométrie. Une des méthodes les plus simples est

rayons de lumière suivant leur longueur d’onde.

de diffractions sont alors utilisés pour leurs propriétés de dispersion chromatique.

Dans ce kit, nous utilisons un spectrophotometre à temps réel pour faire

l’analyse spectrale. Cet appareil est construit autour d’un

séparer les longueurs d’ondes et d’une barette CCD pour déterminer l’intensité de

chaque longueur d’onde.

Nous vous proposons dans ce set d’étudier la variété des sources lumineuses qui

nous entourent. Vous pourrez également determiner la bande passante de filtres ou

de sources LED ou encore mesurer la longueur d’onde de sources monochromatiques

ou à raies avec cependant une précision moindre qu’un spectrogoniomètre.

S P E C T R O P H O T O M E T R I E

� Etude de la variété des sources lumineuses

� Mesures de longueur d’ondes et de bandes passantes

� Détermination de la qualité d’un filtre

� Mesure de l’absorption d’un liquide

� Caractérisation de la dispersion chromatique

� Etude de la série de Balmer

� Vérification de la constante de Rydberg

N O T I O N S E T

L’étude et l’analyse de la composition spectrale de sources lumineuses est

méthodes les plus simples est de séparer les

rayons de lumière suivant leur longueur d’onde. Des prismes en verre ou des réseaux

de diffractions sont alors utilisés pour leurs propriétés de dispersion chromatique.

un spectrophotometre à temps réel pour faire

Cet appareil est construit autour d’un réseau de diffraction pour

séparer les longueurs d’ondes et d’une barette CCD pour déterminer l’intensité de

Nous vous proposons dans ce set d’étudier la variété des sources lumineuses qui

eterminer la bande passante de filtres ou

de sources LED ou encore mesurer la longueur d’onde de sources monochromatiques

ou à raies avec cependant une précision moindre qu’un spectrogoniomètre.

P E C T R O P H O T O M E T R I E

Etude de la variété des sources lumineuses

de longueur d’ondes et de bandes passantes

Détermination de la qualité d’un filtre

Mesure de l’absorption d’un liquide

Caractérisation de la dispersion chromatique

Etude de la série de Balmer

Vérification de la constante de Rydberg

U D I E E S :

16

DE SCR I P T I F TECHN IQUE

K I T S P E C T R O P H O T O M E T R E

Ce kit constitue la base essentielle pour un TP sur la spectrophotométrie CCD.

appareil devient facile et pratique à utiliser grâce à son extension fibre optique et son

logiciel didactique. Il peut être également utilisé derrière un interféromètre de

Michelson afin d’observer les spectres cannelés

Ce kit contient:

� Un spectrophotomètre CCD – USB 2.0 (fonctionne avec Windows2000/XP/Vista/Seven):

• Bande passante : 370

• Résolution : 2nm

• Barrette CCD : 2048 pixels

• Logiciel complet

� Fibre optique de 2m montée sur support adapté


K I T A C C E S S O I R E S

K I T A D D I T I O N N E L D E

Une source spectrale complémentaire disposant d’une gamme de tubes spectraux

interchangeables permet de vérifier la loi de Cauchy (indice du prisme en fonction de la longueur

d’onde). Pour aller plus loin, il est également possible de caractériser la série de Balmer de

l’atome d’hydrogène et de vérifier la constante de Rydberg.

Ce kit additionnel contient:

� Alimentation pour tubes spectraux

� 3 tubes spectraux : helium, hydrogene, mercure

ECHN IQUE

P E C T R O P H O T O M E T R E C CD

Ce kit constitue la base essentielle pour un TP sur la spectrophotométrie CCD. Cet

appareil devient facile et pratique à utiliser grâce à son extension fibre optique et son

Il peut être également utilisé derrière un interféromètre de

s cannelés.

USB 2.0 (fonctionne avec Windows2000/XP/Vista/Seven):

Bande passante : 370-800nm

Barrette CCD : 2048 pixels

sur support adapté

C C E S S O I R E S A D D I T I O N N E L S

Ce kit additionnel permet d’exploiter à 100% le spectrophotomètre.

support multifonction est fourni et qui permet de faire des expériences

de transmission, absorption et réflexions.

éléments à analyser sont proposes pour réaliser des

d’absorption et de réflexion. Vous trouverez é

une cuve cylindrique dans laquelle il est possible d’insérer des

Vous pourrez ainsi suivre l’évolution cinétique de réactions chimiques

grâce à la fonction prévue à cet effet dans le logiciel fourni avec

Ce kit additionnel

�

�

�

�

D D I T I O N N E L D E B A L M E R

Une source spectrale complémentaire disposant d’une gamme de tubes spectraux

loi de Cauchy (indice du prisme en fonction de la longueur

d’onde). Pour aller plus loin, il est également possible de caractériser la série de Balmer de

l’atome d’hydrogène et de vérifier la constante de Rydberg.

3 tubes spectraux : helium, hydrogene, mercure

Ref : T4210

Ref

Ref : T4230

17

Ce kit additionnel permet d’exploiter à 100% le spectrophotomètre. Un

support multifonction est fourni et qui permet de faire des expériences

de transmission, absorption et réflexions. Un jeu de filtres et différents

éléments à analyser sont proposes pour réaliser des mesures

Vous trouverez également dans ce kit,

une cuve cylindrique dans laquelle il est possible d’insérer des liquides.

Vous pourrez ainsi suivre l’évolution cinétique de réactions chimiques

grâce à la fonction prévue à cet effet dans le logiciel fourni avec

Ce kit additionnel contient :

Support multifunction

Source blanche fibrée

Jeu de filtres

Cuve cylindrique

Ref : T4220

: T4230

� Réglage d’un goniomètre

� Mesure des spectres de raies par un spectromètre à prisme

� Dispersion des prismes, minimum de déviation

� Détermination des indices des prismes

� Vérification de la loi de Cauchy

� Réglage par autocollimation

� Mesure des spectres de raies par un spectromètre à réseau

� Dispersion par un réseau, relation de Rowland

� Pouvoir de résolution des réseaux

La spectrométrie est l’étude des spectres d’un corps. Pour cela, on utilise un prisme ou

un réseau dont l’intérêt est leur caractère dispersif

longueur d’onde. On se sert alors d’un instrument de mesure précise de déviation angulaire

le goniomètre.

Cet ensemble d’expériences

goniomètre dont l’intérêt sera mis

d’indice de réfraction, de longueur d’onde…

G O N I O M E T R I E


Réglage d’un goniomètre

Mesure des spectres de raies par un spectromètre à prisme

des prismes, minimum de déviation

Détermination des indices des prismes

Vérification de la loi de Cauchy

Réglage par autocollimation

Mesure des spectres de raies par un spectromètre à réseau

Dispersion par un réseau, relation de Rowland

ésolution des réseaux


un réseau dont l’intérêt est leur caractère dispersif : les rayons sont déviés en fonction de leur

longueur d’onde. On se sert alors d’un instrument de mesure précise de déviation angulaire

Cet ensemble d’expériences vous permet de vous familiariser avec le réglage d’

intérêt sera mis en avant au travers des diverses manipulations proposées

d’indice de réfraction, de longueur d’onde…

O N I O M E T R I E

T U D I E E S

18


n fonction de leur

longueur d’onde. On se sert alors d’un instrument de mesure précise de déviation angulaire :

vous permet de vous familiariser avec le réglage d’un

travers des diverses manipulations proposées : mesure d’angle,

19


E N S E M B L E D E B A S E G O N I O M E T R E

Cet ensemble de base permet d’aborder en toute simplicité une technique assez pointue de mesures d’angles et de spectres qui est la goniométrie.

Doté de réglages simples mais précis, il permet tout d’abord aux étudiants de découvrir et d’apprendre à régler cet appareil en mettant notamment

en œuvre le principe d’autocollimation. Ce kit permet en plus d’utiliser le goniomètre pour faire de la spectroscopie à prisme et de la spectroscopie

en réseau.

Il comprend :

� Goniomètre avec lunette autocollimatrice et collimateur de

fente

� Lampe spectrale Hg basse pression 9W avec son support

adapté.

� Réseau Patton Hawksley 300 traits/mm

� Un prisme de précision en verre Flint Extradense

� Plateaux polyvalents prisme /réseau

E N S E M B L E C O M P L E M E N T A I R E S O U R C E S M U L T I P L E S

Cet ensemble complémentaire permet d’exploiter à 100% les

possibilités du goniomètre en proposant quelques applications

supplémentaires simples et faciles à mettre en œuvre. L’étude du

pouvoir de résolution et du phénomène de superposition de

l’appareil est rendu possible par un jeu complet de réseaux de

diffraction. Une source spectrale complémentaire disposant d’une

gamme de tubes spectraux interchangeables permet de vérifier la

loi de Cauchy (indice du prisme en fonction de la longueur

d’onde). Pour aller plus loin, il est également possible de

caractériser la série de Balmer de l’atome d’hydrogène et de

vérifier la constante de Rydberg.

Cet ensemble complémentaire comprend :

� Une source spectrale avec 3 tubes interchangeables

(Hélium, Néon, Hydrogène)

� Un prisme supplémentaire en verre Crown

� Un jeu complet de réseaux allant de 10 à 600 traits

par mm

Ref : T4410

Ref : T4420

� Télécommunications optiques

� Transmission de données

� Modulation des sources

� Techniques de multiplexages

� Injection

� Propriété des fibres optiques

� Ouverture

� Atténuation, pertes

� Bande passante

� Optique traditionnelle

� Dispersion

� Réseaux de diffraction

� Spectre d’émission de LEDs

� Filtres optiques

� Electronique analogique

� Mise en forme de signaux, FFT

� Fréquence de coupure, bande passante

� Diaphonie

Les telecommunications ont un impact important sur la

bien d’un point de vue économique que d’un point de vue social et culturel

nouvelle découverte ou évolution des systèmes de transmission de données, toujours de

plus en plus rapides, des bouleversements importants ont été pr

quotidien (radio, télévision, téléphone, internet...). On s’interesse ici à l’un des tout

derniers principes de telecommunication

Ce kit d’expériences permet l’étude des points clés d’une chaine complète d

système de télécommunication optique: son émission (sources modulables à LED), un

moyen de transmission (fibre optique),

démultiplexage en longueur d’onde (avec réseaux de diffract

I N T R O D U C T I O N O P T I Q U E S


FIBRE OPTIQUE

MULTIPLEXAGE

Télécommunications optiques

Transmission de données

Modulation des sources

Techniques de multiplexages

Injections

Propriété des fibres optiques

Ouverture numérique

Atténuation, pertes

e passante

Optique traditionnelle

Dispersion de la lumière

Réseaux de diffraction

Spectre d’émission de LEDs

Filtres optiques

Electronique analogique

Mise en forme de signaux, FFT

Fréquence de coupure, bande passante

Diaphonie

Les telecommunications ont un impact important sur la société moderne aussi

bien d’un point de vue économique que d’un point de vue social et culturel. A chaque


plus en plus rapides, des bouleversements importants ont été provoqués sur notre


derniers principes de telecommunication utilisant les fibres optiques.

Ce kit d’expériences permet l’étude des points clés d’une chaine complète de


moyen de transmission (fibre optique), sa réception (photodiodes) et deux systèmes différents

démultiplexage en longueur d’onde (avec réseaux de diffraction et filtres dichroïques).

N T R O D U C T I O N A U X T E L E C O M M U N I C A T I O N S

T U D I E E S :

TRANSMISSION

MULTIPLEXAGE

20

aussi

A chaque


ovoqués sur notre


e


(photodiodes) et deux systèmes différents de multiplexage et

ion et filtres dichroïques).

E L E C O M M U N I C A T I O N S

TRANSMISSION OPTIQUE

21

DE SCR I P T I ON TECHN IQUE L E K I T P R I N C I P A L P E U T E T R E C O M P L E T E P A R D E U X E N S E M B L E S C O M P L E M E N T A I R E S

P E R M E T T A N T D E P R O P O S E R U N E G A M M E D E T R A V A U X P R A T I Q U E S M O D U L A I R E P O U R

U N E D U R E E A L L A N T D E 2 A 8 H E U R E S .

E N S E M B L E M U L T I P L E X A G E O P T I Q U E

Cet ensemble comprend les éléments nécessaires permettant une bonne introduction aux principaux concepts clés des systèmes de transmission optiques. Il

permet notamment de réaliser du multiplexage en longueur d’onde à l’aide de réseaux de diffraction et filtres optiques.

� Table magnétique avec surface inscriptible au feutre

� Jeu de supports aimantés

� Deux LEDs hautes luminosité montées, connectorisées et précollimatées

avec un boitier conformateur de signaux (entrées BNC)

� Un ensemble de composants et montures pour le multiplexage par un

réseau de diffraction

� Une fibre optique plastique de 2m avec connecteurs SMA

� Un ensemble de composants et montures pour le démultiplexage par

filtre sélectif dichroïque

� Deux photodiodes montées et connectorisées avec un boitier

conformateur de signaux (sorties BNC)

� Un manuel complet des expériences et protocoles conseillés

E N S E M B L E C O M P L E M E N T A I R E : S P E C T R E E T F I B R E

Cet ensemble complémentaire permet un certain nombre de mesures

additionnelles telles que les spectres d’émission des LEDs, les absorptions

de filtres optiques et de fibres optiques ainsi que les pertes provoquées par

la fibre, les connecteurs et les systèmes de multiplexages.

� Kit de 5 connecteurs SMA-SMA

� Kit de 4 fibres plastique de 2m avec

connecteurs SMA

� Fibre plastique de 10 mètres avec

connecteur SMA

� Spectrophotomètre avec sortie SMA

� Source de référence avec connexion SMA

E N S E M B L E C O M P L E M E N T A I R E : I N S T R U M E N T A T I O N

E L E C T R O N I Q U E

Le complément adapté d’instrumentation électronique pour exploiter à 100% les possibilités de cet ensemble d’expériences et effectuer

toutes les mesures. Il permet entre autre de visualiser le phénomène de diaphonie (photo ci-dessous).

� Un générateur basse fréquence DDS à deux voies

� Un oscilloscope numérique couleur hautes performances 50 MHz

� Un jeu complet de cordons et accessoires

Ref : T5110

Ref : T5120

Ref : T5130

22

E F F E T POCKE L S E T MODULA T ION É L E C T RO -OP T IQU E

Composition du TP

Banc optique prismatique (1 m) avec jeu de pieds 1 Cavalier standard pour banc prismatique 5 Cavalier à déplacement micrométrique 25mm 1 Laser He-Ne 0,8 mW, polarisation linéaire 1 Polariseur de précision avec monture rotative 1 Lame demi-onde quartz avec monture rotative 1 Lame quart d’onde quartz avec monture rotative 1

Modulateur EO / Cellule de Pockels (LiNbO3) 1 Alimentation de commande cellule de Pockels 1 Détecteur amplifié à gain réglable 1 Poste Radio 1 Paire de Haut parleur 1 Cours sur les thèmes abordés 1 Texte de TP (étudiant) 1 Notice de résultats et commentaires 1

Thèmes abordés

Polarisation de la lumière : rectiligne, elliptique, circulaire Polariseur, Loi de Malus Biréfringence naturelle Etude des lames retard de phase : λ/2 et λ/4 Changement de l’état de polarisation de la lumière Biréfringence induite par un champ électrique

Commentaires

Ce TP, récompensé lors de son lancement au salon Educatec (Paris - 1999), a déjà été adopté par plus d’une cinquantaine d’établissements (Lycées, IUT, Universités, Ecoles d’Ingénieurs, …). Un de ses atouts est qu’il utilise une cellule de Pockels et une alimentation de commande spécifiquement conçues pour l’enseignement, c’est à dire sans sur-qualité … ce qui lui permet d’être économiquement attrayant ! Ce TP offre la possibilité d’étudier l’effet électro-optique sous différents angles en fonction du niveau des étudiants et du programme de la formation. Enfin, les effets spectaculaires de ce TP en font un outil attractif de Promotion de la Physique lors de journées portes ouvertes ou de fête de la Sciences !

Ce produit a obtenu une médaille de Bronze dans la catégorie "nouveaux produits pédagogiques pour

l’enseignement supérieur" lors du Salon EDUCATEC (Paris - 1999)

Effet électro-optique linéaire, effet Pockels Tension demi-onde (Vπ), fonction de transfert Modulation de polarisation, Modulation d’amplitude Transmission optique de signaux : sinus, carré, audio Cristal de Niobate de Lithium (LiNbO3) Mesures de coefficients électro-optiques

Ref : TP/EO

23

Composition du TP

Banc optique prismatique (1 m) avec jeu de pieds 1 Cavalier standard pour banc prismatique 4 Cavalier à réglage angulaire 1 Laser He-Ne 0,8 mW, polarisation linéaire 1 Polariseur de précision avec monture rotative 1 Lame demi-onde quartz avec monture rotative 1 Modulateur / Déflecteur acousto-optique (Bragg) 1 Alimentation de commande cellule acousto-optique 1 Support modulateur avec réglage horizontalité 1

Détecteur amplifié à gain réglable 1 Ecran numérique Ovisio 1 Ecran blanc métallique avec face graduée 1 Poste Radio 1 Paire de Haut parleur 1 Cours sur les thèmes abordés 1 Texte de TP (étudiant) 1 Notice de résultats et commentaires 1

Thèmes abordés

Cellule de Bragg (Raman-Nath sur demande), étude des faisceaux diffractés en fonction de la fréquence de l’onde acoustique Détermination de l’angle de diffraction, calcul du pas du réseau et du temps d’accès Evaluation de la vitesse de l’onde acoustique dans le matériau Mesure de l’intensité de diffraction en fonction de la puissance de l’onde acoustique

Commentaires L'effet acousto-optique concerne l'interaction entre une onde ultrasonore et une onde optique dans un milieu solide ou liquide. Les expériences proposées sont riches pédagogiquement puisqu'elles permettent non seulement d'étudier les différents phénomènes physiques intervenant lors de l'interaction acousto-optique mais aussi de proposer un aperçu des applications potentielles aussi bien en modulation d’intensité qu’en déflexion. Les mesures et observations peuvent être obtenues à l’aide d’un écran quadrillé ou d’une photodiode mais également par le biais de l’écran numérique Ovisio directement connecté à un ordinateur (logiciel d’acquisition et de traitement fourni). Les systèmes acousto-optiques sont utilisés dans de nombreux domaines (imprimante laser, scanner, projection, laser impulsionnel, filtres accordables …).

Calcul du rendement de diffraction et de l’absorption du milieu Etude de la modulation acousto-optique : application à l’inscription et au transport d’un signal audio Déflecteur acousto-optique : application à la projection et à l’adressage optique

Ref : TP/AO

E F F E T E T MODULA T ION ACOUSTO -OP T I QUE

24

Composition du TP

Ref : TP/DLAS

Banc optique (1 m) avec jeu de pieds 1 Cavalier standard pour banc prismatique 3 Diode Laser (650 nm – 7 mW) et son support 1 Alimentation et Contrôleur T° pour Diode Laser 1 Porte objectif sur tige avec réglage X,Y = 1,5mm 1 Objectif de microscope 10x / 0,2 1 Porte lame mince sur tige 1

Réseau de diffraction (600 tr/mm) 1 Polariseur avec monture rotative 1 Mesureur de puissance laser portable 1 Ecran numérique oVisio 1 Ecran blanc quadrillé 200x200 mm 1 Cours sur les thèmes abordés 1 Texte de TP (étudiant) 1 Notice de résultats et commentaires 1

Thèmes abordés

Courbe courant/tension d’une diode laser Mesure de la puissance optique en fonction du courant de la photodiode interne de la diode (courant de moniteur) Calcul du taux de conversion (mA/mW) Courbe de puissance optique/courant d’injection Calcul du rendement électrique-optique Détermination du seuil d’oscillation

Commentaires

Une diode laser est d’un point de vue électronique une diode à semi-conducteur. Elle possède donc une caractéristique ILD = f (ULD) (courant de la diode en fonction de la tension à ses bornes) de même allure qu’une diode normale. Cette caractéristique présente donc un seuil au delà duquel le courant va pouvoir traverser la diode, puis une forte pente faisant augmenter rapidement le courant en fonction de la tension. Pour cela, et afin de contrôler efficacement la diode, il est d’usage d’alimenter la diode par un générateur de courant et non par un générateur de tension. Les techniques d’alimentation des diodes lasers sont abordées dans ce TP, notamment par l’utilisation d’un contrôleur de diode laser. L’étude des caractéristiques optiques est également menée par le biais d’outil de visualisation performant.

Variation du seuil d’oscillation avec la T° Variation de la puissance optique avec la T° Variation de longueur d’onde avec le courant d’alimentation et la T° Mesure de la divergence du faisceau émis Mesure du taux de polarisation en fonction de la puissance optique

TP : E TUDE D E S C ARAC T ÉR I S T IQUE S É L E C TRON IQU ES E T O P T IQU ES D ’UNE D IODE L A S ER

25

Ref : TP/LAS

R ÉGLAGE E T C ARAC T ÉR I SA T ION D ’UNE C AV I T É LAS ER

Banc optique prismatique (2 m) avec jeu de pieds 1 Cavalier standard pour banc prismatique 4 Cavalier à déplacement micrométrique 25mm 2 Cavalier pour banc prismatique, platine 25 mm X, 40 mm Z 1 Tube à plasma He-Ne 3,5 mw - polarisé 1 Alimentation de laboratoire pour tube Laser 1 Miroir de sortie semi-réfléchissant (f=45 cm) 1 Monture de miroir avec 2 vis de réglage fin 1 Diaphragme à iris sur tige 1

Support en Vé pour fixation tu laser 2 Polariseur 1 Ecran blanc métallique, quadrillé 1 Lentille (f=15 cm) et son support 1 Mesureur de puissance portable 1 Spectromètre USB avec fibres 1 Webcam avec logiciel d’acquisition et de traitement 1 Documentation (texte de TP + notice de résultats) 1

Thèmes abordés Réglage et alignement d’une cavité Laser via un miroir externe Méthode d’autocollimation, cavité résonnante, effet Laser Etude des conditions de stabilité de la cavité Mesure de la puissance d’émission Etude des propriétés géométriques : profil spatial, faisceau gaussien, col (wlongueur de Rayleigh (Zr), divergence Focalisation du faisceau laser par une lentille

Quelques résultats expérimentaux …

Etude des spectres du gaz Hélium-Néon et du rayonnement Laser, monochromaticité, luminescence Etude de la polarisation, mesure du taux de polarisation Observation des différents modes transverses Option : Etude des battements, modes longitudinaux, calcul précis de la longueur de la cavité

Expérience : "stabilité de la cavité"

Expérience : "modes spatiaux"

Expérience : "spectre Laser" Expérience : "stabilité de cavité"

Composition du TP

Composition du TP

Banc magnétique 495x620mm Pied magnétique (élémentaire et haute stabilité)Laser compact vert non polarisé 532 nm/3-5 mW Diode Laser rouge modulable 670 nm/3 mWAlimentation Diode Laser modulable Support Diode Laser modulable Polariseur de précision avec monture rotativeLame quart d’onde Mica avec monture rotativeDispositif de déplacement horizontal Dispositif d’ajustage XY Anneau adaptateur Modulateur EO / Cellule de Pockels (LiNbOAlimentation de commande cellule de Pockels

Thèmes abordés

Diode Laser, modulation directe d’intensité Effet électro-optique linéaire, effet Pockels, modulation indirecteModulation de polarisation, Modulation d’amplitudeTransmission optique de signaux : sinus, carré, audioCristal de Niobate de Lithium (LiNbO3), tension demiMesures de coefficients électro-optiques par différentes techniquesChangement de l’état de polarisation de la lumière

Commentaires

Le multiplexage en longueur d’onde consiste à transmettre dans un même conduit, une fibre optique, plusieurs canaux à différelongueurs d’onde, chacun d’entre eux étant porteur d’information. L’objectif principal de ce TP est d’aborder et d’étudier lesignaux (vidéo, audio) sur deux porteuses optiques (rouge et verte) jusqu’à leur réception, en passant par leur transport et

TÉ LÉCOM OP T IQUE

1 magnétique (élémentaire et haute stabilité) 12

5 mW 1 Diode Laser rouge modulable 670 nm/3 mW 1

1 1

ture rotative 2 Lame quart d’onde Mica avec monture rotative 1

3 6 6

Modulateur EO / Cellule de Pockels (LiNbO3) 1 e de Pockels 1

Coupleur fibré 50/50 achromatique connectoriséConnectique FC/PC pour fibre optiqueObjectif de microscope 10/0,25Réseau de diffraction (600 tr/mm)Support pour réseau de diffractionSystème de détection amplifiée à gain réglablePoste radio Paire de haut parleur Lecteur DVD Téléviseur couleur 35cmCours sur les thèmes abordésTexte de TP (étudiant)Notice de résultats et comme

optique linéaire, effet Pockels, modulation indirecte

Modulation de polarisation, Modulation d’amplitude : sinus, carré, audio

), tension demi-onde (Vπ) optiques par différentes techniques

Changement de l’état de polarisation de la lumière

Le multiplexage en longueur d’onde consiste à transmettre dans un même conduit, une fibre optique, plusieurs canaux à différelongueurs d’onde, chacun d’entre eux étant porteur d’information. L’objectif principal de ce TP est d’aborder et d’étudier les différentes parties d’une liaison de télécommunication optiquesignaux (vidéo, audio) sur deux porteuses optiques (rouge et verte) jusqu’à leur réception, en passant par leur transport et

Injection d’un signal dans une fibre optique Etude d’un coupleur fibréMultiplexage en longueur d’onde (WDM)Démultiplexage, diffraction par un réseauDémodulation Transmission optique de signaux vidéo

P T IQUE : M U L T I P L E X A G E E N L O N G U

26

Coupleur fibré 50/50 achromatique connectorisé 1 Connectique FC/PC pour fibre optique 3 Objectif de microscope 10/0,25 3 Réseau de diffraction (600 tr/mm) 1 Support pour réseau de diffraction 1

détection amplifiée à gain réglable 2 1 1 1

Téléviseur couleur 35cm 1 Cours sur les thèmes abordés 1 Texte de TP (étudiant) 1 Notice de résultats et commentaires 1

Le multiplexage en longueur d’onde consiste à transmettre dans un même conduit, une fibre optique, plusieurs canaux à différentes

s différentes parties d’une liaison de télécommunication optique : de l’inscription de signaux (vidéo, audio) sur deux porteuses optiques (rouge et verte) jusqu’à leur réception, en passant par leur transport et leur détection.

Injection d’un signal dans une fibre optique Etude d’un coupleur fibré Multiplexage en longueur d’onde (WDM) Démultiplexage, diffraction par un réseau

Transmission optique de signaux vidéo et audio

Ref : TP/WDM

U L T I P L E X A G E E N L O N G U E U R D ’OND E

27

Composition du TP

Thèmes abordés

Mesures de base servant à caractériser une fibre optique Réglage et optimisation de l’injection, mesure de pertes Détermination expérimentale de l’ouverture numérique Calcul de l’indice de la gaine Détermination expérimentale du profil d’indice du cœur, profil parabolique d’une fibre à gradient d’indice

Commentaires

Le but du TP proposé est d’étudier différentes caractéristiques d’une fibre optique sans avoir besoin d’instruments performants et onéreux (type analyseur de spectre ou refléctomètre). Ce TP est particulièrement bien étudié pour débuter une formation et initier les étudiants à la manipulation et aux précautions à prendre lors de mesures sur une fibre optique. Outre les techniques « classiques » utilisées sur les fibres, ce TP propose également deux méthodes originales pour la mesure du profil d’indice et du diamètre du cœur de la fibre.

Mesure du diamètre du cœur par méthode optique Calcul de la fréquence normalisée, du nombre de modes dans la fibre, de la longueur d’onde de coupure Observation du comportement en lumière polarisée, dépolarisation par une fibre.

Banc optique prismatique (2 m) avec jeu de pieds 1 Cavalier standard pour banc prismatique 3 Cavalier à translation X et Y 25mm 2 Cavalier à réglage vertical pour banc prismatique 2 Laser compact vert 3-5 mW non polarisé 1 Adaptateur pour objectif de microscope 1 Objectif de microscope 20X / 0,4 et 10X/0,25 3 Porte objectif sur tige 1 Fibre optique 100/140 à gradient d’indice (2m) 1 Connecteur FC/PC pour fibre 2 Porte composant diamètre 40mm 2

Lanterne très haute luminosité 12V 75W 1 Micromètre objet 1 Support de micromètre 1 Décalage d’axe sur tige 1 Polariseur avec monture rotative 2 Ecran blanc métallique avec une face quadrillée 1 Mesureur de puissance laser portable 1 Cours sur les thèmes abordés 1 Texte de TP (étudiant) 1 Notice de résultats et commentaires 1

Ref : TP/FO

E TUDE D ’UNE F I BR E OP T I QUE A GRAD I ENT D ’ I ND I C E

28

Composition du TP

Thèmes abordés Principe de l’ellipsométrie, ellipsométrie par extinction Polarisation de la lumière, identification des axes rapide et lent d’une lame à retard de phase Détermination des angles ellipsométriques d’un matériau Mesure des indices d’un substrat de silicium (n et k) Mesure de l’indice (n) et de l’épaisseur (e) d’une monocouche de SiO2 sur substrat de silicium Mesure des indices d’un métal – Aluminium (n et k),

Commentaires

Ce TP est le fruit d’une collaboration avec un Laboratoire de recherche spécialisé en éllipsométrie qui présente un savoir faire d’une vingtaine d’années sans ce domaine (LPMD - Université Paul Verlaine - Metz). L’ellipsométrie est une technique de mesure optique non destructive largement utilisée dans le milieu industriel (mesures d’épaisseurs, de propriétés optiques, cartographie de couches…). Ce TP "clé en main" (cours/texte de TP/notice de résultats) permet une approche théorique et pratique de l’éllipsométrie. Le materiel sélectionné est adapté, précis et robuste. Le logiciel spécifiquement dévelloppé en fait un outil de caractérisation précis et innovant. De plus, la base de ce materiel peut être utilisé pour d’autres types d’études (Réflexion vitreuse, Brewster, Polarisation…). .

Mesure des indices du verre (n et k) Etude des conséquences d’une variation de l’angle d’incidence sur les indices d’un échantillon Etude de l’effet d’un changement de longueur d’onde sur n et e Mise en évidence de l’influence d’une erreur de mesure sur les valeurs de n, k et e. .

Ellipsomètre de précision, plateau porte réseau, 2 bras mobiles 1 Substrat Silicium diam. 25,4 mm 1 Monocouche SiO2 (100 nm) sur Silicium diam. 25,4 mm 1 Substrat d’Aluminium 1 Substrat de verre 1 Laser vert 532 nm Classe II 1mW sur tige 1 Diode laser rouge 650 nm Classe II 1mW sur tige 1

Polariseur circulaire (polarisant + quart onde) 1 Polarisant linéaires en monture simple 2 Lame quart d'onde polaroïd 560 nm en monture à billes 1 Détecteur luxmètre sur tige 1 Logiciel "Ellipso" de calcul d'indices et d'épaisseur 1 Cours sur les thèmes abordés 1 Texte de TP (étudiant) 1 Notice de résultats et commentaires 1

Ref : TP/EL

PR INC I P E S E T APP L I CA T I ONS D E L ’ E L L I P SOMETR I E

Thèmes abordés Diffraction de Fraunhofer (fente, trou, carré, rectangle, …)Transformée de Fourier Optique et ses propriétésFiltrage passe haut et passe bas de fréquences spatialesd’Abbe (filtrage d’une grille) – Détramage de photographie Strioscopie – Détection de contours

Commentaires

Dans le traitement optique de l’information, l’application la plus investiguée est la reconnaissance des formes. Elle est basméthode de la corrélation. Il est possible de vérifier que la détection de l’objet à reconnaître est insensible aux transplan d’entrée du corrélateur optique. Par contre, sa détection est sensible à la rotation et au changement d’échelle. Cette fdétection peut être considérée comme un avantage majeur du corrélateur optique. Il peut donc distinguene diffèrent entre elles que par des détails très subtils. Le matériel proposé est parfaitement adapté pour des réglages de précision et la Webcam associée à son logiciel est idéale potraitements aisés et rapides des figures observées.

Composition du TP

Banc optique prismatique (2 m) avec jeu de piedsCavalier standard pour banc prismatique Cavalier à déplacement micrométrique 25mmCavalier avec platine 25 mm X + crémaillère ZLaser compact vert 1 mW non polarisé Porte objectif sur tige avec réglage X,Y = 1,5mmObjectif de microscope 20x / 0,4 Lentille dia. 40, traitée antireflet, biconvexe Porte composant diamètre 40mm Diaphragme à iris sur tige Diapositive 5X5 cm (objet pour filtrage)

TRA I T EMENT OP T IQU E DD E FORMES

(fente, trou, carré, rectangle, …) propriétés

Filtrage passe haut et passe bas de fréquences spatiales : Expérience Détramage de photographie –

Dans le traitement optique de l’information, l’application la plus investiguée est la reconnaissance des formes. Elle est basIl est possible de vérifier que la détection de l’objet à reconnaître est insensible aux trans

plan d’entrée du corrélateur optique. Par contre, sa détection est sensible à la rotation et au changement d’échelle. Cette fdétection peut être considérée comme un avantage majeur du corrélateur optique. Il peut donc distinguene diffèrent entre elles que par des détails très subtils.

Le matériel proposé est parfaitement adapté pour des réglages de précision et la Webcam associée à son logiciel est idéale pores observées.

Montage 4f – Réponse impulsionnelle de filtresCorrélateur Optique (lettre "R" et "O" dans le mot "FOURIER")Etude de la corrélation en fonction de la translation, rotation ou du changement d’échelle dans le plan objet.

Banc optique prismatique (2 m) avec jeu de pieds 1 6

Cavalier à déplacement micrométrique 25mm 3 Cavalier avec platine 25 mm X + crémaillère Z 1

1 Porte objectif sur tige avec réglage X,Y = 1,5mm 1

1 4

4 1 4

Diapositive diam.40mm Filtre adapté "R" et "O"Jeton de diffraction verre, diam. 40 mm Porte composant /diapo rotatif à billesPorte lame mince largeur 20mm sur tigeBague pour composant diam.40mmMonture sur tige pour bague diam.40mmWebcam High Speed USBLogiciel d'acquisition et de traitement "Correloptic"Texte de TP (étudiant)Notice de résultats et commentaires

P T IQU E D ’ IMAGES E T R E CONNA I S SANCE

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Dans le traitement optique de l’information, l’application la plus investiguée est la reconnaissance des formes. Elle est basée sur la Il est possible de vérifier que la détection de l’objet à reconnaître est insensible aux translations dans le

plan d’entrée du corrélateur optique. Par contre, sa détection est sensible à la rotation et au changement d’échelle. Cette finesse de la détection peut être considérée comme un avantage majeur du corrélateur optique. Il peut donc distinguer des formes complexes qui

Le matériel proposé est parfaitement adapté pour des réglages de précision et la Webcam associée à son logiciel est idéale pour des

Réponse impulsionnelle de filtres Corrélateur Optique – Reconnaissance de formes (lettre "R" et "O" dans le mot "FOURIER") Etude de la corrélation en fonction de la translation, rotation ou du changement d’échelle dans le plan

Diapositive diam.40mm Filtre adapté "R" et "O" 2 iffraction verre, diam. 40 mm 2

Porte composant /diapo rotatif à billes 1 Porte lame mince largeur 20mm sur tige 1 Bague pour composant diam.40mm 3 Monture sur tige pour bague diam.40mm 1 Webcam High Speed USB 1

ion et de traitement "Correloptic" 1 Texte de TP (étudiant) 1 Notice de résultats et commentaires 1

Ref : TP/CO

E CONNA I S SANCE

Composition du TP

Boîte de 30 plaques holographiques : 6,1x6,1 cmRévélateur holographique non toxique Blanchiment holographique non toxique Porte plaque holographique – largeur 75 mmBanc magnétique 495x620 mm effaçable au feutreCavalier magnétique élémentaire Cavalier magnétique à haute stabilité Laser à gaz He-Ne – Rouge 632,8 nm – 1 mWMiroir métallisé diam. 40mm, PLAN

Thèmes abordés

Étude du modèle de GABOR, amélioré par Enregistrement et restitution d’hologrammes en transmission. du modèle de DENISYUK : Enregistrement et restitution d’hologrammes en réflexion. Interférométrie holographique par double exposition : visualisation et analyse qualitative des courbes de déformations d’une plaque soumise à une contrainte mécanique.

Commentaires

L'objectif de ce TP est de réaliser et régler optiquement différentes configurations expérimentales permettant l’enregistremerestitution d’hologrammes. Une fois l’enregistrement effectué, l’utilisateur aura à révéler et blanchir la plaque photosende terminer l’expérience par la reconstruction et l’observation de l’hologramme. Des aspects quantitatifs sont également abor

Les plaques photosensibles utilisées sont constituées d’une émulsion holographique GENTET, spécialiste des lasers et de l’holographie. Dès votre premier enregistrement (avec exposition correcte et sans bougé bien sur) vous obtiendrez votre meilleur hologramme à la fois en luminosité et en clarté.

PR INC I P E S E T A P P L I C A T

Boîte de 30 plaques holographiques : 6,1x6,1 cm 1 1 1

largeur 75 mm 1 que 495x620 mm effaçable au feutre 1

4 5

1 mW 1 2

Porte miroir centré à réglage X et YLame séparatrice en verre (env. 90Porte lame mince largeur 20mm sur tigeObjectif achromatique de précision 60 xPorte objectif sur tige Plateau porte prisme simple (porte objet)Ecran blanc plastique 150x150 mmMesureur de puissance portableDispositif de déformation mécanique de plaqueDocumentation (Texte de TP, Notice de résultats)

, amélioré par LEITH et UPATNIEKS : Enregistrement et restitution d’hologrammes en transmission. Étude

Enregistrement et restitution Interférométrie holographique par

: visualisation et analyse qualitative des courbes de déformations d’une plaque soumise à une contrainte mécanique.

L'objectif de ce TP est de réaliser et régler optiquement différentes configurations expérimentales permettant l’enregistremerestitution d’hologrammes. Une fois l’enregistrement effectué, l’utilisateur aura à révéler et blanchir la plaque photosende terminer l’expérience par la reconstruction et l’observation de l’hologramme. Des aspects quantitatifs sont également abor

Les plaques photosensibles utilisées sont constituées d’une émulsion holographique ultrasensible, , spécialiste des lasers et de l’holographie. Dès votre premier enregistrement (avec exposition correcte et sans bougé bien

sur) vous obtiendrez votre meilleur hologramme à la fois en luminosité et en clarté.

Calcul du contraste, du temps de pose à partir de données et de mesures. Développement des plaques holographiques, … déformation de structure

R INC I P E S E T A P P L I C A T IONS D E L ’HOLOGRAPH I E

30

Porte miroir centré à réglage X et Y 2 Lame séparatrice en verre (env. 90-10) 1 Porte lame mince largeur 20mm sur tige 1 Objectif achromatique de précision 60 x 2

2 Plateau porte prisme simple (porte objet) 1 Ecran blanc plastique 150x150 mm 1 Mesureur de puissance portable 1 Dispositif de déformation mécanique de plaque 1

Texte de TP, Notice de résultats) 1

L'objectif de ce TP est de réaliser et régler optiquement différentes configurations expérimentales permettant l’enregistrement et la restitution d’hologrammes. Une fois l’enregistrement effectué, l’utilisateur aura à révéler et blanchir la plaque photosensible avant de terminer l’expérience par la reconstruction et l’observation de l’hologramme. Des aspects quantitatifs sont également abordés.

ultrasensible, conçue et mise au point par Yves , spécialiste des lasers et de l’holographie. Dès votre premier enregistrement (avec exposition correcte et sans bougé bien

Calcul du contraste, du temps de pose à partir de données et de mesures. Développement des plaques

pour études de vibration et déformation de structure

Ref : TP/HOL

HOLOGRAPH I E

31

Composition du TP

Banc optique (1 m) avec jeu de pieds 1 Cavalier standard pour banc prismatique 3 Cavalier à déplacement micrométrique 25 mm 1 Laser He-Ne 0,8 mW, non polarisé 1 Verre dépoli 1 Support de verre dépoli 1

Objectif de microscope achromatique 10X 1 Porte objectif sur tige 1 Webcam High Speed USB 1 Logiciel d'acquisition et de traitement "Speckle" 1 Cours sur les thèmes abordés 1 Texte de TP (étudiant) 1 Notice de résultats et commentaires 1

Thèmes abordés

Répartition d’intensité dans une figure de Speckle Etude des tailles des grains de Speckle et de leurs évolutions en fonction de paramètres géométriques Mise en évidence des défauts de l’œil : myopie, hypermétropie Transformée de Fourier 2D, système d’interférences Mesure quantitative de déplacement micrométrique, étude de l’interfrange en fonction de l’amplitude du déplacement Détermination de la direction d’une translation par mesure de l’inclinaison des franges

Commentaires

Le Speckle ou granularité Laser s’observe à chaque fois qu’un objet diffusant est éclairé par une source cohérente (ex : Laser). Cet effet indésirable en holographie ou en astronomie peut être très utile dans d’autres domaines (ex : traitement d’image, mesure de déplacement, rotation, déformation, vibration, rugosité, vitesse, etc…). Le TP se propose d’introduire de manière qualitative la notion de Speckle et de permettre la mesure quantitative de la direction et de l’amplitude de déplacements micrométriques. Le logiciel, qui a été spécifiquement développé pour l’enseignement, autorise également de nombreuses possibilités d’expériences et d’analogies avec d’autres domaines de la Physique (voir thèmes abordés).

Etude de l’influence de la taille des grains de Speckle sur la résolution et la précision des mesures de déplacement Expositions multiples, maxima principaux et secondaires Analogie avec l’holographie, les interférences par des trous d’Young, les écrans complémentaires, etc… Enregistrement de séquence vidéo et exploitation d’images pour études de vibration et déformation de structure

Ref : TP/SPE

TP : PHOTOGRAPH I E D E S P ECK L E

32

Nous contacter : Direction des Ventes : NEY Pascal Tél : +33 (0)3 82 20 81 07 Fax : +33 (0)3 82 46 75 78 Mail : [email protected] Web : http://www.didaconcept.com

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