Michelson

Pages: 5 (1140 mots) Publié le: 18 mars 2013
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INTERFEROMETRE DE MICHELSON




1 – Principe et conditions d’obtention des interférences

L’interféromètre de Michelson est un dispositif à deux ondes à division d’amplitude. Il peut donc conduire à des interférences localisées avec des sources étendues.

Une lame semi-réfléchissante appelée séparatrice divise un faisceau lumineux en deux faisceaux perpendiculaires de mêmeamplitude. Chacun des faisceaux est ensuite réfléchi par un miroir puis retombe sur la séparatrice qui va redonner deux faisceaux se propageant dans la même direction. Ces deux faisceaux présentent une différence de marche qui dépend de la distance et de l’angle entre les miroirs : ils peuvent donc interférer.
En remplaçant une des miroirs par son image par la séparatrice, on voit que le système estéquivalent à une lame d’air dont on peut faire varier l’épaisseur et l’angle.

Deux types d’interférences peuvent se produire
- si la lame est à faces parallèles , on pourra observer des franges (anneaux) d’égale inclinaison localisées à l’infini (en pratique dans le plan focal d’une lentille). La taille de la source n’a aucune importance.
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- Si la lame est un coin d’air (defaible épaisseur) , on pourra observer des franges (rectilignes) d’égale épaisseur localisées au voisinage de la lame donc des miroirs. Ici, on peut utiliser une source « assez » étendue (d’autant plus que l’épaisseur moyenne est plus faible).
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Compensatrice

Afin de respecter la parfaite symétrie entre les deux trajets, une lame « compensatrice » est placée devant la séparatriceafin que les deux faisceaux traversent la même épaisseur de verre.

2 – Réglages de l’interféromètre

Commencer par identifier les diverses vis de réglage qui permettent de faire varier l’épaisseur et l’angle de la lame d’air. Dans la suite, on appellera « parallélisme » le fait que la lame possède une épaisseur constante et « contact optique » l’épaisseur nulle.
A1 A2 : vis de réglage fin dumiroir fixe M1
C1 C2 : vis de réglage rapide du miroir mobile M2
C3 : translation (« chariotage ») de M2
B1 B2 : vis de réglage de la compensatrice

- Mettre A1 et A2 à mi-course. Eclairer par un Laser seul. On observe sur un écran deux ensembles de taches.
- Regrouper au mieux les taches de chaque ensemble en agissant sur B1 et B2 (compensatrice).
- Faire un parallélismeapproché en regroupant en une seule série en agissant sur C1 et C2.
- Elargir le faisceau Laser (lentille de très courte focale ou objectif de microscope). On doit observer des franges rectilignes. Agir sur A1 et A2 pour les écarter au maximum. En général, les franges deviennent circulaires ce que l’on observera encore plus en faisant converger le faisceau élargi sur les miroirs.
- « charioter »(C3) pour faire rentrer les anneaux. Lorsqu’on s’approche du contact optique, les anneaux sont de plus en plus écartés *. Lorsqu’on dépasse le contact optique, les anneaux ressortent du centre. Noter la valeur de la graduation du palmer au voisinage du contact optique.
* si le système d’anneaux se décentre, c’est qu’il reste un angle résiduel . En chariotant, la courbure change de sens. Lesfranges sont rectilignes lorsqu’on est au voisinage de l’épaisseur nulle.

3 – Franges d’égale épaisseur

Utiliser la lampe à vapeur de sodium et agir sur le condenseur pour éclairer au mieux les miroirs.
Faire l’image des miroirs (bords nets) avec la lentille de projection de 15 - 20 cm de focale.
Mettre un angle (A1,A2) et observer les franges du coin d’air.
Ces franges d’égale épaisseurreprésentent les « lignes de niveau » de la lame. Constater en modifiant la position de la lentille de projection que ces franges sont localisées pratiquement sur les miroirs.

4 – Anneaux d’égale inclinaison

Revenir au parallélisme en écartant les franges précédentes.
Placer cette fois une lentille de longue focale (1 m par exemple) et l’écran dans son plan focal. Augmenter l’épaisseur...
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