INTERFÉROMÈTRE DE MICHELSON

Alain Robichon

Description

Niveau: Supérieur, Master, Bac+4
INTERFÉROMÈTRE DE MICHELSON (2/2). Page 1 sur 3 L'INTERFÉROMÈTRE DE MICHELSON : 2ÈME PARTIE. I : Description d'un interféromètre commercial. Identification des éléments : Sp : lame séparatrice : le seul élément fixe (s'il existe) de l'interféromètre ; C : lame compensatrice : V1 : réglage vertical de la compensatrice, V2 : réglage fin horizontal de la compensatrice, M1 : miroir fixe; V6 et V7 : réglages fins du miroir fixe. M2: miroir mobile ou chariotable V4 et V5 : réglages grossiers du miroir chariotable. V3 : chariotage du miroir mobile M2 par butée micrométrique; Une division du vernier correspond à 10 µm car 1 rotation de 1 tour du tambour (50 graduations) correspond à une translation de 0,5 mm de M2. MS: moteur synchrone (pour entraînement du miroir mobile par couplage à la vis V3). Dévisser légèrement le tambour pour découpler la vis V3 du moteur. entré V3 x (MS) Michelson de la marque SOPRA V5 V4 (M2) (M1) (Sp) (C) V2 V1 V6 V7 sortie O II : Réglage d'un Michelson en coin d'air puis lame d'air.

• écran dans le plan conjugué


• interféromètre de michelson


• défaut de parallélisme entre la séparatrice


• condenseur


• miroir


• réglage


• contact optique


• source de lumière

Sujets

• Interféromètre de Michelson
• Condenseur
• Miroir
• Régleur

Informations

• Publié par: les_cours_d_alain
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• Langue: Français

Extrait

INTERFÉROMÈTRE DE MICHELSON (2/2). ÈME L’INTERFÉROMÈTRE DEMICHELSON : 2PARTIE. I :Description d’uninterféromètre commercial. Identification des éléments :  Sp: lameséparatrice: le seul élément fixe (s’il existe) de l’interféromètre; C: lameV1compensatrice :: réglage vertical de la compensatrice, V2: réglage fin horizontal de la compensatrice,  M1: miroir "fixe";V6 et V7: réglages fins du miroir fixe. M2: miroir "mobile" ouchariotableV4etV5miroir chariotable.: réglages grossiers du  V3:chariotagedu miroir mobile M2 par butée micrométrique; Une division du vernier correspond à10 µm car1 rotation de 1 tour du tambour (50 graduations) correspond à une translation de 0,5 mm de M2.  MS: moteur synchrone (pour entraînement du miroir mobile par couplage à la vis V3).

II: Réglage d’un Michelson en coin d’air puis lame d’air. ère 1 étape: réglages visuels. Mettre les vis de réglage d’orientation des miroirs (V4, V5, V6 et V7) àmi-course. à Ajuster± 2 mm prèsau maximum avec la vis V3l’égalité des bras duMichelson (distances comptées avec un régletà partir de la face réfléchissantede la séparatrice).  Réglervisuellement le parallélisme séparatrice–compensatrice. ème 2 étape: réglage géométrique. Source de lumière, éclairage, observation.Actions et réglages. 1.Placer à l’entrée unefeuille de papier Lampe spectraleseule , non diaphragmée. Pas de comportant une mire, ou tous traits fins. lentille ni condenseur. 2.Observer directement à l’œil en sortie du Michelson Observation à l’œilen sortie du Michelson etsuperposez au mieux les deux images N’observez pas directement obtenues en agissant sur les vis de réglage du miroir mobile (V4 et V5). à l’œil la lumière de la source: la  Ajusterles vis V4 et V5 feuille de papier joue le rôle d’un 3. pour observer des franges (quasi) rectilignes sesuperposant au document dépoli. éclairé :ce sont les franges du «coin d’air» localisées au niveau des miroirs.

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INTERFÉROMÈTRE DE MICHELSON (2/2). Variante: dans le cas où l’on dispose d’une sourcelaser : Modèle de type SOPRA (nouveau ou ancien) On observe 2 séries de taches, chacune donnée par un miroir provenant des réflexions multiples entre séparatrice et compensatrice (Voir Figure 3 page suivante). Agird’abord surla compensatrice (vis V1 et V2) afin de regrouper au mieux les taches de chaque série.

Puis superposer ces 2 séries de taches en agissant sur le ré arapide du miroir M(vis V4 et V5). ème 3 étape: réglage en coin d’air de faible angle ( < qqsmin d’arc). Source de lumière, éclairage, observation.Actions et réglages. Lampe spectrale+condenseur. 1.Éclairez le Michelson enlumière quasi parallèle avec la source spectrale, en la rapprochant du condenseur (focale f’souvent voisine de 10 cm). 0 2.Faire l’image des franges du coin d’air sur un écranà l’aide d’une lentille Lprojection de 2 (typiquement prendre f’cm) : faire la mise au 30 point sur l’écran en observant les bords extérieurs des miroirs. 3.Ajuster le contraste desfranges en jouant sur la distance de la source au condenseur (pour obtenir un éclairage quasi parallèle). 4.Écarter les franges(agir doucement sur les vis de Éclairage quasi parallèleen plaçant la source réglage rapide du miroir M2) jusqu’à obtenir sur dans leplan focal du condenseur. l’écran un éclairement à peu prèsuniforme. Observation sur un écran dans leplan conjugué N’oubliez pas larègle des 4 P« Plus Plat Plus des miroirs (penser à la condition :,où Près» pour le sens d’utilisation du condenseur. D est la distance miroirs–écran. ème 4 étape: réglage en lame d’air et recherche de la teinte plate. Source de lumière et éclairage.Actions et réglages. 1.Ôter la lentille de projection et observer sur un Lampe spectrale+condenseur. écran éloigné(à 1 mètre du Michelson) : on doit voir des anneaux, plus ou moins circulaires. Sinon, il suffit de charioter doucement le miroir M2, dans un sens ou l’autre jusqu’à voir apparaître les anneaux cherchés. Si les anneaux paraissent faiblement contrastés, éloigner la source du condenseur pour avoir un éclairage convergent sur les miroirs. 2.Charioter pour diminuer l’épaisseur de la lame d’air: pour cela, faire rentrer les anneaux au centre jusqu’à n’en voir que 3 ou 4 dans le champ d’interférences. 3. Siles anneaux paraissentelliptiques, il s’agit d’un Ce réglage est plus facile à réaliser avec une défaut de parallélisme entrela séparatrice et la compensatrice. Agir sur les vis de réglage lampe à vapeur de mercure, qui présente une d’orientation de lacompensatrice pourrendre les moins bonne cohérence temporelle qu’une lampe à anneaux circulaires. vapeur de sodium.

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INTERFÉROMÈTRE DE MICHELSON (2/2). Éclairage convergent sur les miroirsen 4. Continuer de charioter jusqu’à obtenir la teinte éloignant la source du condenseur. platequasi uniforme à la couleur de la (éclairage source): le Michelson est réglé en lame d’air Observation à l’infini: sur un écran éloigné (au d’épaisseur très faible (inférieure à quelquesµm). moins 1,5 m)ou dans le plan focal d’une lentille convergente de grande focale (f50 cm à 1 m). III : Réglage du Michelson au contact optique ; franges en lumière blanche. ème 5 étape: recherche précise du contact optique. Source de lumière et éclairage.Actions et réglages. 1.Repasser en franges du coin d’airen donnant un léger angle aumiroir chariotable (agir doucement Lampe spectrale+condenseur. ème (moins d’un 16tour deune des vis de sur Ce réglage est plus facile à réaliser avec une réglage rapide de M2). lampe à vapeur de mercure. 2.Faire l’image du plan des miroirs sur l’écran d ‘observation à l’aide d’une lentille de projection. Éclairage quasi parallèle sur les miroirsen Rapprocher la source du condenseur pour obtenir rapprochant la source du condenseur. : on doit observer desun éclairage quasi parallèle franges rectilignes équidistantes, bien contrastées : il s’agit des franges du coin d’air observées au niveau Observationdans leplan conjugué des miroirs de l’arête du coin, donc au voisinage de la différence avec une lentille de projection. de marche nulle. 3.Ôter le condenseur, éclairerune moitié des Lampe spectrale+ lumière blanche miroirsavec la source spectraleetl’autre moitié (sans condenseur). avec une source de lumière blanche, située un peu en retrait de la source spectrale pour pouvoir éclairer les deux miroirs:CHARIOTER TRÈS LENTEMENT(à cause de la persistance rétinienne de l’œil)dans un sens ou l’autre de façon à ce que les franges de la source spectrale aient le meilleur contraste possible et que leur irisation soit le plus symétrique possible: On voit alors apparaître les franges du coin d’air en lumière blanche dans l’autre moitié du champ éclairé, lumineuses et fortement irisées: le Michelson est réglé au contact optique. (Franges du coin d’air en lumière blanche). Les franges du coin d’air en lumière blanche ne sont observables qu’au voisinage immédiat de la différence de marche nulle (il faut< qqs µm). Pour finir : penser à relever la position du chariot au contact optique ! (utile en cas de manœuvre hasardeuse ou d’erreur de manipulation!). Le tambour comporte50 graduationset une rotation d’un tour complet provoque une translation du chariot de0,5 mm. Larésolutiontranslation du chariot est donc de en10 µmune (pour rotation du tambour d’une graduation).

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