INTERFEROMETRE DE MICHELSON - LCS

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JM VANHAECKE Lycée MALHERBE CAEN ( Spé MP ) Page 8 sur 22 On peut sur certains Michelson démonter le miroir et ainsi le reculer de façon à apprécier la longueur de cohérence temporelle du laser. Les franges sont alors de plus en plus serrées et ne sont plus visible à l'œil nu. On les agrandit avec un objectif de microscope. Voici ce qu'on obtient pour trois distances D successives allant jusqu'à 1 m: D La longueur de cohérence temporelle d'un laser hélium néon est donc d'au moins 1 m . (elle en fait de quelques dizaines de mètres ! ). On peut remarquer que l'on n'est pas sûr d'être en lame d'air mais cela n'a aucune importance puisque la source est ici en fait ponctuelle (à l'infini) et on ne regarde d'ailleurs pas à l'infini. 3.3.4 Cas de la lumière de la lampe à vapeur de mercure. Reprendre ce qui a déjà été fait précédemment au paragraphe 3.3.1 à savoir le déplacement du miroir par la vis de translation mais ne pas placer de filtre. Partir d'une position voisine de la teinte plate. Que constate-t-on périodiquement ? On
JM VANHAECKE Lycée MALHERBE CAEN ( Spé MP ) Page 9 sur 22 déplacera le miroir doucement par petites touches successives. Comparer à 3.3.2. Quelle est la différence de marche maximale que l'on peut avoir? On remarque en déplaçant continûment le miroir que des couleurs (violet et jaune) puis (rose et vert) se succèdent périodiquement : on peut dire que l’on a des battements de couleurs, leur origine est la même que pour les battements des 2 raies du sodium vu plus haut, c'est-à-dire l’existence de plusieurs raies de longueurs d’ondes différentes du rouge au bleu. On voit mieux ces battements lorsque l’on est en coin d’air ou avec un système interférentiel à division du front d’onde comme les miroirs de Fresnel (photo ci-dessous). 3.3.5 Cas de la lumière blanche. Le spectre de la lumière blanche est continu. Les interférences obtenues sont alors une superposition continue d’intensités ce qui donne des couleurs (teintes de Newton) et du blanc d’ordre supérieur. Une façon simple et pratique mais fausse de faire rentrer le cas de la lumière blanche dans les cas déjà étudiés est de dire qu’elle est constituée d’une raie très large ( ∆λ = 0.75 – 0.45 = 0.3 µm) donc que le train d’onde associé est très court. On ne pourra donc observer des interférences que pour une différence de marche faible c’est à dire au voisinage de la différence de marche nulle. Application 5: La lumière blanche est considérée comme une raie de longueur d’onde moyenne 0.6 µm très large ou bien un spectre s'étalant de 0.45 à 0.75 µm . Que vaut environ ∆λ ? Quelle est la longueur du train d’onde associé et quelle est la valeur de la différence de marche que l’on ne doit dépasser si l’on veut obtenir des interférences en lumière blanche ? A partir du cas précédent (lampe à vapeur de mercure sans filtre) translater le miroir de façon à avoir des anneaux très grands sur l’écran pour être au plus près de la différence de marche nulle. Remplacer alors la source au mercure par une source blanche. Qu’observe-t-on sur l’écran ? On prendra un faisceau très convergent mais ne convergeant pas sur les miroirs!! Si il
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