La simulation montre l'interférogramme obtenu sur un écran situé à la distance \(D=1\, \mathrm{m}\) d'un interféromètre de Michelson réglé en lame d'air. On peut voir l'influence de la source et du décalage optique. Simulation
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Jouez sur le décalage optique et le type de source. Your browser does not support the canvas element. LE PHÉNOMÈNE
Supposez un rayon lumineux arrivant avec une incidence \(i\) sur une lame de verre à faces parallèles. Ce rayon se réfléchit partiellement sur la première face puis une deuxième fois sur la seconde face, de telle sorte que deux rayons parallèles sortent de la lame avec un déphasage qui ne dépend que de l'épaisseur \(e\) de la lame et de l'angle d'incidence \(i\). Ces deux rayons peuvent interférer à l'infini pour donner des anneaux d'interférence. Avec un interféromètre de Michelson, il est possible de produire ces franges en procédant comme suit:
Réglez l'interféromètre au contact optique. Les deux miroirs font alors un angle droit et sont à égale distance de la séparatrice.
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Exercice –3:(1, 5 points)
On considère le miroir sphérique de la figure 2. Construire le rayon réfléchi IB' correspondant au rayon incident BI. Exercice –4: (7, 5 points)
Une lame de verre, à faces parallèles, d'épaisseur e et d'indice n baigne dans un milieu transparent homogène et isotrope d'indice n' tel que n' n. Un objet ponctuel réel A, situé sur l'axe optique donne à travers la lame une image A'. Construire géométriquement l'image A' de A et montrer qu'un rayon incident quelconque donne un rayon émergent qui lui est parallèle. Sur une construction géométrique, illustrer le déplacement latéral Δ
entre les faisceaux incident et émergent. Déterminer son expression en fonction de e et des angles d'incidence et de réfraction. a) Rappeler les conditions de l'approximation de Gauss en optique géométrique. b) En se plaçant dans les conditions de Gauss, déterminer l'expression du déplacement de l'image A' par rapport à A en fonction de n, n' et e.
Dans le cas d'une lame d'épaisseur 5 mm et d'indice n = 1, 5 placée dans l'air, calculer la position de l'image par rapport à H 1, d'un objet A situé à 3 cm en avant de la première face de la lame.
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b) détermination de
On considère les triangles rectangles IHI' et IKI' de la figure ci-dessus. Dans le triangle IHI', on a:
Et dans le tringle IKI', on a:
Finalement le déplacement latéral du rayon émergent vaut:
3) a) conditions de Gauss:
Objet plan de petite dimensions et perpendiculaire à l'axe optique Rayons paraxiaux ou angles d'incidence faibles ou système optique de faible ouverture
b) Calcul de l'expression de
Soit A 1 l'image de A par le dioptre D 1:
Soit A' l'image de A 1 par le dioptre D 2:
Or,
4) n'= 1
avec e = 5 mm; n = 1, 5 et,
AN: et comme
Soit:
A' est une image virtuelle.
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Introduction Puisqu'une lame à faces planes et parallèles est assimilable optiquement à un milieu transparent et homogène limité par deux dioptres plans qui en sont ses deux faces, la recherche de l' image [ 1] d'un objet [ 2] à travers une lame peut être faite en considérant le problème successivement au niveau de chacun des dioptres. Examinons dans ces conditions les deux cas suivants: l'objet est ponctuel et situé à distance finie de la lame. Considérons une lame d'indice n 2 et d'épaisseur: \(\mathrm e=\overline{\mathrm{HK}}\) dont les faces EE' et SS' baignent dans le même milieu d'indice n1 tel que n 2 > n 1. Soit par ailleurs un objet ponctuel A 1 que l'on supposera réel [ 3] et qui, situé à distance finie, satisfait aux conditions du stigmatisme [ 4] approché. Son image à travers le dioptre d'entrée EE' est par suite un point virtuel A 2 tel que: \(\overline{\mathrm A_2\mathrm H}=\overline{\mathrm A_1\mathrm H}~\frac{\mathrm n_2}{\mathrm n_1}~~~~(1)~\) (formule du dioptre plan) Plaçons-nous maintenant au niveau de la face de sortie SS' de la lame.
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La recherche de l'image ponctuelle d'un point source situé à distance finie se fait par application de la formule du dioptre plan sur la face d'entrée de la lame puis sur sa face de sortie. L'image d'un point source à l'infini est un point lui-même rejeté à l'infini, dans la même direction.
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H 1 est le point d'intersection de l'axe optique avec la face d'entrée. Quelle est la nature de l'image. Exercice – 1: Observer son propre reflet (6 pts)
Remarque: un point est « vu » par l'observateur dans le miroir s'il existe un rayon émis par ce point atteignant ses yeux après réflexion sur le miroir. Figure. 1a
1. L'homme est repéré par le segment OA, ses yeux sont en Y. L'image A"O" de l'adulte AO est symétrique par rapport au miroir. Pour que l'homme puisse voir ses pieds il faut que les rayons semblant provenir de O" pénètrent dans son œil placé en Y. Par construction géométrique (voir figure. 1a), les triangles OO"Y et O'O"D sont semblables, on a donc:
Sachant que:
on déduit que:
2. La hauteur
est une constante, h ne dépend donc pas de la distance œil – miroir. 3. Hauteur minimale
du miroir: Pour que l'homme puisse se voir en entier, il faut aussi, que les rayons semblant provenir de sa tête A" pénètrent dans son œil placé en Y. Par construction géométrique (voir figure. 1b),
Figure.
Au regard de ce dioptre, l' image virtuelle [ 5] A 2 de A 1 joue le rôle d'un objet qui, optiquement parlant, appartient au milieu d'indice n 2; A 2 doit donc être considéré, vis à vis de SS', comme un point réel car il se trouve, compte-tenu du sens de propagation de la lumière, en amont du dioptre SS', c'est à dire dans son espace objet [ 6]. Il en résulte que l'image A' 1 de A 2 est virtuelle, et telle que: \(\overline{\mathrm{A'}_1\mathrm K}=\overline{\mathrm A_2\mathrm K}~\frac{\mathrm n_1}{\mathrm n_2}~~~~(2)~\) (formule du dioptre plan) Par combinaison des équations (1) et (2), il est facile de déterminer pour la lame la position relative de l'image finale et virtuelle A' 1 par rapport au point objet réel [ 3] A 1.
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