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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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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Lame faces parallles
Faisceau parallle
Faisceau divergent
N = 1. 50
E = 50 mm
Un rayon lumineux arrive avec une incidence I1 sur une lame à faces parallèle d'épaisseur E et d'indice N. Il y a réfraction sur le dioptre d'entrée. Le rayon émergent fait un angle I2 avec la normale à la face tel que:
sin(I1) = (I2). Ce rayon arrive sur le dioptre de sortie avec cette incidence I2 et ressort de la lame avec une incidence I1 telle que (I2) = sin(I1). Le rayon émergent est donc parallèle au rayon incident. Montrer que la distance D entre le rayon incident et le rayon émergent est égale à:
D = (I1 − I2) / cos(I2). Dans le cas d'un faisceau parallèle, le faisceau émergent est parallèle au faisceau incident et il est translaté de D.
Stigmatisme de la lame à faces parallèles. On considère un point source A qui éclaire la lame avec un faisceau divergent. La translation d'un rayon par la lame étant fonction de l'angle d'incidence, la position du point image de A dans la lame est aussi fonction de l'angle d'incidence.
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Les anneaux sont brillants pour \(A^*A\) maximale: \[\frac{\pi l}{\lambda}\Big(1-\frac{x^2}{2L^2}\Big)=k\pi\]
L'ordre d'interférence au centre est obtenu pour \(x = 0\), c'est-à-dire \(k_0=l/\lambda\), \(k_0\) n'étant pas forcément entier. On pourra écrire: \[k=k_0~\Big(1-\frac{x^2}{2L^2}\Big)\quad;\quad k_0=\frac{l}{\lambda}\]
Les rayons des anneaux brillants sont donnés par: \[x_k=L~\sqrt{\frac{2(k_0-k)}{k_0}}\]
2. Les miroirs de Jamin
Primitivement, les miroirs de Jamin \(M_1\) et \(M_2\) sont rigoureusement parallèles. Les chemins optiques [1] et [2] sont égaux et les rayons n'interfèrent pas en \(S'\). Observons ce qui se passe si on détruit le parallélisme des miroirs en faisant pivoter très légèrement \(M3\) autour de \(AB\). Le rayon réfléchi en \(K\) tourne d'un petit angle autour d'un axe passant par \(K\). Le trajet \(IJK\) n'est plus dans le plan de la figure et le rayon réfracté de \(JK\) (qui a été déplacé du même angle) est décalé par rapport au premier. Les deux rayons émergents sont parallèles et on observe au foyer d'une lentille réglée à l'infini des franges d'interférences.
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.
Exercice 1: Lame à faces parallèles - YouTube
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