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Wed, 26 Jun 2024 14:10:57 +0000
Mha Saison 5 Episode 3

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 Built with Processing 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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1. Interféromètre de Michelson Dans l'interféromètre de Michelson, \(S_P\) est une lame de verre à faces parallèles inclinée à \(45^o\) sur les miroirs \(M_1\) et \(M_2\) perpendiculaires et équidistante de ces miroirs. Le faisceau issu de \(S\) se partage en deux: une partie fait un aller-retour sur \(M_1\) et l'autre sur \(M_2\). Sur le faisceau [1], on interpose une lame \(C_P\) dite compensatrice, de même nature que \(S_P\) et qui lui est parallèle de sorte que les trajets optiques de [1] et [2] sont identiques. Ainsi les deux rayons qui vont se retrouver en \(O'\) ne pourront interférer. Si on fait pivoter \(M_2\) en \(M_3\) autour d'un axe \(C\) perpendiculaire au plan de la figure, de telle sorte que l'angle \(\theta\) soit petit, son image par \(S_P\) qui était \(M_1\) devient \(M'_3\). Le système étudié devient équivalent à un coin d'air \(\widehat{M_1M_2}\) d'angle \(\theta\). Sur ce coin d'air, il y a deux réflexions de même nature, mais en \(I\) il y a une réflexion air – verre, de sorte que: \[\delta=2~x~\theta+\frac{\lambda}{2}\] (\(2\theta\) en raison de l'aller retour dans le coin d'air).

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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Ce phénomène de double réfraction ne modifie pas la direction de propagation de la lumière, entre rayon incident et rayon émergent. Cette propriété se vérifie avec précision expérimentalement. On vise pour cela à l'aide d'une lunette astronomique une étoile. Celle-ci constitue pour l'instrument un objet ponctuel et réel, situé à l'infini; son image à travers l'objectif de la lunette est un point réel dont la position ne dépend, compte-tenu des propriétés de la lunette astronomique, que de la direction des rayons incidents parallèles qui tombent sur l'objectif. Pointons cette direction, puis disposons en avant de l'instrument une lame d'épaisseur quelconque, mais dont les faces sont parfaitement planes et parallèles; on constate que la position de l'image de l'étoile n'a pas bougé, et ceci quelle que soit l'orientation de la lame. En conclusion, on vérifie bien qu'une lame de qualité parfaite n'a aucune action sur la direction de propagation des rayons lumineux. L'animation vidéo suivante montre l'action d'une lame à faces planes et parallèles sur la propagation d'un rayon lumineux: Action d'une lame sur la propagation d'un rayon lumineux

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.

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La lame n'est pas stigmatique. Remarque: En microscopie, on recouvre la préparation avec une lamelle couvre-objet. Les constructeurs d'objectifs doivent en tenir compte lors de la conception. Utilisation Utiliser les slideurs pour modifier l'épaisseur de la lame et son indice. Faire varier l'incidence en glissant le point jaune avec la souris. Vérifier le non stigmatisme en mode divergent.

Nous obtenons r' = 69, 21° et comme A = r + r' cela donne A = 71, 62°. 3. Les rayons arrivant sur AD avec une incidence i'> r' (ou encore 69, 21° < i' < 90°) subissent une réflexion totale. Le dernier rayon réfléchi est donc tel que i' = 90°, qui correspond à r = A - i' = - 18, 38°. Par suite, sin i min = n 1 sin r donne i min = -31, 52°

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