La Mesure du Pouvoir Rotatoire à l'aide d'une Cellule Photoélectrique

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1 Rev neg Ren: ICPW (3) L Mesue du Pouvoi Rottoie à l'ide d'une Cellule Photoélectique N G Si et T enouz Lotoie de Physique lectonique et ModélistionUnivesité ou-k elkïd, P 119 Tlemcen RP 13, lgéie -mil : si_nm@yhoof Résumé On se popose d étudie un phénomène mgnéto-optique [] «l polistion ottoie mgnétique»[1], p l mesue du pouvoi ottoie d'un mtéiu à l'ide d'une cellule photoélectique, schnt que le flux lumineux dépend de ce phénomène et que l photocellule n est sensile qu ce flux Pou élise cette étude, on mesue le count photoélectique, c l vition de l'ngle de ottion implique l vition du count photoélectique Le signl qui dépend de l'ngle de ottion dépend ussi de l pulstion du fisceu lumineux, ce qui end s détection isée p l'usge d'un mplificteu sélectif stct We popose to study mgneto-opticl phenomenon, "mgnetic ottoy poliztion ", y the mesuement of the ottoy powe of mteil using n electic cell, knowing tht luminous flow depends on this phenomenon nd tht the photocell is sensitive only to this flow To mke this study, we mesue the photoelectic cuent, ecuse the vition of the ottion ngle implies the vition of the photoelectic cuent The signl which depends on the ottion ngle depends lso on the pulstion of luminous fsces, which mkes its detection esy y the use of selective mplifie Mots clés : Cellule photoélectique Flux lumineux Phénomène mgnéto-optique Count photoélectique 1 INTRODUCTION Le pouvoi ottoie est l popiété [11] qu ont cetins milieux de fie toune le pln de polistion d une lumièe qui le tvese L mesue de cette ottion pemet d ccéde à dives pmètes d oigine spectoscopique [1], (étude de l effet Fdy) Nous poposons ici d étudie les méthodes de mesue de ces ottions et de détemine leu sensiilité en insistnt plus pticulièement su celle utilisnt le modulteu de iéfingence [4] D ute pt, cette étude pou ojectif l nlyse et l compéhension d un phénomène de polistion ottoie mgnétique en déteminnt le type de popgtion osevé en pésence de non-linéité et d'nisotopie (chmp mgnétique) NLYS T COMPRHNSION DU PHNOMN oz est tnsmise dns un milieu diélectique [3], [5], [6] soumis un chmp mgnétique sttique en z, x cos ωt x (1) Une OPPM polisée ectilignement suivnt l xe ( ox) et se popgent dns le sens positif de ( ) C est le chmp électique de l onde incidente polisée ectilignement d mplitude Fig 1: L onde du chmp cosωt x Fig : Onde polisée ciculie guche 113

2 114 NG Si et T enouz z donné, c-à-d pou z, cette onde tnsmise dns le milieu se décompose en deux ondes ciculies inveses équi-mplitudes de vitesses difféentes d mplitude ; ce qui cuse d un déphsge ente ces ondes, c est gâce u chmp mgnétique qu elles sont ffectées difféemment, le milieu possède donc deux indices n( ) et n ( ) [8], [9] L onde polisée ciculie guche epésente le chmp : [ cos( ω t x sin( ωt () Fig 3: Onde polisée ciculie doite Fig 4: Supeposition de deux ondes ciculies inveses donne une onde polisée ectilignement L onde polisée ciculie doite epésente le chmp : [ cos( ω t k x sin( ωt k (3) L sommtion de ces deux ondes ciculies donne nissnce à une onde polisée ectilignement (figue 4) ( z,t) (4) ( z,t) ( z t), [ cos( ωt x sin( ωt [ cos( ωt k x sin( ωt k k' k" k" k' cos( ωt cos z k' k" k" k' cos( ωt sin z Pou z donné, est de diection constnte, l onde ésulte de l supeposition de deux ondes ciculies inveses est polisée ectilignement, mis dns un ute pln fisnt un ngle vec celui de l onde initile incidente C est le phénomène de polistion ottoie mgnétique dispît en sence du chmp mgnétique sttique, [1], [11] Détemintion de l ngle de ottion L diection du chmp électique en z se déduit de celle de z pou une ottion d ngle ϕ utou de ( oz ) On clcul le déphsge [8], [7], [9], ente les deux étts de polistion ( ) n( ) z n ϕ ω (7) c ω 1 N e ω Ω ϕ z (8) c n m ε ( ) ω ω (5) (6)

3 ICPW : L mesue du Pouvoi Rottoie l'ide d'une Cellule Photoélectique 115 C est le phénomène de polistion ottoie mgnétique, qui dispît en sence du chmp mgnétique t d pès l loi de Fdy ϕ Vl Ceci implique que l constnte de vedet pend l vleu ω 1 N e ω V (9) c n ( ω ε m ω ) 3 MTHODS D MSURS Une cellule photoélectique est un dispositif qui poduit le count électique qund il est exposé à l lumièe Ces dispositifs touvent leu ppliction dns des cmés, des systèmes de sécuité et des télévisions L mesue du pouvoi ottoie p les ppeils photoélectiques à l ide d une cellule photoélectique implique deux conséquences : o Il fut ende le flux lumineux dépendnt du phénomène à mesue puisqu une cellule n est sensile qu à ce flux Ce denie poduit un count photoélectique qui peut génélement se mette sous l fome : I I [ ( p) Cp ] Iε (1),, et C des constntes dépendnt du montge élisé vec : f ( p) I f ( p) I ε ( p) Cp f ( p ) : Loi de dépendnce vec le phénomène p du flux lumineux donc de count photoélectique I ε : est le count psite dû ux impefections inévitles d un montge optique o Le plus petit phénomène décelle se limité p le uit pope de l photocellule On ppelle s signl, l vition de flux lumineux donc de count photoélectique, est l vleu de moyenne qudtique de fluctutions est popotionnelle u count moyen I tvesnt l photocellule K I (11) (1) Le ppot signl à uit s s est : I ( P CP ) k ε (13) Si, On los s I CP (14) ε k s I P si > ε (15) k Le ppot s dépend linéiement de p, il peut ête mélioé en ugmente I ou en diminunt k 1 ièe Méthode : détection qudtique L mesue du pouvoi ottoie implique une mesue de count photoélectique Soit l ottion poduite p le cops que l on veut étudie et que l on plce ente deux poliseus coisés (figue5) L vition O, sotnt du pemie poliseu, toune d un ngle pès l tvesée de l échntillon et le poliseu P ne lisse psse que l vition O pojection de O su OP Le flux ivnt su l cellule PM est popotionnel à O On peut donc écie le count photoélectique : sin Iε I Iε I I (16) ième Méthode : détection linéie Si ente les deux poliseus coisés P1 et P (figu6), oute l échntillon à mesue sont plcés : Un cops pésentnt une ctivité optique modulée m sin ωt (modulteu)

4 116 NG Si et T enouz Un cops pésentnt une ctivité optique justle (compensteu) P P Fig 5: Utilistion de poliseus coisés pou mesue du pouvoi ottoie (détection qudtique) m c P m c Fig 6: Montge optique pou mesue du pouvoi ottoie (détection linéie) L vition OP1 toune successivement d un ngle m, et c et l vition tvesnt P est ( ) O OP1 sin m c (17) Le count photoélectique est los, si m et ( c ) sont petits I I [ M sin ωt ( c) Iε On mintennt m,, C 1 ( ) sinωt M ( )sinωt ( 18) c m c (19) Le signl donné p l eltion (19) dépend linéiement de est le seul teme modulé à l pulstion ω, ce qui end s détection isée p l usge d un mplificteu sélectif Si c est justle, le signl s nnule losque c L mesue de c est los une mesue de et cette condition ne dépend ps des vitions de I, on otient une méthode de Zéo (18) P P Fig 7: Montge optique pou mesue du pouvoi ottoie en utilisnt un poliseu tounnt

5 ICPW : L mesue du Pouvoi Rottoie l'ide d'une Cellule Photoélectique ième Méthode Une ute solution consiste à utilise un poliseu tounnt (figue 7) Si le poliseu P toune à une féquence ν, le signl détecté est de l fome I Is cos (πν ) () Le pouvoi ottoie est los déteminé p l mesue de phse du signl détecté 4 CONCLUSION Pou élise cette étude on ssimile un mtéiu diélectique un milieu linéie, homogène isotope et non mgnétique soumis à un chmp mgnétique sttique unifome L mesue du pouvoi ottoie p les ppeils photoélectiques à l ide d une cellule photoélectique implique les conséquences suivntes: o Pou un modulteu mgnéto-optique, un chmp mgnétique ppliqué dns milieu diélectique tnspent H m H M sinωt, l ottion sem VH m VH M sinωt Une oine pcouue p un count ltentif poduit le chmp convenle et cée un pouvoi ottoie dns l sustnce choisie, donc l cellule de fdy insi élisé poduit un pouvoi ottoie modulém VH m VH M sin ωt M sinωt o Pou un modulteu mécnique, le poliseu fixe P1 et l cellule de fdy sont emplcés p un poliseu oscillnt utou de l xe de fisceu lumineux d un nglem M sin ωt o Pou un compensteu mécnique le poliseu P est touné de l ngle convenle pou c nnule le signl Cette ottion est mesuée mécniquement o Pou un compensteu mgnéto-optique l ottion est poduite p une cellule de Fdy limentée en count continu justle, on mesue le count qui est popotionnel à c implique une mesue de o RFRNCS [1] N G Si, Phénomène de polistion ottoie, ffet Fdy, Thèse de Mgiste, Tlemcen, 1 [] Geet Rikken et tvn Tiggelen, Nouvelles découvetes n Mgnéto-optique/CNRS, 1998 [3] Michel Hulin, NicoleHulin et DenisePein, qutions de Mxwell et ondes électomgnétiques, Cous, xecices t Polèmes Résolus, Dunod, 1998 [4] lin Muni et Denis Roux, lectomgnétisme, Cous et execices ésolus Pis 1997 [5] Lucien Qunt, lectomgnétisme, Msson, Pis, 1995 [6] khieze et I khieze, lectomgnétisme et ondes, Union Soviétique 1985 [7] N Kliteevski, Optique Ondultoie, Russe 1978 [8] lonzo-finn, Physique généle, Chmp et ondes, Tome, Stsoug, Jnvie 1977 [9] Louis Mouton, Tnsfomteu de mesue en count ltentif, Techniques de l ingénieu Tite D D666 P 1, [1] J doz, M illdon et it, ctivité optique, Polimétie, Dichométie, Techniques de l ingénieu, Tité R, R39 PP9, 1971 [11] P Fleuy et J PMthieu, Physique généle et expéimentle, lectosttique, Counts continus, Mgnétisme, yolles, Pis, 1967