L INTERFEROMETRE DE MICHELSON

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1 L INTERFEROMETRE DE MICHELSON Chappuis Emilie Fournier Coralie

2 . Introduction.. But de la manipulation. INTERFEROMETRE DE MICHELSON Lors de ce laboratoire, la compréhension de la lumière en temps qu onde électromagnétique à été approfondie. Pour se faire, nous nous sommes familiarisé avec la construction et l alignement d expérience optique et plus précisément la mise en place d un interféromètre de Michelson... Schéma de l appareillage Un laser He-Ne est utilisé, il a une longueur d onde de 633nm. Le filtre n est utilisé que lors de la mesure des différents contrastes. Le filtre est utilisé pour atténuer l intensité du laser qui est sinon trop forte et risque d endommager la caméra. Le télescope, composé ici de deux lentilles, sert à élargir le rayon du laser...3 Théorie Figure : Schéma du montage_interféromètre de Michelson Le phénomène d interférence intervient quand deux ondes électromagnétiques se rencontrent. Si ces deux ondes sont de même phase et de même amplitude, alors leur interférence sera dite constructive et l amplitude sera doublée. Au contraire si les deux ondes sont déphasées, alors l interférence sera destructive et l onde résultante sera nulle. On observe lors d interférences constructives une augmentation de l intensité lumineuse, alors qu il y aura disparition de l intensité avec des interférences destructives.

3 . Résultats.. Angle d intersection Figure : Image de la référence. Franges d interférence. L angle d intersection peut être calculé à partir des franges d interférence. En sachant qu un pixel équivaut à 5. µm, nous pouvons déterminer la distance séparant deux franges. Cette distance (d) ainsi que la longueur d onde du laser (λ=633 nm) nous permettent par trigonométrie de retrouver l angle d intersection (φ) des deux faisceaux (figure 3). λ α = arccos d π φ = α Nombre de pixels Distance d [µm] Angle φ[radian] Angle φ[degré] Figure 3 : Détermination de l angle d intersection. [].. Longueur d onde La longueur d onde peut être déterminée par le même principe. La caméra est retirée et un écran est placé le plus loin possible, on peut alors y observer deux points correspondant aux deux faisceaux. La distance entre ces deux points est mesurée (s). Une autre distance (d) est mesurée correspondant cette fois à la distance entre le point d intersection des deux faisceaux et l écran (figure 4). 3

4 Travaux pratiques de Chimie Physique III Groupe s α = arctan d π ϕ = α λ = cos(ϕ ) d entre les franges Figure3 s [cm]. Figure 4 : Détermination de la longueur d onde. [] d [cm] 8.5 Angle ϕ [radian] Angle ϕ [degré] 0.88 λ [nm] 68 Nous obtenons une longueur d onde de 68 nm, ce qui est du même ordre que les 633 nm attendu. Cela dit il faut bien se rendre compte que la précision de la mesure est loin d être optimale vu qu elle se fait simplement avec une règle...3 Contraste Le contraste peut être observé en plaçant différents filtres sur le trajet de l un des faisceaux (figure, filtre). Figure 5 : Interférence avec filtre à A=0.3 Figure 6 : Interférence avec filtre à A=0.6 Le contraste peut être calculer d après : V = Figure 7 : Interférence avec filtre à A=0.9 I incident I trans I incident + I trans Sachant que Iincident =, car c est le 00%. I trans = 0 A Le Itrans est déterminé avec l absorbance des filtres : Lors des calculs, il faut doubler l absorbance (A), car le faisceau traverse deux fois le filtre, vu qu il y a réflexion dans le miroir et qu il repasse par ce même filtre. A Itrans V pas de filtre 0 (figure 5) (figure 6) (figure 7) On remarque logiquement, que plus on ajoute de filtre (l absorbance augmente) plus l intensité et le contraste diminuent. 4

5 .3 Conclusion Nous avons effectué un montage d un interféromètre de Michelson, permettant de faire différentes mesures. L angle d intersection entre les deux faisceaux lumineux, la longueur d onde expérimentale du laser et différents contraste pouvant être obtenus par le placement de différents filtres sur le chemin d un des faisceaux.. SOURCES BIBLIOGRAPHIQUES [] Protocole des travaux pratiques de chimie physique III, 0. [] E. Vauthey, Cours de chimie physique III,