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TP cours d'optique: le Michelson

1. Présentation du Michelson.

Verre de protection thermique entre le Michelson et la lampe Protection du Michelson

Séparatrice= lame semi réfléchissante

Divise l'onde en de onde en deux ondes de même amplitudeR=0,5 et T=0,5

Miroir M1 mobile (sur vis micrométrique, parfois motorisée)

Miroir M2 fixe

Compensatrice

L'onde 2 (passant par M2) traverse Sp trois foisL'onde 1 traverse Sp une fois. La Cp, traversée deux fois par l'onde 1, permet de na pas avoir de différence de marche dû au verre de Sp.Tout se passe alors comme si Sp idéale, infiniement mince

2. Michelson en lame d'air2.1. Equivalence du Michelson avec une lame d'air

On constate expérimentalement que la figure d'interférence pour une source étendue se localise à l'infini

2. Michelson en lame d'air2.1. Equivalence du Michelson avec une lame d'airSchéma du Michelson idéal sous “incidence normale”

2. Michelson en lame d'air2.1. Equivalence du Michelson avec une lame d'airSchéma du Michelson idéal sous “incidence oblique”

2. Michelson en lame d'air2.1. Equivalence du Michelson avec une lame d'airSchéma du Michelson idéal sous “incidence normale”Dépliment du Michelson : symétrie / à Sp de M1 et S

S'M2M'1

S'1 S'2M2M'1S'

S'1 S'2M2M'1

2. Michelson en lame d'air2.2. Analyse de la figure d'interférence.

On constate expérimentalement que la figure d'interférence pour une source étendue se localise à l'infini (d'où les tracés et calculs précédents)

Observable sans effort à l'oeil (si lumière n'est pas trop intense.)Observable sur un écran loinProjection dans le plan focal d'une lentille de grande focale.

Franges d'égales inclinaison (à i constant): anneaux

S'1 S'2M2M'1

2. Michelson en lame d'air2.3. Réglage du Michelson en lame d'air.

1. Réglage du parallèlisme Séparatrice CompensatriceAvec un laser projeté sur un écran, à 45° du Michelson, sous incidence normale Sp-Cp (faire coincider les “taches”)

2. Réglage grossier du “parallèlisme” des miroirsSoit avec un laser projeté sur un écran (faire coincider les “taches”)Soit avec un objet (croix sur papier) et observation à l'oeil

2. Réglage fin du “parallèlisme” des miroirsAvec une source spectrale ou une lunette de visée à l'infini

2. Michelson en lame d'air2.4. Manipulation avec un Michelson en lame d'air.

2. Michelson en lame d'air2.4. Manipulation avec un Michelson en lame d'air.Mesure de longueur d'onde (en TP raie verte de la lampe Hg)

Translater le miroir M1 mobile d'une distance d de manière à compter le passage de 50 franges brillantes au centre la figure. En déduire la longueur d'onde en fonction de d (avec son incertitude)

2. Michelson en lame d'air2.4. Manipulation avec un Michelson en lame d'air.Etude d'un doublet optique:

Mesure de l'éclairement au centre de la figure d'interférence et chariotage du miroir

Attention à la “périodicité”

2. Michelson en lame d'air2.4. Manipulation avec un Michelson en lame d'air.Mesure de l'indice de l'air:

Introduire une cellule à vide dans un bras (et un cellule identique pleine d'air dans l'autre pour ne pas générer d'autres différence de marche) et observer le décalage des franges quand on remplit la cellule initialement “vide” avec de l'air.

2. Michelson en lame d'air2.4. Manipulation avec un Michelson en lame d'air.Etude du rayon des anneaux successifs (projeté sur un écran)

3. Michelson en coin d'air3.1. Equivalence du Michelson avec un coin d'air

3. Michelson en coin d'air3.1. Equivalence du Michelson avec un coin d'airOn constate expérimentalement que la figure d'interférence pour une source étendue se localise sur les miroirs

3. Michelson en coin d'air3.2. Analyse de la figure d'interférence.

3. Michelson en coin d'air3.2. Analyse de la figure d'interférence.On constate expérimentalement que la figure d'interférence pour une source étendue se localise sur les miroirs (d'où les tracés et calculs précédents)

Observable avec accommodation à l'oeil (si lumière n'est pas trop intense.)Projection avec une lentille de petite focale (f'< D/4).

S' M2M'1

3. Michelson en coin d'air3.3. Réglage du Michelson en coin d'air.

1. Partant du Michelson en lame d'air, chercher la situation où e=0 appelé contact optique (faire grandir le rayon des cercles)

2. Introduire un angle sur les miroirs.

3. Michelson en coin d'air3.4. Manipulation avec un Michelson en coin d'air.

3. Michelson en coin d'air3.4. Manipulation avec un Michelson en coin d'air.Observation des teintes de Newton.

Interférences dans deux couleurs différentes:

3. Michelson en coin d'air3.4. Manipulation avec un Michelson en coin d'air.Observation des teintes de Newton.

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