Optique Ondulatoire - Travaux Pratiques

[inviteabcd57b3]

Bonjour !
Voilà je suis en train de rédiger mes comptes rendu et j'ai quelques questions auxquelles je n'arrive pas à répondre même en ayant recherché dans un livre (super livre d'ailleurs !) donc je viens les poser ici, on ne sait jamais !

1/ Fentes d'Young

Donc voilà, nous avons des fentes d'Young éclairées par une lampe spectrale, et entre ces fentes et la source, nous avons une autre fente (appellée fente source).
a)Corrigez moi si je me trompe, mais la fente source est là seulement pour nous donner des ondes planes c'est ça ? elle ne rentre pas en jeu dans notre étude (car la largeur est très supérieur à celle des fentes d'Young) ?
Donc nous avons des extinctions dues à la diffraction sur les fentes d'Young et des interférences dues aussi à celle ci. L'intefrange mesurée est inversement proportionnel à l'espacement des 2 fentes .. ok mais quelle est l'influence de l'espacement des deux fentes sur la figure de diffraction ? Reste t'elle la même quelque soit les fentes ? Est ce qu'elle varie ? Comment pourrait on modifier cette figure ?

b) On fait maintenant varier la largeur de la fente source. On l'augmente, l'interférence disparait car la source n'est plus assez ponctuelle donc il y a perte de cohérence spatiale. Mais si on continue à l'augmenter, l'interférence réapparait, pourquoi ??

c) Si on se place à une largeur de fente source ou il n'y a pas assez de contraste pour voir l'interférence et qu'on augmente la distance fente source / fente d'Young, on voit réapparaitre l'inteférence. Cela est du au fait que la source redevient "ponctuelle" et on récupère la cohérence spatiale, mais si on diminue la distance là, pourquoi est ce qu'on récupère l'interférence et si on la diminue encore, elle re disparait ?
Il n'y aurait pas une histoire de train d'onde là dessous ?

2/ Interféromètre de Michelson

a) On se place en coin d'air avec un angle normalement, quand on augmente cet angle, l'interfrange diminue, mais est ce qu'on observe un défilement de frange ?

b) au contact optique, on ne doit voir plus qu'une seule frange (claire ou sombre) il n'y a donc plus d'interférence ??

c) En lame d'air, le faisceaux incident (arrivant dans l'interféromètre) doit il être convergent ou divergent ? j'ai les deux versions dans le poly ET dans le livre .. je ne sais plus trop quoi en penser !

d) Lorsqu'on modifie l'épaisseur de la lame d'air, on observe une alternance frange claire / frange sombre à l'ordre 0 (c'est à dire au centre de la figure) mais quelle est son influence sur l'interfrange ??

3/ Coherence Spatiale avec Michelson

a) On a une lampe spectrale, on obtient donc un spectre en forme de gaussienne pour UN train d'onde ?!
Lorsqu'on se trouve au contact optique, on est au milieu de cette gaussienne (sur le point le plus haut du pic ?)

A partir du Contact Optique on doit créer une lame d'air et faire varier l'épaisseur jusqu'à arriver au brouillage des franges. Cela veut il dire qu'on est arrivé au bout de la gaussienne et qu'à présent on fait interferer deux trains d'ondes différents ? Dans ce cas on a parcouru une distance égale à la longueur de cohérence ?

b) On utilise des lampes spectrales à haute et à basse pression, quand la pression augmente, la largeur spectrale aussi ? est proportionnel à la largeur spectrale ? () ?

c) on cherche à présente à mesurer l'indice optique d'un gaz à différentes pressions. Pour l'air, plus la pression augmente, plus l'indice augmente ?
Lorsque la pression augmente au cours du temps on voit défiler au centre, des franges. Lorsqu'on est à basse pression les franges défilent très vite alors qu'à haute pression, elles défilent beaucoup moins vite, pourquoi ?
Pourquoi est ce qu'on observe une alternance sombre / claire au centre ? Est ce que la variation de pression introduit une différence de marche ?

Voilà .. c'est déjà pas mal ... mais tout est un peu confus dans ma tête j'ai du mal à m'y retrouver et à tout comprendre .. donc si vous pouvez m'aider sur certains points ça serait vraiment génial !!
Merci beaucoup ...
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[Jeanpaul]

Tu poses beaucoup de questions, difficile de ne pas en oublier.
1a) La fente source sert à produire une onde cohérente telle que la différence de marche soit la même quel que soit le point de la fente qui arrive sur les 2 fentes.
L'espacement des 2 fentes ne joue pas sur la figure de diffraction, c'est la largeur de ces fentes qui influe.
1b) La figure d'interférence est la transformée de Fourier de la source qui est un rectangle. On obtient quelque chose du genre sin(x)/x qui oscille en se brouillant. Le calcul est assez facile.
1c) Faire varier la distance fente-source / 2 fentes revient à changer la largeur apparente (ci-dessus) de la fente.

2a) Si l'interfrange change c'est que les franges bougent en se tassant.

2b) Au contact optique, il y a interférence constructive ou destructive selon le déphasage induit par la séparatrice.
2c) En lame d'air, il ne faut pas que le faisceau incident soit parallèle (diverses incidences), en général on préfère l'avoir convergent pour faire rentrer un max de lumière.
2d) Le centre de la figure n'est pas l'ordre 0 mais l'incidence 0. Ensuite tout dépend de ce que tu appelles l'interfrange. Si tu ne regardes qu'au centre, tu ne verras pas de franges, simplement une modulation de l'intensité lumineuse.

3a) Un train d'ondes n'interfère jamais qu'avec lui-même : la lumière est la superposition de 2 chemins qui s'ajoutent vectoriellement. Chaque longueur d'onde dans la source produit un système de franges ; quand elles n'ont pas le même interfrange, le max de l'un coïncide avec le min de l'autre et ça brouille.
3b) Si tu écris que lambda=c/fréquence, tu verras que delta(lambda) est proportionnel à delta(nu)
3c) Dans un gaz, la différence (n-1) est proportionnelle à la masse volumique donc à la pression (gaz parfait).
La différence de marche est égale à 2e(n-1) au centre, d'où les franges circulaires si on éclaire une lame sous diverses incidences.
Au centre, l'éclairement varie régulièrement en fonction de la pression. Maintenant si tu éclaires sous diverses incidences, tu verras des franges de plus en plus nombreuses et tu auras l'impression que ça défile moins vite parce que l'image change moins vite.