Principe de l'interférometre de Michelson

[membreComplexe12]

Bonjour tous,

J'ai regardé une video sur l'interférometre de Michelson mais je n'ai pas compris le principe de fonctionnement.

Voici la video que j'ai vu:
http://fr.video.yahoo.com/watch/637212/2992895

Voici ce que je ne comprends pas:

- la partie qui se nomme séparatrice: pourquoi et comment dans certains cas la lumiere est reflechie dessus ou au contraire traverse?

- le role de l'interféromètre: si j'ai bien compris on fait reflechir une source de lumiere afin d'avoir deux "rayons lumineux" et ensuite on les fait se rencontrer pour qu'ils interfères?
===> Mais à quoi cela sert? que met on en evidence avec les franges qui s'affichent?

Merci pour votre aide / explication
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[Lumiere11]

salut,
peut etre ce principe a plusieurs bienfaits, c'etatit dabords pour voir si la vitesse de la lumiere est constante, comme ce que einstein a conclu je crois.....
il sert aussi a regler les faces des miroirs , parrallelisme....cela est pour des raisons industrielles.

oui, il existe une lame semi-reflechissante, dont le pouvoir de transmission T=0.5 et celui de reflexion est R=0.5, pour diviser le faisceau en deux. mais comment elle est construite, ca je ne sais pas.

en attandant des reponses bien claires.

[Cassano]

Bonsoir.
L'interféromètre de Michelson est le nom donné à ce type d'interféromètre (enifn je pense, car je n'ai aps regardé la vidéo, mais je vous fais confiance pour etre sur qu'il s'agit bien de ça).

Elle fut inventée par Michelson, et utilisée lors de l'expérience de Michelson et Morley, non pas pour prouver l'invariance de c, mais pour mettre en évidence l'existence d'un hypothétique éther.

La séparatrice est un dispositif permettant d'obtenir deux rayons à partie d'un seul, condition nécessaire pour des interférences. Un moyen très utilisé dans les michelson "de démonstration" est l'utilisation de miroir déposés en couche mince, sur un substrat de verre. Ainsi, le rayon ne "passe pas des fois et d'autres pas", mais ce scinde en deux à chaque passage. C'est pourquoi on appelle ces types d'interféromètre "interféromètres à division d'amplitude" (on divise l'amplitude du faisceau incident à chaque passage). Avec d'autres dispositif de type biprismes (glan-thomson, wollaston, glan-foucault...), il est de plus possible de choisir la polarisation des faisceaux.

Enfin, l'interféromètre est basé sur la différence de marche introduite entre les deux bras de l'interféromètre, i.e. le "chemin optique" parcourus par les rayons dans chaque partie (ce qui inclue l'indice du milieu). Ces instruments sont des instruments précis de métrologie, utilisées pour déterminer des longueurs d'onde, de cohérence, ou encore de manière lus prosaïque pour observer les défauts de planéité d'une lame transparente par exemple. Ces interféromètres sont d'ailleurs si précis qu'on en a construit des géants (3km sur 4) pour détecter les hypothétiques "ondes gravitationnelles" (Virgo ou Ligo).

En espérant avoir été complet et clair.

[Rhodes77]

Bonjour,

Je viens compléter la réponse de Cassano.
On peut également étudier l'effet de la polarisation avec un Michelson au moyen de petits polariseurs que l'on dispose en entrée, en sortie et devant chaque miroir du dispositif.
Sinon, tout est dit ^^ !

Bon courage

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amethyste]

on peut aussi citer une importante utilisation des interféromètres de michelson: la spectroscopie.

Par exemple, la grande majorité des spectromètres IRTF sont construits autour d'un Michelson

[membreComplexe12]

merci beaucoup pour vos reponses.

J'ai compris l'histoire d'obtenir deux rayon à partir d'un seul mais ensuite comment mesure t on la longeur d'onde par exemple du signal? ou comment mesure t'on le defaut de planéité de quelque chose....

en fait j'ai du mal à saisir comment on tire une information des figures d'interférences?

(je suis novice en optique)

[Cassano]

Comme je l'ai dit dans mon précédent post, la base de l'interférométrie est la différence de marche optique entre les deux rayons. Si tu veux pas exemple mesurer la taille d'une lame transparente dont tu connais l'indice, l'introduction de la lame va modifier le trajet optique sur l'un des deux bras, et tu va devoir déplacer ton miroir (charioter) pour obtenir à nouveau une figure d'interférence. Si maintenant ta lame n'est pas plane, cela va avoir une influence sur la rectitude des franges d'interférence.

Bon ca c'est pour les petites démo de base qu'on peut voir en cours... Après, pour ce qui est de la métrologie un peu plus poussée, il faut rentrer dans la spectroscopie de Fourier par exemple, et ca devient plus compliquer, je préfere ne pas rentrer dans les détails. Au pire, si tu veux en savoir plus, wiki est ton ami dans un premier temps, sinon je te conseille le Sextant ou le Surrel, si tu veux vraiment avancer sur le sujet

[invité576543]

Peut-être est-il utile de préciser que les franges d'interférence sont appréciablement déplacées par une différence de trajet optique qui est une portion de la longueur d'onde.

C'est donc une méthode extrêmement précise pour mesurer des toutes petites distances, en-dessous du micron avec la lumière visible.

Anecdote : j'ai taillé dans le temps un miroir astronomique, en amateur. Pour finir de régler la surface, on utilise un appareil de Foucault, un dispositif qu'on peut bricoler soi-même, et qui permet de "voir" la surface du miroir. On mesure ainsi, à l'oeil, des défauts mieux de lambda/10, lambda étant la longueur d'onde, soit des défauts de l'ordre de 50 nm (1/20000 de mm).

[membreComplexe12]

la base de l'interférométrie est la différence de marche optique entre les deux rayons.

qu'es ce que la marche optique? je ne comprends pas vraiement le jargon optique...

Si tu veux pas exemple mesurer la taille d'une lame transparente dont tu connais l'indice, l'introduction de la lame va modifier le trajet optique sur l'un des deux bras, et tu va devoir déplacer ton miroir (charioter) pour obtenir à nouveau une figure d'interférence. Si maintenant ta lame n'est pas plane, cela va avoir une influence sur la rectitude des franges d'interférence.

ok je comprends à present ceci

[membreComplexe12]

Peut-être est-il utile de préciser que les franges d'interférence sont appréciablement déplacées par une différence de trajet optique qui est une portion de la longueur d'onde.

Que voulez vous dire par une portion de longueur d'onde? c'est une proportionalité?

A partir d'une frange de 2cm d'epaisseur par exemple, comment deduire la longueur d'onde de la lumiere correspondante? ca depend de la distance du recepteur au miroir à demi teint et de quelque chose d'autre?

[invité576543]

annulé........

[Amethyste]

c'est quoi une différence de marche demande tu?

c'est une notion liée à la nature ondulatoire de la lumière. La lumière c'est quelque chose que l'on peut modéliser par une sinusoïde.

Les interféromètres recoivent un faisceau lumineux qu'ils divisent en deux faisceau avec la séparatrice.
On a donc deux faisceaux qui se déplace dans le montage, mais ils ont un chemin légèrement différent.

Dans un certain sens que tes futurs cours d'optique préciseront on va dire que l'un des parcours est un peu plus long que l'autre.

Cette différence est ce que l'on appelle une différence de marche.
Et c'est cela qui fait qu'un interféromètre est utile.

Le fait que ces faisceaux on un décalage signifie qu'ils ne se superposent plus exactement. Par exemple si le décalage est d'une demi longueur d'onde, le pic de la sinusoide de l'un coincide avec le creux de l'autre.

On dit que les faisceaux interfèrent entre eux.

[membreComplexe12]

D'accord, merci tous.