holographie: polariseur

[invitec6d8897a]

Bonjour,

Dans le cadre de mon TIPE sur l'holographie, je suis amenée à calculer l'éclairement résultant de la superposition de l'onde de référence et de l'onde objet. Mon problème est que l'onde de référence passe à travers un polariseur, ce qui modifie naturellement son expression.
Au départ mon onde de référence est de la forme : R(x,y)=r(x,y)*exp(i*phi(x,y)), en notant phi(x,y) la phase de l'onde lumineuse.
Après le polariseur elle serait de la forme: R(x)=r*exp(i*phi(x)).
Est ce que cette forme d'onde polarisée est correcte?
En outre, lors de mon expérience je ne suis pas parvenue à obtenir un hologramme: on ne distingue pas de figure d'interférences sur la plaque. Plusieurs hypothèses ont été avancées comme la présence du polariseur sur l'une des deux voies, mais si l'expression précédente est correcte alors cela ne devrait pas poser de problème car mon éclairement reste inchangé. Auriez vous d'autres pistes pour expliquer cet échec?

Merci d'avance pour votre aide
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[LPFR]

Bonjour.
Un polariseur ne change pas l'expression de l'onde. Il ne fait que "choisir" la direction du champ électrique (de l'onde) sortant.
Vous ne pouvez pas distinguer quoi que ce soit sur la plaque. Les distances entre "franges" sont trop petites.

Échouer à faire un hologramme est la chose la plus facile à "réussir".
Expliquez-nous votre manip.
Avez-vous déjà fait un hologramme ?
Avez-vous l'aide que quelqu'un qui l'ait fait ?
Au revoir.

[invitec6d8897a]

Bonjour,

J'ai réalisé plusieurs expériences pour enregistrer l'hologramme.
Au départ, n'ayant pas de lame séparatrice 5/95, j'ai utilisé une simple séparatrice (50/50) et j'ai mis un polariseur sur le faisceau de l'onde de référence afin d'en diminuer l'intensité lumineuse. J'ai fait une petite dizaine d'expériences avec ce montage en modifiant les temps d'exposition, de développement... Mais aucun résultat n'a été concluant: les plaques étaient noires, et aucun hologramme n'était visible.
Ensuite je suis allée faire l'expérience à l'université, avec un professeur spécialisé en optique. Le montage était celui utilisé généralement avec la fameuse séparatrice 5/95. A l'issue de cette journée j'avais en main deux hologrammes qu'on à pu restituer facilement avec le montage décrit précédemment (avec le polariseur).
Nous avons de nouveau essayé de réaliser un hologramme (avec le premier montage) en modifiant encore les paramètres relatifs aux temps d'exposition, de développement ainsi que la concentration du développeur afin de s'aligner sur ceux employés lors de l'expérience à l'université. Encore une fois l'expérience a échoué malgré le fait que les plaques obtenues étaient moins noires.

Pour expliquer ces échecs successifs, je me suis demandée si la présence du polariseur n'empêchait pas les deux ondes d'interférer. Mais cela ne semble pas être la bonne raison. Cependant, il me reste une petite question: je suis d'accord sur le fait que le polariseur permette uniquement de privilégier une direction de polarisation de la lumière, mais comme la plaque est sensible à la moyenne temporelle au carré de l'onde lumineuse, je me demandais si le polariseur ne modifiait pas l'onde de telle sorte que la valeur moyenne du terme d'interférence soit nulle, ce qui expliquerait l'absence d'hologramme.

Merci pour votre aide

[LPFR]

Re.
On ne peut rien affirmer sans connaitre exactement votre montage, le temps et la distance de cohérence de votre source ni votre système anti-vibrations.

Mais le fait de mettre un polariseur fait que les seules ondes venant du sujet qui pourront interférer sont celles qui ont la même polarisation que l'onde de référence. Au mieux, ça diminue le contraste.
Il faut aussi que le polariseur soit de qualité optique. Une feuille en plastique fout en l'air la phase de l'onde de référence.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitec6d8897a]

Merci pour cette explication claire sur l'impact du polariseur.
La source étant un laser rouge (de longueur d'onde 633 nm), son temps de cohérence est de l'ordre de 10^-7 s. Comme l'expérience s'est déroulée au lycée, nous n'avions pas véritablement de dispositif anti-vibration. Ce qui peut également expliquer notre échec. Par contre je n'ai pas la moindre idée de la manière dont je peux intégrer cet aléas dans l'expression de l'onde afin de montrer que cela peut être effectivement la cause de l'échec.
Merci

[LPFR]

Re.
Sans dispositif anti-vibration vous ne pouvez pas faire des hologrammes.
Sauf certains types avec une astuce qui fait que le dispositif pour créer le faisceau de référence est "solidement solidaire" et très proche de l'objet.
Pour comprendre comment les vibrations détruisent les images d'interférence, il suffit de voir ce qui arrive aux phases de la lumière diffusée par un point de l'objet si celui-ci bouge de lambda/2: là où l'interférence était constructive, elle devient destructive et vice-versa. Ici lambda/2 vaut 0,3µm. Il faut que la distance entre l'objet et la plaque ne subisse pas de variations plus grandes que la moitié de ça.

C'est vraiment un facteur critique. Je suis surpris que la personne qui vous a aidée ne vous ait pas prévenue.

Pour ce qui concerne le temps de cohérence je pense que vous rêvez. 10-7 s correspond à une distance de 30 m. Si vous pouvez obtenir une distance 1000 fois plus petite, vous pouvez vous estimer chanceuse.
La différence de chemin entre le faisceau de référence et la lumière diffusée par l'objet doit être inférieure à la distance qui correspond au temps de cohérence. Si non les deux lumières ne sont pas cohérentes et vous n'aurez pas de diagramme d'interférence stable.
A+

[invitec6d8897a]

Re bonjour,

En effet, cette longueur de cohérence semble trop importante, pourtant je suis étonnée car dans le cours d'optique, l'ordre de grandeur du temps de cohérence qui nous est donné est 10^-7 s pour le laser et 10^-10 s pour une source classique.
En outre, lorsqu'on a fait l'expérience à l'université, nous ne nous sommes pas préoccupés de la différence de chemin optique entre les deux faisceaux: la longueur de cohérence semblait donc suffisante.

Enfin, lors de l'expérience à l'université nous avons en effet travaillé sur une table anti-vibration, mais j'espérais que le dispositif du lycée suffirait à l'obtention d'un hologramme. Je ne suis pas capable de vous expliquer clairement ce dispositif : il semblerait que la table sur laquelle j'ai travaillé serait plus ou moins montée sur un dispositif anti-vibration. Mais personne ne connait véritablement l'efficacité de ce dispositif car il n'a jamais été testé.
Merci pour vos explications

[LPFR]

Re.
Le "dispositif" classique est une dalle de granite de quelques centaines que kg tenue sur des chambres à air de scooter.
Pou les temps de cohérence, ça dépend des lasers. Avec des lasers monomode la lumière est (presque) monochromatique. Mais avec des petits lasers à diode (comme les pointeurs) vous avez un tas de longueurs d'onde proches et le temps de cohérence est très court.
Pour une lumière blanche normale (le soleil), la distance correspondante au temps de cohérence est de l'ordre de trois longueurs d'onde soit quelques 5 10-15 s.
A+

[stefjm]

Re.
Sans dispositif anti-vibration vous ne pouvez pas faire des hologrammes.

J'en ai vu faire sur un canapé et un tabouret.
Soit c'était de la magie, soit c'est faisable...
(Par contre, je ne sais plus quelle était la technique utilisée, c'était il y a longtemps...)

[invitec6d8897a]

Bonjour,

Tout d'abord un grand merci pour votre aide.
Après m'être renseignée sur le laser utilisé lors de l'expérience, je n'arrive pas à obtenir sa longueur de cohérence: ce n'est pas écrit sur la fiche technique. Sauriez vous par hasard quel type de laser est le plus utilisé en lycée (laser monomode ou laser à diode)? Ainsi je pourrais estimer le temps de cohérence d'après les informations que vous m'avez fournies.
Merci

Au revoir

[LPFR]

Bonjour.
Je n'ai pas la moindre idée du matériel utilisé dans les lycées.
Mais vous devez savoir ce que vous avez utilisé.
Vu le prix c'est probablement des pointeurs laser. De plus la puissance est probablement limitée pour éviter des accidents (même s'ils très improbables).

Mais penchez-vous surtout sur les vibrations. Quelle est la disposition des composants ?
Au revoir.