Expériences d'interférences et de diffraction en lumière cohérente

Résumé du document

L'objectif de cette manipulation est la découverte des principales étapes qui ont abouti aux bases de l'optique actuelle. En effet, environ deux siècles ont été nécessaires pour découvrir et comprendre les lois de l'otique ondulatoire. Cette manipulation permet de retracer par des expériences les principales étapes de ces découvertes et de mettre l'accent sur les points clés.
La première partie intitulée "expériences et découvertes" sera un rapide aperçu de quelques phénomènes que l'on peut observer simplement. On étudiera ensuite le dispositif interférentiel des miroirs de Fresnel, puis celui du biprisme de Fresnel. La partie suivante sera consacrée à l'étude de la diffraction par une ou plusieurs fentes. On observera les figures de diffraction produites sur l'écran mais aussi les courbes d'intensité obtenue sur regressi. Puis, nous étudierons la diffraction par un réseau avant de finir avec la diffraction par un trou circulaire.

Extraits

[...] Ces franges ne sont dans la pratique quasiment pas visibles car la quasi totalité de l'énergie est contenue dans le disque d'Airy (les maxima secondaires valent respectivement et 0,16% du maximum central). La diffraction par une pupille circulaire est d'une grande importance pratique puisque, dans la plupart des instruments optiques, les faisceaux lumineux sont limités par des diaphragmes circulaires, les lentilles elles- mêmes constituant de tels diaphragmes. On peut également noter que tout instrument optique limité par un diaphragme de rayon R donne une tache de diffraction de diamètre 1,22*(/R. VIII- Conclusion générale Ce TP est intéressant dans la mesure où il concrétise toutes les notions abordées en cours. [...]

[...] Interprétation A partir d'une certaine distance, la fente (ou le trou) ne peut plus être considérée comme infiniment fine: il se produit le phénomène de brouillage des franges. Pour une fente large, la visibilité des franges est nulle. Les franges ayant disparu, on dit que les deux sources et sont devenues incohérentes entre elles. Pour des fentes infiniment fines, les franges restent visibles, la visibilité étant alors inférieure à 1. On dit que les deux sources sont partiellement cohérentes et on convient de mesurer le degré de cohérence partielle de ces 2 sources par la valeur du facteur de visibilité V. [...]

[...] On observe alors une figure d'interférence comme ci-dessous : On peut noter que lors de ces observations, le cristallin de notre œil joue le rôle d'une lentille et la rétine est assimilable à un écran. On étudie alors comment évolue cette figure en fonction de la distance à laquelle on fait les observations. On se place loin de la lampe Loin de la lampe, on observe une figure d'interférence constituée de franges rectilignes et parallèles (image plus haut). La courbe d'intensité perçue par l'œil correspond bien à nos observations. [...]

[...] Il nous permet de nous représenter les phénomènes plus concrètement en observant les figures de diffraction et d'interférences dans différentes situations. On met ainsi en évidence les quelques grands montages et résultats de l'optique ondulatoire. Bibliographie - Cours de Physique OPTIQUE 2 ANNEQUIN et BOUTIGNY Ed Vuibert - Optique Ondulatoire Agnès MAUREL Ed Belin Sup - Optique géométrique et ondulatoire J. P. PEREZ Ed Masson Chaque trait représente une fente ou un groupe de fentes et est repéré comme les coefficients d'un tableau à 2 lignes et 4 colonnes comme indiqué sur le schéma. [...]

[...] On considère donc que l'on avec ( en radians soit, en minutes: on a donc (=22,0' Calcul de l'incertitude : d'où on majore en passant aux valeurs absolues: finalement: AN: 0.001 / 4.925 ) ( d'où Manipulation 2 Montage On reprend le montage précédent en intercalant entre le laser et les miroirs un objectif de microscope. Cet objectif est placé à la distance d=10 cm de l'arête commune des miroirs. On observe sur l'écran une zone de franges verticales rectilignes dans la zone de recouvrement des faisceaux réfléchis. On peut noter que l'image est parasitée à certains endroits par de petits cercles qui sont en fait dus à des impuretés sur les miroirs qui diffractent la lumière. Le laser agit comme une source ponctuelle S. [...]