Information et holographie : réalisation d'une méthode de mesure de la cohérence d'une source lumineuse (TIPE)

Résumé du document

Dans le cadre de mon travail d'initiative personnelle encadré (TIPE), que je devais présenter aux concours d'entrée aux grandes écoles d'ingénieur, j'ai mené l'étude de la cohérence en holographie.

Extraits

[...] Les ondes sigma et sigma' interfèrent dans tout l'espace où elles se superposent. La plaque photographique H enregistre une section de ce phénomène d'interférence. (Remarque : ce phénomène d'interférence est à l'échelle de la longueur d'onde de la lumière donc microscopique : l'émulsion photographique doit avoir un grain suffisamment fin pour l'enregistrer correctement.) Après développement photographique, on dispose d'un hologramme ayant emmagasiné l'onde sigma en amplitude et en phase. (Stockage de toute l'information optique). La deuxième étape de l'holographie est la reconstruction de l'image tridimensionnelle Reconstruction de l'image tridimensionnelle. [...]

[...] Il n'y aura pas d'interférences observables. Si delta [...]

[...] Il suffit en effet d'éclairer l'hologramme soit avec l'onde de référence soit même dans certains cas avec un faisceau lumineux tout à fait différent. J'ai réalisé cette expérience avec l'hologramme que le lycée m'avait mis à disposition Montage et observations J'ai donc effectué un montage de reconstruction sans savoir au préalable quel était le type de l'hologramme que je manipulais (par transmission, par réflexion J'ai utilisé successivement une lampe spectrale et un laser vert comme sources lumineuses. Schéma : Les deux lentilles sont convergentes, la première étant de très petite focale afin de construire un faisceau large et parallèle. [...]

[...] Pour un point S1 de la source, la différence de chemin optique en H entre le trajet objet et le trajet de référence est : Delta1=(S1MH)-(S1M'H) Et la différence de phase : Fi1=2*Pi*Delta1/Lambda L'intensité du phénomène d'interférence en H est donnée par l'expression : I1=I0*(1+m*cos(Fi1)) Pour un autre point S2 de la source, on aura en H : I2=I0*(1+m*cos(Fi2)) avec Fi2=2*Pi*Delta2/Lambda Et Delta2=(S2MH)-(S2M'H) Et ainsi de suite pour tous les points de la source S. Les différents systèmes de franges d'interférence s'ajoutent en intensité. Si les valeurs delta1, delta2 sont presque identiques c'est-à-dire si la source S est suffisamment petite, les différentes franges se superposent presque exactement et le contraste du phénomène d'interférence résultant est maximum. On dit qu'on a cohérence spatiale. Si la source s'élargit, le contraste baisse. On a cohérence spatiale partielle. Enfin, à la limite quand la source dépasse une certaine dimension, les interférences ne sont plus visibles. [...]

[...] Conclusion sur l'holographie L'holographie permet la visualisation d'image en 3D avec parfois l'illusion de voir l'objet réellement si l'hologramme est de bonne qualité. Puisqu'elle donne l'illusion d'une réalité, elle conserve la totalité de l'information optique de l'objet. Cependant, l'enregistrement d'un hologramme n'est efficace que sous certaines conditions de cohérence de la source (remarque : d'autres conditions sont à respecter telles que l'absence de vibration dans la salle d'enregistrement). Intéressons-nous donc à la notion de cohérence en optique 3 Notions sur la cohérence Pour réaliser un hologramme, il est nécessaire que la source de lumière ait une certaine cohérence permettant à l'onde de référence et à l'onde objet (issues de cette source de lumière) d'interférer dans de bonnes conditions. [...]