Expérience d'Arago
Commentaires :
Les phénomènes d'interférences ne permettent pas d'identifier la nature des
vibrations lumineuses. Par contre la polarisation de la lumière par réflexion
sur un miroir montre que la vibration est de nature vectorielle. Comme la polarisation
peut être totale la vibration est de plus transversale.
Partisan
des idées de Fresnel sur le caractère ondulatoire de la lumière Arago a réalisé
plusieurs expériences d'interférences en lumière polarisée pour bien montrer
la justesse des hypothèses de Fresnel.
Dispositif expérimental :
La
fente source F d'un appareil à fente d'Young (fentes F1 et F2) est éclairée
en lumière monochromatique.
Devant la fente source on place un polariseur P. Devant F1 et F2 on place deux
polariseurs P1 et P2. Pour que les amplitudes des vibrations transmises par
les fentes secondaires soient identiques il faut que les orientations de polariseurs
soient symétriques.
a) Les axes de P, P1 et P2 sont parallèles
: on observe le système de franges car on compose deux vibrations
rectilignes, parallèles.
b) Les axes de P1 et P2 sont croisés
et à 45° de l'axe de P :
On compose cette fois deux vibrations rectilignes
perpendiculaires. Il n'y a plus de franges d'interférence car la résultante
est une vibration elliptique.
c) On reprend le système b) en ajoutant cette
fois un analyseur A derrière F1 et F2. L'axe de A fait l'angle a
avec l'axe de P1. L'analyseur transmet les vibrations parallèles à son axe issues
de F1 et F2.
On compose donc des vibrations d'amplitudes a.cos(a)
et a. sin(a) déphasées d'un angle j.
L'intensité résultante est I = k[a2.cos2(a)
+ a2. sin2(a) + 2a2.cos(a)
.sin(a).cos(j)].
I
= I0[ 1 + sin (2a).cos(j)].
Si
l'axe de A est parallèle à celui de P1 (ou de P2) une seule vibration est transmise.
Tout se passe comme si une fente était fermée. L'éclairage du champ est uniforme.
Le
contraste des franges est maximum quand les amplitudes des vibrations sont identiques
c'est-à-dire quand a est égal à 45° (frange centrale
colorée) ou à 135° (frange centrale noire).
L'applet :
La partie gauche présente les directions des axes des polariseurs.
En glissant le curseur vert avec la souris, on peut modifier la
valeur de l'angle entre les axes de A et de P1.
La partie droite représente l'évolution de la partie centrale du système de
franges en fonction d la valeur de l'angle a.
Augustin FRESNEL (1788-1827) Fondateur de la théorie ondulatoire de la lumière.
François
ARAGO (1786-1853) Physicien et homme politique.
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