L'interféromètre de Michelson est constitué par deux miroirs M1 et M2 orthogonaux et d'une lame semi transparente la séparatrice Sp placée à 45° des axes des miroirs. Les rayons qui traversent cette lame sont retardés par rapport à ceux qui sont réfléchis aussi on place dans un faisceau une lame transparente de même épaisseur la compensatrice (non représentée sur les schémas).
Franges d'égales inclinaisons :
On rend alors les miroirs perpendiculaires aux axes du système. L'image m1 de M1 donnée par la séparatrice est parallèle au miroir M2. Soit e la distance m1M2. On éclaire le dispositif avec une source monochromatique étendue. La différence de marche entre les deux ondes (qui interfèrent à l'infini) pour unr incidence i est donnée par la relation : φ = 2.e.cos( i ).2.π / λ
A cause de la symétrie du problème, on observe des anneaux dans le plan focal de la lentille collectrice. L'ordre d'interférence p est maximal au centre. Il n'est en général pas entier et on pose p = m + ε (m entier).
Comme les angles d'incidence i sont petits, montrez que le rayon du Kème anneau est RK = F.(K − 1 + ε )1/2.(λ /e)1/2. Si on diminue l'épaisseur e, le rayon des anneaux augmente. Ils disparaissent pour e nul.
Franges du coin d'air :
On rend égale la longueur des deux bras de l'interféromètre et on incline M2 d'un petit angle α. On obtient l'équivalent d'un coin d'air d'épaisseur e = αX. On observe des franges d'égale épaisseur (franges rectilignes parallèle à l'arête du coin). Montrez que l'interfrange en incidence normale (i = 0) est λ / 2α.
Utilisation :
La liste de choix permet de sélectionner les diverses options offertes. Il est possible de visualiser le trajet des rayons pour les franges d'égale inclinaison ou d'égale épaisseur. Pour les franges d'égale inclinaison, il est possible de visualiser la figure d'interférence. Le curseur permet alors de modifier l'épaisseur de la lame équivalente. Pour les ordres d'interférence très faibles, l'image obtenue en réalité est beaucoup moins belle que dans cette simulation car les défaut de surface des miroirs déforment les anneaux.
Les franges d'égale épaisseur sont présentées pour deux longueurs d'onde différentes, tous les autres paramètres étant identiques. Déduisez de la figure la longueur d'onde de la radiation rouge.
En glissant le curseur rouge, on peut déplacer un curseur qui facilite le comptage des franges.
Une pression sur le bouton droit de la souris "gèle" l'animation. Le relâchement permet de poursuivre son déroulement.
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| Vue générale d'un interféromètre. | Gros plan sur les miroirs, la lame séparatrice et la lame compensatrice. Noter les boutons moletés pour le réglage des miroirs. |