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Niveau maths spé
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Michelson en lame d'air à faces parallèles et source étendue

Posté par
Jindri
14-11-10 à 18:15

Bonjour, j'ai un gros problème avec un exercice que je dois faire pour demain. J'y ai réfléchi tout hier mais vraiment je bloque et je dois passer au tableau dessus. Merci d'avance pour l'aide que vous pourriez me fournir.

On considère un Michelson utilisé dans les conditions (M1) perpendiculaire à (M2). L'exercice précédent a montré que si \vec{u1}=\vec{u2} , on pouvait utiliser une source étendue, c'est ce qu'on fait maintenant.

1) On est donc amené à considérer les deux émergents issus d'un rayon incident unique. Comparer leurs directions (J'ai trouvé que leurs directions sont identiques). En conséquence, où interfèrent-ils ? (J'ai dit qu'ils interfèrent à l'infini.) On dit que les interférences sont "localisées à l'infini". Les franges obtenues avec une source ponctuelle étaient "non localisées".

2) Pour ramener le problème à distance finie, on place une lentille convergente parallèlement à (M2) et on observe sur un écran placé dans le focal image de cette lentille de focale f'. Effectuer la construction géométrique de deux rayons venant interférer en un point M de l'écran et issus d'un même incident ; on placera sur le schéma la lame d'air équivalente. J'ai fait le schéma mais je pense qu'il est faux. Je me suis arrêtée ici.

3) On note i l'angle entre l'incident et la normale à (M1). Montrer que la différence de marche entre les rayons qui interfèrent en M vaut, en fonction de i et de e (épaisseur de la lame d'air équivalente) : \delta=2e*cos(i).
Si je n'ai pas le bon schéma, répondre se révèle plutôt compliqué...

4) Montrer géométriquement que si on prend un autre incident parallèle au premier tracé, les émergents correspondants viennent interférer en M, que la différence de marche a la même valeur que celle calculée précédemment et qu'en conséquence, on peut effectivement utiliser une source étendue.

5) Soit O' le projeté orthogonal sur l'écran de O, centre optique de la lentille. Soit r=O'M. Exprimer \delta en fonction de e, r et f', puis l'intensité lumineuse I en fonction de e, r , f', \lambda_0 (longueur d'onde dans le vide de la radiation émise par la source) et I_0 (en notant 4I_0 l'intensité que l'on aurait si e=0).

6) Quelle est la forme des franges (déjà prévisible dès le 2)) ? Je suppose que ce sont des franges circulaires puisque S1S2 \perp O'M c'est à dire à l'écran.
On suppose que le centre de l'écran est un point sombre. Calculer littéralement le rayon du k^{ieme} anneau brillant.
Application numérique : calculer numériquement les rayons des trois premiers anneaux brillants lorsque e=1.53 mm, \lambda_0=0.55µm et f'=200mm.

Je connais mon cours par cœur mais dès que je me retrouve devant un exercice je ne sais pas quoi faire. Pourtant je peux refaire les démonstrations, je connais les formules et tout mais rien n'y fait. Merci d'avance pour votre aide !



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