CR - Mise en oeuvre des systèmes

SP1 MICHELSON / SPECTRO FFT
CR - S.T.S Systèmes Photoniques – Lycée Jean Mermoz – 68300 SAINT-LOUIS
1/7
INTERFÉROMÈTRE DE MICHELSON ( IFS 28 et Sopra )
Nom des étudiants :
Date :
Date de retour
 1 jour de retard
-2pts
 2 jours de retard
Note /2
 + de 2 jours de retard
Note=0/20
N°
Questions
Pts. sur
place
Cor.
Pts. sur
C-R
Remarques des correcteurs
3. : Analyse du système
3.1
et
3.2
Étude optique
FP
___/3
3.3
Analyse fonctionnelle
CM
___/1
4. : Mise en œuvre du système
4.1
Étude simulée de l’amplificateur
CS
__/2
4.2
Étude d’interférogrammes et de
spectres par transformation de
Fourier
___/2
FP
__/2
4.3
Spectroscope FT IR IFS 28
Spectre de l’échantillon de
polystyrène
___/2
FP
___/2
5. : Analyse des performances du système
5.1.1
Étude d’interférogrammes Mesure
d’une longueur d’onde
FP
___/1
5.1.2
Le spectre de Fourier
FP
___/1
5.1.3
Mesure de l’écart entre les 2
longueurs d’onde du doublet du
sodium
FP
___/1
5.2
Etude cinématique
CM
__/2
Responsabilisation des étudiants
Rangement et autonomie
___/1
Note :
__20
Les points dans les champs grisés sont
attribués sur place. À la correction, ces points
ne seront plus reportés sur le compte-rendu.
Remarques des étudiants (problèmes matériels, erreurs dans le sujet, …)
cadre 1 : Barème de correction.

SP1 MICHELSON / SPECTRO FFT
CR - S.T.S Génie Optique Photonique – Lycée Jean Mermoz – 68300 SAINT-LOUIS
2/7
3
3. . A AN NA AL LY YS SE E F FO ON NC CT TI IO ON NN NE EL LL LE E D DU U S SY YS ST TÈ ÈM ME E
3.1. Étude préliminaire sur l’interféromètre de Michelson
 Le miroir M1 reste immobile. Les deux miroirs sont parfaitement perpendiculaires. On observe des
« Anneaux d'égale inclinaison ou franges d'Haidinger ». Dans l’expression de la différence de marche ,
quels sont les facteurs constants et quel est celui qui varie ? Quel type de franges observe-t-on ? Où sont-
elles localisées ? Comment les observer avec une lentille et un écran ?
 Le miroir M1 reste immobile. Les miroirs sont fixes et ne sont pas tout à fait perpendiculaires. On observe
des « Franges d'égale épaisseur ou franges de Fizeau ». Dans l’expression de la différence de marche ,
quels sont les facteurs constants et quel est celui qui varie ? Quel type de franges observe-t-on ? Où sont-
elles localisées ? Comment les observer avec une lentille et un écran ?
 Le miroir M1 mobile se déplace à la vitesse v. La source est monochromatique de longueur d’onde .
Pendant la durée t, on observe le défilement de N franges. Justifier la relation
2
Ntv 
Réponse :
3.2. Étude préliminaire sur le spectroscope FT IR BRUKER
 Quel est, en résumé du premier paragraphe, le principal avantage d’un spectro FT IR par rapport à un
spectro IR à dispersion par réseau ?
 Identifier les différents composants qui composent chacune des 5 cellules du FT IR et définir le rôle
fonctionnel de chaque cellule.
 Quels sont les éléments communs du principe de fonctionnement du FT IR avec l’étude précédente ?
 Quelles grandeur et unité associée sont utilisées par les spectroscopistes (qui travaillent habituellement
dans l’infrarouge) pour caractériser les ondes électromagnétiques ?
 Quelles sont, en µm et en eV
)µm(24,1
)eV(E 
, les limites des 3 domaines d’analyse dans l’infrarouge ?
 Les énergies mises en jeu correspondent-elles à des transitions entre les niveaux d’énergie électronique
d’un atome, à des transitions entre les niveaux d’énergie vibratoire d’une molécule ou à des transitions
entre les niveaux de rotation d’une molécule ?
 Quels sont les domaines d’application de la spectroscopie IR ?
 Pourquoi faut-il toujours faire un spectre de référence avant d’obtenir le spectre de transmittance (ou
transmission) de l’échantillon ?
 Définir la transmittance et l’absorbance d’un échantillon. Dans le produit
cb
, quel est le terme qui
dépend de la longueur d’onde et qui caractérise l’échantillon ?

SP1 MICHELSON / SPECTRO FFT
CR - S.T.S Génie Optique Photonique – Lycée Jean Mermoz – 68300 SAINT-LOUIS
3/7
Réponse :
3.3. Analyse fonctionnelle
Compléter le diagramme de blocs :

SP1 MICHELSON / SPECTRO FFT
CR - S.T.S Génie Optique Photonique – Lycée Jean Mermoz – 68300 SAINT-LOUIS
4/7
4
4. . M MI IS SE E E EN N Œ ŒU UV VR RE E D DU U S SY YS ST TÈ ÈM ME E
4.1. Étude simulée de l’amplificateur
 Ouvrir sous Orcad9 le projet amplificateur.opj.
 Faire une analyse fréquentielle (0.1 Hz < f <500 Hz). Déduire de vos relevés :
1. La fréquence de coupure de votre amplificateur (fréquence pour laquelle l’amplitude maximale du signal
de sortie est divisée par
2
;
2. La bande passante de votre amplificateur.
 Donner la rôle des potentiomètres R7 et R2 (vous pourrez modifier C et B afin de voir l’influence de vos
modifications et faire une analyse temporelle sur 150 ms).
 Quelle est l’amplitude maximum de I1, quelle est l’amplitude maximum de VOUT (C = 0.01 et B = 0.5) ?
 En déduire le coefficient de transimpédance du montage.
 Sachant que le signal de sortie est fait pour être acquis par un convertisseur analogique numérique
supportant au maximum 10 V en entrée en mode unipolaire, donner alors le rôle de la diode Zener placée en
sortie de l’amplificateur.
Réponse :
4.2. Étude d’interférogrammes et de spectres par transformation de Fourier
4.2.1. Acquisition du signal
Faire vérifier le montage et l’enregistrement par un professeur.
4.2.2. L’interférogramme
4.2.2.1. Application à la mesure d’une longueur d’onde.
Observer le graphe v = f(t) : c’est l’interférogramme. Il est pseudo-sinusoïdal.
Sauvegarder l’enregistrement sous lambda. Le fournir à la correction
Réponse :

SP1 MICHELSON / SPECTRO FFT
CR - S.T.S Génie Optique Photonique – Lycée Jean Mermoz – 68300 SAINT-LOUIS
5/7
4.2.2.2. L’interférogramme de la source à vapeur de sodium et son spectre de Fourier
a. L’interférogramme
Sauvegarder le fichier sous sodium
Réponse :
b. Le spectre de Fourier
Sauvegarder le nouveau graphe sous FFT.
Réponse :
c. Visualisation des battements entre les 2 raies jaunes et mesure de l’écart  entre les 2 longueurs d’onde
(doublet du sodium)
Observer le signal v = f(t). Sauvegarder l’enregistrement sous battements.
Réponse :
4.3. Spectroscope FT IR IFS 28-BRUKER
Spectre de l’échantillon de polystyrène
 Le moteur du Michelson fait plusieurs allers-retours (scans). Combien et dans quel but ?
 Essayer plusieurs spectres de la banque de données. Sur quel principe se base-t-il pour effectuer la
comparaison ? Cette comparaison dépend-elle de l’épaisseur ? Obtient-on une certitude ?
Réponse :
5
5. . A AN NA AL LY YS SE E D DE ES S P PE ER RF FO OR RM MA AN NC CE ES S D DU U S SY YS ST TÈ ÈM ME E
On exploite les fichiers enregistrés en U52 (ou les enregistrements de secours fournis).