Interférométrie

CÉGEP DE LIMOILOU
DÉPARTEMENT DE PHYSIQUE
203-NYC-05
v.1.1
ONDES ET PHYSIQUE MODERNE
H2008
LABORATOIRE #7
INTERFÉROMÉTRIE
A) BUT DU LABORATOIRE
 Mesurer la longueur d’onde de la lumière.
 Étudier le principe de l’interféromètre de Michelson-Morley.
B) DÉMARCHE
ATTENTION : Le rayonnement laser est dommage pour l’œil. Ne pas regarder le faisceau directement. Éviter
de diriger les réflexions vers les autres personnes présentes au laboratoire.
Il ne faut JAMAIS toucher les surfaces optiques, particulièrement les miroirs de première surface et le cube
séparateur.
1. MONTAGE ET AJUSTEMENT DE L’INTERFÉROMÈTRE
1.1. .Monter le laser de manière à ce que le faisceau soit horizontal.
1.2. Ajuster le miroir fixe de manière à ce que la réflexion du laser vers ce dernier.
1.3. Ajouter le cube séparateur et ajuster sa position pour que le faisceau le traverse en son milieu et pour que
le deuxième faisceau rencontre le miroir mobile.
1.4. Ajuster le miroir mobile de manière à ce que le faisceau réfléchi repasse par le cube séparateur.
1.5. Deux points principaux devraient alors être visibles sur l’écran. Il faut superposer ces deux points en
ajustant le miroir mobile.
1.6. Il est généralement utile d’ajouter une lentille (+30 mm ou +40 mm) à la sortie du laser pour élargir le
faisceau. Il faut ajuster sa position de manière à distinguer l’image du cube séparateur sur l’écran.
1.7. Il; est souvent utile d’ajouter une deuxième lentille (+30 mm ou +40 mm) avant l’écran pour élargir les
franges d’interférence sur l’écran.
2. SENSIBILITÉ DE L’INTERFÉROMÈTRE
2.1. Appliquer une force à divers endroits sur l’interféromètre et observer l’effet sur les franges. Expliquer
qualitativement ce phénomène.
2.2. Approcher une source de chaleur près de l’un des faisceaux et observer l’effet sur les franges. Expliquer
qualitativement ce phénomène.
3. MESURE DE LA LONGUEUR D’ONDE DE LA LUMIÈRE.
3.1. Il faut déplacer lentement et régulièrement le miroir mobile à l’aide de la vis micrométrique tout en
comptant les franges qui passent. Le nombre de franges est égal au nombre de demi-longueurs d’onde de
déplacement du miroir. Vu la résolution limitée de la vis micrométrique, il faut un déplacement
appréciable de la vis micrométrique et donc un grand nombre de franges (50+) pour obtenir une bonne
précision. Il est nécessaire de se pratiquer au préalable. Il est préférable de faire un tour complet avant de
compter et toujours tourner la vis dans le même sens.
3.2. Pour un laser donné, prenez plusieurs mesures et remplissez le tableau 1. Pour chaque mesure, calculer la
longueur d’onde expérimentale et comparer avec la valeur théorique pour ce laser ainsi que l’écart E entre
les deux.
3.3. Répéter ces mesures pour un autre laser émettant une autre couleur et remplir le tableau 2.
3.4. Expliquez comment un interféromètre peut être utilisé pour mesurer des positions et des déplacements et
estimez sa précision.
4. INTERFÉROMÈTRE DE MICHELSON-MORLEY
4.1. Sachant que la vitesse de la terre sur son orbite est de 30 km/s par rapport à un hypothétique éther, calculer
le nombre de franges qui se déplaceraient si on le tourne l’interféromètre de 90o : N  2L 2  ,   v c .
4.2. Êtes-vous en mesure d’effectuer cette expérience? Sinon quels changements devriez-vous apporter à votre
montage pour pouvoir le faire.
Tableau 1
N
Δx
(µm)
e 
λt =
λe
(nm)
nm
E
(%)
Tableau 2
N
Δx
(µm)
λt =
λe
(nm)
nm
E
(%)
2 x
N
C) LE RAPPORT DE LABORATOIRE
Page titre
Buts de l’expérimentation
Tableaux des mesures
Analyse des résultats et discussion (Réponse aux questions)
Conclusion
D) MATÉRIEL REQUIS
Un interféromètre de Michelson-Morley monté sur une table optique comprenant les éléments qui suivent.
Deux miroirs orientables dont l’un monté sur une table mobile avec vis micrométrique.
Un cube séparateur non polarisant.
Des lasers: He-Ne 632.8 nm; He-Ne 543.5 nm; diode 640 nm, DPSS 533 nm;
Deux lentilles : 30 mm et 40 mm.
Tiges et supports ainsi qu’un écran.
Source de chaleur.