Optique Appliquée - Université Paris-Sud

UNIVERSITÉ PARIS SUD
L3 PAPP
Optique Appliquée
Travaux Dirigés
Interférences, polarisation
2014 - 2015

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Table des matières
1 Interférences 1
1.1 Levélocimètrelaser.............................. 1
1.2 Mesure interférométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Interférences à Nondessphériques...................... 3
1.3.1 Interférences à deux sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.2 Interférences à N sources régulièrement espacées . . . . . . . . . . 5
1.3.3 Relation de Bragg (démonstration simplifiée) . . . . . . . . . . . . 5
2 Notion de cohérence 7
2.1 Exercices d’application sur la cohérence temporelle . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Interférences avec une source étendue. Localisation des franges . . . . . . . 8
2.3 Interférométrie à longue base en astronomie . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.4 Principe de la tomographie par coherence optique (OCT) . . . . . . . . . . 11
2.4.1 Introduction.............................. 12
2.4.2 utilisation d’une source polychromatique . . . . . . . . . . . . . . 13
2.4.3 Principe de l’OCT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.4.4 Contrôle du spectre de la source (Spectroscopie TF) . . . . . . . . 13
3 Interféromètres 15
3.1 Traitement antireflet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2 Montage de Fizeau. Mesure de la forme d’une optique . . . . . . . . . . . 15
3.3 MiroirdeBragg................................ 17
4 Polarisation 21
4.1 Polarisation de la lumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.1.1 LoideMalus............................. 21
4.1.2 Interférences en lumière polarisée . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.2 Mesure d’un champ magnétique intense . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3 Milieu birefringent, spectre cannelé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.4 CelluledePockels............................... 23
4.4.1 Principe de Fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.4.2 Fonctionnement en modulateur d’intensité . . . . . . . . . . . . . . 24
4.4.3 Fonctionnement en porte optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.5 IsolateurdeFaraday.............................. 25
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ii TABLE DES MATIÈRES

Chapitre 1
Interférences
Dans ce premier TD, nous supposerons que les ondes lumineuses ont toutes la même
fréquence et ont des phases stables dans le temps (c’est à dire qu’il n’y a pas de problème
de cohérence). Une telle situation peut être approchée en utilisant de la lumière issue d’un
LASER. Nous reviendrons sur cette approximation dans le TD 2. Par ailleurs, dans cer-
tains exercices, nous ferons intervenir des particules suffisamment petites pour diffuser la
lumière. Eclairées par une onde lumineuse incidente, elles réémettent une fraction de la
puissance lumineuse incidente dans toutes les directions. Loin de la particule, le champ
réémis sera assimilé à celui d’une onde sphérique avec une amplitude complexe propor-
tionnelle à l’amplitude de l’onde incidente. Nous aurons l’occasion de revenir sur cette
situation dans le cours sur la diffraction.
1.1 Le vélocimètre laser
On souhaite mesurer la vitesse locale d’un fluide qui s’écoule dans un tuyau transpa-
rent. On ensemence l’écoulement avec des petites particules capables de diffuser la lumière
(bulles, poussières...). Ces dernières sont emportées par l’écoulement et on pourra assimiler
leur vitesse à celle du fluide. Afin de mesurer cette vitesse, on éclaire un point de l’écoule-
ment à l’aide du dispositif représenté dans la figure 1.
Figure 1.1 – Principe du vélocimètre
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