Variation de la surface optique avec la longueur d`onde dans

Variation de la surface optique avec la longueur d’onde
dans la r´eflexion sur les couches m´etalliques minces
Ch. Fabry, H. Buisson
To cite this version:
Ch. Fabry, H. Buisson. Variation de la surface optique avec la longueur d’onde dans la
r´eflexion sur les couches m´etalliques minces. J. Phys. Theor. Appl., 1908, 7 (1), pp.417-429.
<10.1051/jphystap:019080070041700>.<jpa-00241315>
HAL Id: jpa-00241315
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00241315
Submitted on 1 Jan 1908
HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of sci-
entific research documents, whether they are pub-
lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destin´ee au d´epˆot et `a la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publi´es ou non,
´emanant des ´etablissements d’enseignement et de
recherche fran¸cais ou ´etrangers, des laboratoires
publics ou priv´es.

417
VARIATION
DE
LA
SURFACE
OPTIQUE
AVEC LA
LONGUEUR
D’ONDE
DANS
LA
RÉFLEXION
SUR
LES
COUCHES
MÉTALLIQUES
MINCES;
Par
MM.
CH.
FABRY
et H. BUISSON.
I.
-
INTRODUCTION.
Dans
toutes les
mesures
faites
au
moyen
des
interférences
pro-
duites
par
les lames
argentées,
s’introduit,
pour
chaque
radiation,
la
différence
de
marche entre
le
rayon
directement transmis et
celui
qui
a
subi deux réflexions.
L’épaisseur optique
de
la
lame
d’air
est,
par
définition,
la
moitié
de cette
différence
de
marche sous l’inci-
dence normale.
Quand
la lame
est
limitée
par
des surfaces de
verre,
l’épaisseur
ainsi définie
est
égale
à
la distance
des surfaces matérielles.
Quand
elle est
limitée
par
des
surfaces
argentées,
il
n’en est
pas
ainsi,
parce
que
la
réflexion
sur
des
surfaces
métalliques
donne lieu
à un
changement
de
phase.
Au lieu de considérer ce
changement
de
phase,
on
peut imaginer
que
la réflexion s’est
produite
sur une
surface
de
verre
un
peu
différente de la
surface
métallique.
Cette
surface
fictive
peut
être
appelée
la
surface
optique
du verre
argenté.
Dans le
cas
d’interférences
par
lames
argentées,
l’épaisseur
optique
de la lame d’air est
égale
à
la
distance des deux
surfaces
optiques.
L’épaisseur
matérielle
de
la
lame
d’air,
dans
cette
façon
de
considé-
rer les
choses,
n’intervient
nullement
dans
les
phénomènes optiques.
En
fait,
elle
diffère très
peu
de
l’épaisseur
optique ;
leur
différence,
double de la
distance
de la
surface
optique
à
la
surface
du
métal,
n’a
nullement
besoin
d’être connue. On
peut
cependant
la
déterminer;
elle est de
l’ordre de
quelques
pp.
Une
complication
se
présente,
parce que
cette
surface
optique
n’est
pas
exactement la même
pour
toutes
les
radiations.
Il faut donc tenir
compte
de la
variation
d’épaisseur optique quand
on fait intervenir
deux
radiations.
A
propos
des
mesures
de
longueurs
d’onde
que
nous
avons
précédemment exposées,
nous
avons
été amenés
à
faire l’étude
de cette variation.
La
méthode
de mesure
résulte
immédiatement de la
définition.
Produisant
un
phénomène
d’interférence
avec
les
deux
radiations a
et
a’,
on
mesure,
en
un
même
point,
les
ordres
d’interférence q
et
q’.
Les
longueurs
d’onde étant
connues,
les
épaisseurs
optiques
corsa
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019080070041700

418
respondantes
e
et
e’ sont
données
par :
Désignant par c
la
différence
des doubles
épaisseurs,
on a :
C’est cette
quanti té g
qui
s’introduit dans
tous les
calculs relatifs
aux
interférences; -
représente
la
distance
des surfaces
optiques pour
les
deux
radiations,
si toutefois les deux
argentures sont identiques.
On
peut opérer
avec
n’importe quelle épaisseur
de
lame
d’air,
puisque
c’est
seulement
la
différence des
épaisseurs optiques qui
intervient ;
il
y
a
cependant
avantage
à
utiliser
des
ordres d’inter-
férence
peu
élevés,
parce
que
les
incertitudes
qui peuvent
exister
sur les
valeurs
des
longueurs
d’onde ont
une
influence
plus
faible.
On
peut
déterminer les
ordres
d’interférence avec une erreur
moindre
que
0,01,
ce
qui,
si
aucune autre
cause
d’erreur
n’intervient,
donne c avec une
incertitude
un
peu
inférieure
au
centième
de lon-
gueur
d’onde,
soit 2
à 3
pp.
Il faut
que ~
et )/
soient
connus
avec
une
précision
suffisante
pour
n’introduire
que
des erreurs notablement
plus
faibles,
ce
qui
limite,
dans
chaque
cas,
l’ordre
d’interférence
que
l’on
peut employer.
Si
les
longueurs
d’onde
sont
connues à
0, ~
ang-
strôm
près,
avec
un
ordre d’interférence ne
dépassant pas
100,
l’er-
reur
qui
peut provenir
de À
est
inférieure
à
1
pp.
Si
les
longueurs
d’onde
employées
sont très bien
connues,
on
peut
utiliser
des
inter-
férences
d’ordre
beaucoup plus
élevé.
Il
y
a
donc,
en
général, avantage
à
se servir
de
franges
d’ordre
peu
élevé.
C’est ce
que
nous avons
fait
dans
la
plupart
de
nos
mesures,
en
employant
divers
dispositifs
que
l’on va
décrire.
II.
~--
MÉTHODES.
Em loi
des
franges
de lames gninces
en lumière
parallèle.
- L’em-
ploi
de
franges
d’ordre
peu
élevé,
produites par
conséquent
par
une
lame
de
faible
épaisseur,
n’est
pas
commode si l’on
utilise
les anneaux
à l’infini
que
donne une lame à
faces
parallèles.
On
est conduit
à
donner à
la
lame
une forme
légèrement
prismatique,
à
l’éclairer
en
lumière
parallèle,
et
à
produire
des
franges,
localisées dans la
lame,

419
qui
en dessinent les
lignes
d’égale
épaisseur.
Il
faut
mesurer
en
un
même
point
de
la lame
les
ordres d’interférence
correspondant
aux
deux radiations
h
et
X’.
Sur
l’une
des surfaces
argentées,
on
a
tracé
avec
une
pointe
fine
quelques
repères
placés
en
ligne
droite,
formés chacun
de deux
. traits
qui
se
coupent.
Les deux surfaces
argentées
sont
alors
super-
posées
en les
séparant par
trois cales de
papier
d’étain
mince
pla-
cées
sur
les
bords.
L’ensemble
est serré dans une
presse
à vis. En
regardant
par
transmission
en
lumière
monochromatique,
on
voit des
franges rectilignes,
dont on
peut
faire varier
l’écartement
et l’orien-
tation
en
agissant
sur les vis
de
serrage.
On
les
amène
à
être
per-
pendiculaires
à la
ligne
des
repères. L’épaisseur
de la lame
mince
est
d’environ
8
[-L.
Avec
la
radiation X
on obtient
un
système
de
franges
dont
les
numéros d’ordre
sont
faciles
à
déterminer.
En
mesurant
les
distances d’un
repère
aux
franges
qui
l’encadrent,
on
détermine l’ordre
d’interférence q
en ce
point.
On fera de même
pour
la
radiation
X".
Nous
avons
observé les
franges
de
diverses
manières.
Obser-1,atz"ons visuelles.
--
Nous avons
employé
la lumière
du
mer-
cure
(lampe Cooper-Hewitt)
et celle du cadmium
(tube
de
Michelson).
Le basculement
d’un miroir
permet
de faire tomber sur
la
lame l’une
ou l’autre des
lumières.
Une
cuve
interposée permet
d’isoler une
radiation.
Les
franges
sont observées
à
l’aide
d’une
lunette visant
sur
la
lame et munie
d’un oculaire
micrométrique, qui permet
de
faire
les
pointés.
Les numéros des
franges,
qui
ne
dépassent pas
une
cinquantaine,
se
déterminent,
sans
aucune
difficulté,
par
l’exa-
men
des
coïncidences. Pour
éviter l’influence
des modifications
que
la lame mince
peut
subir avec
le
temps,
il
est
nécessaire
de
faire
sur
les
deux
radiations
des
expériences
alternées.
Cette méthode
est
limitée au
spectre
visible.
Même avec la
raie
violette
du
mercure,
les
observations
ne
sont
pas
faciles.
L’emploi
du
repère peut
être
supprimé
si l’on
trouve deux
franges
qui
coïncident exactement. C’est alors
la
méthode des
coïncidences,
,
utilisée
par Perot
et
Fabry.
Elle affranchit des
causes d’erreur
tenant aux variations de
la lame
avec
le
temps,
mais son
emploi
est
plus
limité,
et,
comme
elle
exige
l’observation simultanée
de
deux
radiations
différentes,
le
défaut
d’achromatisme
de l’oeil et de la
lunette rend
parfois
l’observation difficile.
Observations
photographiques.
---
On
peut
les faire
comme
les

420
observations
visuelles,
en
remplaçant
la
lunette
par
une
chambre
photographique,
et
photographiant
successivement
les
franges
cor-
respondant
aux
diverses radiations. Il
est
bon de
faire
des
poses
alternées sur les deux
radiations.
Les clichés sont mesurés
au com-
parateur
longitudinal précédemment
décrit.
Il
n’est
pas
toujours
commode,
surtout
dans
l’ultra-violet,
d’isoler
une
radiation au
moyen
de milieux absorbants. On est amené à
séparer
les
raies au
moyen
d’un
spectroscope.
On va
décrire
le
dis-
positif
employé pour
cela :
c’est
celui
qui
nous a donné les
meilleurs
résultats et
que
nous avons
employé
le
plus
souvent.
La
source de
lumière
S
i)
est
diaphragmée
par
une ouver-
ture
circulaire
O
placée
au
foyer
d’une
lentille
A. Le faisceau
paral-
FIG. ’~.
lèle ainsi
produit
éclaire
la
lame mince
B,
placée
sur
un
support qui
permet
de l’orienter et
de
la
déplacer
dans le sens
du
faisceau
lumi-
neux.
On
la
dispose
normalement
au
faisceau
en
faisant
coïncider
avec
l’ouverture
O
son
image
produite par
les
rayons
réfléchis sur
B. La lentille
achromatique
C
projette,
à
peu près
en vraie
gran-
deur,
l’image
de la lame
B
sur
la
fente
F
de
l’appareil
spectrosco-
pique.
Celui-ci
est le
spectroscope
à
réseau
plan, précédemment
décrit.
On
place
la
lame
B
de manière
que
la
ligne
des
repères
qui
y
sont
tracés
se
projette
sur la fente. On
obtient
alors sur
la
plaque,
pour
chaque
raie,
une
image
analogue
à la
fig.
2,
limitée à la la r-
FIG. 2 .
;eur
de
la
fente,
ce
qui
est
suffisant
pour
les mesures
(1).
Comme
{~)
Sur la
fcg.
2,
les
franges
brillantes ont
été
représentées
par
des
traits noir s