Tp michelson - Egalite des chances

Projet citoyen 2013/2014
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TP : Interféromètre de
Michelson
Objectif :
 Introduction à l’optique ondulatoire
 Étude du phénomène de diffraction et d’interférence
 Étude du l’effet piézoélectrique
Matériel :
 Interféromètre de Michelson
 Générateur de tension
 Cuve d’air

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L’interféromètre de Michelson tire son nom du physicien Albert Abraham Michelson. Durant
ses travaux, il met au point un système d’interférométrie censé pouvoir mettre en évidence
l’existence de l’Éther, sorte de courant, qui diminuerait la vitesse de propagation de la lumière
sur une des voies de l’interféromètre par rapport à l’autre. Les résultats ne parvenant pas à
montrer la moindre différence de vitesse, Michelson invalida partiellement la théorie, et
fournit par là même de précieuses pistes pour la théorie de la relativité d’Einstein à venir.
Principe de l’appareil :
L’interféromètre est composé de deux miroirs M1 et M2, d’un laser comme source lumineuse
et d’une lame séparatrice Sp qui est inclinée de 45° par rapport au faisceau du laser.
Le faisceau du laser est séparé
en 2 par la lame séparatrice.
L’un est réfléchi et l’autre la
traverse. Ces 2 faisceaux se
reflètent sur leur miroir
respectif (M1 et M2) et se
recombinent après un nouveau
passage dans la lame
séparatrice.
On appelle chemin optique, la
distance parcourue par la
lumière en fonction de l’indice
du milieu : D = L*n avec L la
distance parcourue et n l’indice
du milieu dans lequel la lumière se propage (air, eau, …).
Et la différence de marche δ = D1 – D2
Dans le cadre du TP, le miroir M2 est fixé à l’extrémité d’un barreau piézoélectrique et on
considère que la lumière est une onde qui se propage selon une direction et une vitesse
donnée. L’une des propriétés des ondes est qu’on peut en sommer plusieurs.
Ainsi, les champs des deux ondes se retranchent ou s’ajoutent selon la valeur de la différence
de marche δ.
On peut observer 2 cas généraux:
Source
D1
D2
δ = D1 – D2
Les ondes sont en opposition de phase : l’intensité est nulle
Les ondes sont phases : l’intensité est maximale

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Piézoélectricité :
Un piézoélectrique est un matériau qui se déforme lorsqu’il est soumis à une tension. Et dans
le cas inverse, on a une tension qui apparaît lorsqu’on exerce une pression, nommé effet
piézoélectrique inverse.
Ce phénomène a été découvert au XIXème siècle par les frères Pierre et Jacques Curie
1) Allumer le laser et décrire la figure obtenue sur l’écran.
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Lentille divergente
Miroir M1
Laser
Piézoélectrique
Lame séparatrice Sp

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2) Faites varier continûment la tension à l’aide d’un générateur. Décrire ce qui se
passe sur l’écran.
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3) On voudrait le déplacement de plusieurs franges. Mesurer la variation de tension
nécessaire pour ces déplacements.
On donne : 1 frange défilée = λ/2 avec λ = 600 nm.
Nombre de frange
défilée
Déplacement
(µm)
Aller
Retour
Tension (Volt)
Tension (Volt)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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4) Tracer le graphe à partir δ=f(V) du tableau. Conclure par rapport au graphe
obtenu
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5) Faire le vide dans la cuve et la placer délicatement à l’emplacement prévu. Le
chemin optique D2 est donc modifié. Faites rentrer de l’air dans la cuve. Décrire
ce qui se passe.
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Cuve