Strioscope et striographe interférentiels. Forme interférentielle

Strioscope et striographe interf´erentiels. Forme
interf´erentielle de la m´ethode optique des stries
G. Sagnac
To cite this version:
G. Sagnac. Strioscope et striographe interf´erentiels. Forme interf´erentielle de la
m´ethode optique des stries. J. Phys. Theor. Appl., 1913, 3 (1), pp.81-89.
<10.1051/jphystap:01913003008100>.<jpa-00241869>
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81
STRIOSCOPE ET
STRIOGRAPHE INTERFÉRENTIELS. 2014 FORME
INTERFÉRENTIELLE
DE
LA
MÉTHODE
OPTIQUE
DES
STRIES;
Par
M.
G.
SAGNAC
(1).
1.
Introduction.
Méthodes de
Foucault
et de
Tôpler.
-
Une
mé-
thode de
Foucault
(2)
rend
directement
visibles,
lumineuses sur un
fond
noir,
les
régions
d’un
miroir ou
d’un
objectif
qu’il
convient de
retoucher
pour
diminuer les aberrations
(3).
Le
dispositif
st1"£OScop£que
comprend :
une
ouverture
AB
1),
bien
délimitée
et
fortement
éclairée :
un
système
optique
0
aplané-
tique
et
achromatique
(de
préférence
un miroir
concave), qui
forme
une
bonne
image
de
AB
en
A’B’ ;
un
petit
écran
opaque
A’B’
réglé
de
manière à
intercepter
tout
juste
l’image
A’B’
sans
la
déborder,
(position sensible) ;
un écran de
projection
E
conjugué
du
plaR
S
où
se
produisent
les troubles
optiques
à
étudier.
La lumière déviée
par
le trouble
optique
S
passe
en
partie
à côté
de l’écran
(4)
A’B’
et vient
former
une strie
brillante
S‘,
image
du
trouble
optique
S,
sur le
fond
noir
de
l’écran E.
L’appareil
est
un
sirioscope
à
projection.
En
remplaçant
l’écran de
projection
E
par
une lunette-viseur ou
un
appareil photographique
au
point
sur
S,
on
peut
observer les
stries brillantes sur fond noir
(strioscope
à
viseur),
ou bien les
pho-
tographies
Si,
au lieu
de mettre le
viseur
au
point
en
S
en
deçà
du
système
0,
,
(1)
Travail
résumé dans
les
Comptes
Rendus
de l’Acccd.
d.
Sc. du 10
juillet
1911,
t.
CLIII,
p.
901,
présenté
à
la
Société
française
de
Physique
dans
la
séance
du
juin
1912.
(2)
On
peut
lire dans
un
ouvrage
de
Huygens
la
description
de
la méthode de
Foucault
dans
ce
qu’elle
a
d’essentiel
[Raveau,
J.
de
l’hys.,
41
série,
t.
1
(1902),
p.115J.
(3)
FOUCAULT,
Recueil des
scientifique,
Paris,
1818,
p.
234.
-
Tôpler,
puis
Dvorak
ont
généralisé
la méthode
et
l’ont
appliquée
aux
troubles
d’homo-
généité
de l’air ou
d’un fluide
quelconque
qu’ils
ont
rendus visibles
sous
forme
de stries brillant
sur
un fond
noir
(SchlieJ’enmethode
ou méthode des
stries).
E.
Mac,
L.
Mach,
Tanakadate,
...
ont fait
de
belles
applications
de
cette
méthode
des stries
(Voir
la
bibliographie
dans mon mémoire :
Le
Radium,
t.
YI1Ï,
p.
24I, I9lt).
(4)
Ordinairement
on
utilise
un
seul
bord
A’
de l’écran
opaque qui
déborde
alors
B’
et
y
imtercepte
la
lumière déviée
par
les troubles
optiques ;
l’image
des
stries n’utilise ainsi
que
la
lumière
déviée
près
d’un seul
bord
A’ ;
mais
il
est
plus
facile
de
régler
la
position
sensible
du bord
unique
A’.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:01913003008100

82
on
le met
au
point
sur le
système
0,
lentille
ou
miroir,
on
observe,
par
la méthode
de
Foucault,
les
régions
de cette
lentille ou
de
ce
miroir
qui
sont les sources
des
aberrations
et demandent une
re-
touche ;
l’appareil
devient un
aberroscope.
En
remplaçant
le viseur
par
un
appareil
photographique,
on a un
aberrographe;
les défauts
intérieurs des
lentilles
ont
été
photographiés
avec
un
dispositif
de
ce
genre [A.
Gerschoun,
r.
Wiss.
Photographie
(1899), p.
332].
Un
objet diffringent
comme
un
pinceau
de
poils,
un bord
d’écran,
un
nuage
de
poussière,
apparaît
par
le
même
mécanisme
qu’un
filet
d’air
chaud
en déviant la lumière
de part
et
d’autre de
l’écran strios-
copique
qui intercepte
la
lumière directe
(G.
Lippmann,
Leçon
d’Acoustique
et
Paris,
Hermann,
p.
183-185).
FIG.1.
Mierostrioscope.
-
Il
me
paraît
intéressant
de
remplacer
le .sys-
tème
optique
0
par
un
petit
objectif
de
quelques
centimètres
seule-
ment
de distance
focale monté
sur
un
microscope.
Le microstrios-
cope
ainsi réalisé
permettra
d’étudier des
stries dont
les
détails
échappent
par
leurs
petites
dimensions à
la
méthode
ordinaire.
Il
permettra,
avec
les
plus
faibles
objectifs
du
microscope,
de
rejoindre
les
dispositifs ultra-microscopiques
qui
utilisent,
comme
on
sait,
la
réflexion totale
p our
écarter la
lumière
directe
tout en laissant
péné-
trer dans
l’instrument
la lumière
de
diffraction des
particules
étu-
diées ;
dans
le
corps
du
microscope
sera
placé
l’écran
opaque
destiné
à
recouvrir exactement
l’image
A’B’
de
l’ouverture éclairante AB.
Pour
donner au
dispositif
toute
la
sensibilité
possible,
on
rempla-
cera
l’ouverture éclairante
AB
par
une
série de
fentes
parallèles
et
é quidistantes, convenablementrapprochées :
un
réseau
de
diffraction
de
1/100
de millimètre d’intervalle
fondamental tel
qu’un
réseau sur
verre
à
intervalles
parfaitement
opaques
associé à
un
objectif
peu
puissant,
conviendra
sans
doute;
placé
un
peu plus
loin de
l’objec-
tif
que
les
stries
étudiées,
il fournira
avant
l’oculaire
une bonne
image
qui remplacera
l’image
A’B’ de
la
fig. i .
Un second réseau
géométri-

83
quement
semblable
au
complémentaire
du
premier
sera
disposé
sur
cette
image
et
servira
d’écran
opaque.
En orientant
parallèlement
les
deux
réseaux
et
choisissant convenablement
la
position
du
premier,
on
parviendra
à faire
couvrir les bandes
brillantes
de
l’image
du
premier
par
les intervalles
opaques
du
second,
de
manière
à
réa-
liser
un
fond
noir
sensible :
une
petite
strie
apparaîtra
brillante
sur
le
fond
noir
en
déviant la lumière
qui
la
traverse
de
manière
à
déplacer
ou
déformer
l’image
des traits
du
premier
réseau
d’une
fraction de l’intervalle
fondamental
du second.
2.
Principe
de
la
strioscopie
interférentielle.
-
Soit
un
dispositif
interférentiel
à faisceaux
plus
ou moins
séparés produisant
des
in-
terférences
à
centre noir.
Réglons
le
système
interférentiel
de ma-
nière
à
élargir
la
frange
centrale
noire ;
supposons
qu’on puisse
obtenir
ainsi
une
frange
extrêmement
large,
un
champ
d’interfé-
rence
uniformément
sombre. Maintenant
produisons
des
troubles
optiques
sur le
trajet
des
faisceaux
ou
d’un seul des
faisceaux,
de
manière
à
altérer
les conditions
exactes de
l’interférence ;
en
parti-
culier
l’opposition
des
phases
des deux
vibrations
interférentes ne
subsiste
plus
sur une
image
de
la
région
troublée ;
la
lumière
y
re-
paraît
alors,
formant des
stries
brillantes sur le
fond noir
interféren-
tiel.
On
constituera donc
un
strioscope
en
associant
un
dispositif
interférentiel à
champ
uniformément
sombre et un
viseur
mis
au
point
sur
les
troubles
optiques
dont
on
veut observer ou
photogra-
phier
l’image.
Pour
que
le
champ
interférentiel soit
obscur,
il
faut d’abord
que
les
vibrations
interférentes
aient des
phases opposées,
et cette
oppo-
sition de
phase
doit
être
réalisée
pour
toutes
les
radiations,
si
l’on
veut
pouvoir
opérer
en
lumière
complexe.
Cette
opposition
tique
des
phases
sera
rigoureuse1nent
réalisée
(§
5).
Il faut ensuite
que
les
amplitudes
des
deux
vibrations
interférentes
soient
égales.
Cettecondition
sera
réalisée
ach&#x3E;.oiaiatiqie&#x3E;nent
cl’une
1’nan£ère
approchée
(~ 6).
On
peut regarder
le
champ
sombre
de la méthode
de
Tôpler
comme
un
champ
sombre
d interférence :
l’ombre
adjacente
à
l’image
A’B’ résulte
de
l’interférence des
diverses
vibrations
lumi-
neuses élémentaires
d’Huj,gens-Fresnel,
issues des
divers
éléments
de
surface libre
du
système
optique
0 ;
si
cette ouverture
libre
se
trouve
rétrécie de
plus
en
plus,
l’image
A’B-’
s’étale de
part
et d’autre

84
.
de
l’écran
opaque
et
le
champ
obscur
primitif
s’éclaire de
plus
en
plus ;
l’interférence des vibrations
élémentaires
d’Huygens-Fresnel
y
devient
de moins en
moins
complète;
les
bords
de
l’image
A’B’,
élargis
par
la
diffraction,
sont en
même
temps
de
moins
en moins
bien
définis et
de
plus
en
plus
difficiles
à
délimiter et à
couvrir
tout
juste par
un
écran
opaque.
_
STRIOSCOPE
ET
STRIOGRAPHE
INTERFÉRENTIELS
-
A
CIRCUIT
OPTIQUE
QUADRANGULAIRE.
3.
Dispositif optique. -
C’est,
en
principe,
celui
de
l’interféromètre
à
faisceaux
inverses
que
j’ai déjà
décrit
(C. R.,
t.
1~0 ;
1910,
p.
1676),
mais
avec un
miroir de
plus.
La fi g. 2
représente
à l’échelle
d e ~
celui
que
j’ai
réalisé,
deux
prismes
de
verre
P,,
P 2
sont
rapprochés
par
leurs
bases interférentiellement
planes
et
forment un
paral lélipipéd e coupé
en diagonale
par
la lame
d’air 11’
à
faces
parallèles.
Au sortir
d’un
collimateur
C,
la
lumière se
divise sur
la
lame d’air
Il’ en vibrations
transmises
(amplitude
relative
T)
et vibrations réfléchies
(ampli-
tude
R), qui
se
propagent
en sens inverse le
long
d’un même
circuit
plan,
renfermant
trois miroirs
plans
m,
M,
m’.
L’objectif
L
d’un
appareil
photographique
(striographe,
fig. 2)
ou
d’une lunette-viseur
.
(strioscopie)
reçoit
à
la
fois les vibrations
T
une seconde fois tran s-
mises
par la
lame
d’air
(amplitude
T2)
et les vibrations
R
une
seconde
fois réfléchies
par
la même
lame le
(amplitude
R2).
Un
polariseur
(non figuré)
définit
une vibration
de Fresnel
per-
pendiculaire
au
plan
du
circuit
(premier
azimut
de
polarisation),
ou
bien
parallèle
au
plan
du
circuit
(deuxième
azimut).
Dans
l’un
ou
l’autre
de
ces
deux
cas,
l’appareil
sera
réglé
de
manière
à
obtenir
l’égalité
des
amplitudes
T2 et R2
des
deux
vibrations
interfé-
rentes,
du moins
au
voisinage
d’une certaine radiation de
longueur
d’onde
/Bs.
Une
propriété
remarquable
de ce
dispositif
est
que,
par
suite
de
la
transparence
parfaite
de
la lame
il
y
a
opposition
rigoureuse
des
phases
des
vibrations
’f2 et
R2,
lorsque
les deux faisceaux inter-
férents
sont exactement
superposés
tout
le
long
du
circuit
,
qu’ils
parcourent
en sens
opposés.
Une
démonstration
très
simple
de
ce
résultat
sera
donnée
plus
loin
(~
5).