Notre expérience
Description du montage
Un laser de longueur d'onde 632.8 nm envoie un faisceau de lumière cohérente en direction d'une séparatrice 90% / 10%.
Le faisceau est coupé en deux:
- Celui qui est dévié, est le faisceau de référence. Il emprunte le chemin 1.
il contient 10 % de l'intensité lumineuse du faisceau du laser. - Celui qui n'est pas dévié est le faisceau objet, il emprunte le chemin 2.
il contient 90 % de l'intensité lumineuse du faisceau du laser.
schéma montage
Le chemin 1:
Le faisceau de référence est dévié par le miroir M2 pour être dirigé vers une lentille divergente L1 (de focale 5mm).
Cette lentille se comporte comme une source ponctuelle et crée une onde sphérique.
Le chemin 2:
Le faisceau objet est dévié par le miroir M1 pour éclairer l'objet.
Il sera réfléchi par l'objet et s'apparentera à une onde sphérique.
Photos du montage
Remarques
Dans l'idéal, il faudrait que dans le plan du capteur, l'intensité des 2 ondes soit comparable.
Une faible partie du faisceau objet étant réfléchie par l'objet ponctuel, il est logique que l'intensité du faisceau objet doive être plus importante que celle du faisceau de référence.
Le but est de choisir au mieux l'intensité des deux faisceaux, pour avoir deux sources qui émettent des ondes sphériques d'intensité équivalente.
les solutions que nous avons utilisées sont:
- Faire l'hologramme d'un objet très réfléchissant afin de minimiser les pertes
- Utiliser une séparatrice 90% / 10% au lieu d'une séparatrice 50% / 50%.
- Placer une densité ou deux polariseurs sur le chemin optique 1 (faisceau de référence).
La différence de longueur des deux chemins doit être inférieure à la longueur de cohérence du laser (ici 30 cm).
Dans le cas contraire, nous n'apercevrions pas d'interférences entre les deux faisceaux.
Calcul des interférences par le cas d'un objet ponctuel
on note:
et
L'onde venant de la source de référence a une équation du type:
L'onde venant de la source objet a une équation du type:
- λ: Longueur d'onde du laser
- (x,y): la position d'un point sur le plan du capteur photosensible qui se mesure depuis le centre du capteur.
- z: La distance entre la source et le capteur photosensible. Nous considérerons que l'objet et la source sont à la même distance.
- Ψ1 et Ψ2 l'amplitude des 2 ondes supposée réelle pour simplifier l'écriture.
Deux sources ponctuelles à distance finie d'un plan (capteur) provoquent sur celui-ci des franges.
L'intensité de deux ondes cohérentes entre elles, s'écrit :
dans notre cas l'intensité est donc:
