Le Laser

Le matériel nécéssaire à la réalisation du montage expérimental est trés important dans cette experience. Les outils sont choisis les uns en fonction des autres et doivent correspondre a certains critères comme par exemple la hauteur du faisceau qui doit etre la même partout (le faisceau doit être sur un même plan) et qui dépendra fortement du laser.

La première composante nécéssaire est bien évidemment le banc optique. Le banc optique doit être choisi en fonction des besoins. Dans notre cas, pour avoir une expérience facile a transporter, nous avons opté pour un banc optique qui ne dépasse pas 1 mètre de longueur. Il faut aussi choisir un laser adéquat. Le laser doit être dans le domaine des longueurs d'onde du visible pour pouvoir être visualisé, il doit aussi être petit de taille pour ne pas encombrer le banc optique, pas trés dangeureux (laser de classe 2) pour pouvoir être manipulé par tout le monde sans trés grand risque, et à prix raisonnable. Un laser HeNe de longueur d'onde de 638,2 nanomètres correspond bien a ce que l'on attend à condition qu'il soit bien polarisé (car la polarisation joue un rôle important dans le contraste et un laser instable donne un contraste variant et peut donc présenter une limitation expérimentale).

La taille du laser est importante dans le choix de celui-ci car elle va determiner la hauteur du faisceau et donc la hauteur/taille des autres éléments optiques. Nous avons recherché un laser susceptible d'être utilisé pour cette expérience que vous trouverez ICI . Ce laser offre les bonnes caractéristiques (une puissance de 0,8 milliwatts ainsi qu'une hauteur de faisceau de 4,445 centimètres à ajouter à un support pour le laser).

Les Miroirs

Comme dans tous les montages optiques, les miroirs ont un rôle indispensable car manipuler un laser sans pouvoir contrôler sa trajectoire serait trés difficile, voir impossible si on utiliser de grandes focales.

Le nombre de miroirs nécessaires dépend fortement de l'hiérarchie et de l'organisation sur le banc optique. Plus le banc optique est petit, plus il nous faut économiser de l'espace et donc il se peut qu'on ait besoin de plus de miroirs. Dans l'expérience montée à l'Institut de Physique de Nice par exemple, il y a un nombre de 3 miroirs seulement pour une expérience qui s'étend sur plus d'un mètre. Dans le cas de l'expérience que nous avons reproduit plus simplement, nous avons aussi utilisé 3 miroirs pour pouvoir compacter au maximum le montage, ainsi qu'un miroir destiné uniquement à nous aider à alligner le laser.

Les miroirs doivent biensur atteindre une hauteur corréspondante à la hauteur du faisceau. Ils doivent être aussi compatibles avec la longueur d'onde dont nous avons besoin et qui dans notre cas est dans les 600 nanomètres. Vous pouvez trouver ICI (E02) les miroirs que nous avons utilisés. Le choix de la taille des miroirs doit être fait par rapport au grandissement de la taille du faisceau et donc du téléscope. Dans notre cas, pour un grandissement à peu prêt égal à 10, les miroirs de diamètre de 2 pouces ont été les plus adéquats au montage expérimental.

Les Lentilles

La première utilité des lentilles ici dans ce montage expérimental est le grandissement du faisceau laser. En effet, avec un faisceau plus petit ou de l'ordre de 1 millimètre, il serait impossible de voir la tache de surintensité dans la direction arrière. On a donc besoin d'élargir la taille du faisceau pour qu'il atteigne à peu prêt la taille de 1 centimètre avant de l'envoyer sur l'échantillon diffuseur. Pour ceci, un téléscope composé generalement de deux lentilles (qui peuvent être toutes les deux convergentes ou une convergente et une divergente). Pour avoir un grandissement de dix, nous avons utilisé une lentille convergente de focale 30mm, ainsi qu'une autre de même nature mais de focale égale à 300mm. Pour plus de détails concernant la disposition du téléscope, regardez cette page où l'on explique Comment réaliser le montage étape par étape?.

La deuxième utilité des lentilles est tout à fait d'une autre nature dans le second emplacement. En effet, juste devant la caméra, doit être placée une lentille convergente. Pour observer en champs lointain, la caméra doit être placée dans la focale de la lentille. Ne pouvant pas detérminer facilement la position exacte de la caméra à cause de l'incertitude sur la position du capteur, vous pouvez toujours vous référer à la page Comment réaliser le montage étape par étape? pour vous aider à trouver exactement le bon emplacement pour la caméra devant la lentille grâce à deux astuces simples.

Lame semi-réfléchissante

Cet élément est sans aucun doute l'élément clé à l'obtention du resultat voulu pour une expérience comme celle-ci, et ceci est du au fait que nous voulons observer dans la direction arrière.

La lame semi-réfléchissante est une lame qui fait passer la moitié de la puissance lumineuse et qui réfléchit l'autre moitié. Grâce à cette caractéristique, on peut donc faire passer à travers la lame le faisceau laser, et récolter l'intensité diffuséee dans la direction arrière.

Le seul grand et véritable soucis avec cette lame semi-réfléchissante, et qui en plus est un facteur décisif dans le fonctionemment ou pas de l'expérience, est la réflexion de la deuxième face de la lame. En effet, un faisceau qui arrive sur la lame est réfléchi non pas une, mais deux fois, sur les deux faces de la lame, et donc on obtient sur l'échantillon diffuseur deux taches et non une. Ceci devient vraiment un problème lorseque le grossissement est important, et que des parties des deux taches se supperposent pour créer des intérférences qui nous empechent de voir la rétrodiffusion. Il faut donc faire attention à choisir la bonne lame semi-réfléchissante, qui soit de préférence avec un "wedge" (legère différence d'angle entre les deux faces pour que la deuxième tâche soit renvoyée ailleurs) et une face ayant un traitement anti-reflet, en pensant aussi à sa taille (plus grande elle est et plus le secteur angulaire capturé par la caméra est plus large et plus clair). Vous pouvez trouver des lames semi réfléchissantes avec beaucoup de caractéristiques différentes. Il existe aussi des lames personnalisées que vous pouvez commander sur internet en fonction de vos besoins.