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Optique physique. Tome 1. Interférences, Polarisation
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Au contraire de l’optique géométrique pour qui la nature de la lumière importe peu, l’optique physique s’intéresse à tous ses aspects ondulatoires, principalement aux interférences et à la diffraction. Nous verrons ainsi qu’il s’agit d’une onde électromagnétique à caractère vectoriel, transversale et non longitudinale.
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Rubrique :
Mécanique – Physique
ISBN :
9782383952091
Référence :
2209
À paraître
Au contraire de l’optique géométrique pour qui la nature de la lumière importe peu, l’optique physique s’intéresse à tous ses aspects ondulatoires, principalement aux interférences et à la diffraction. Nous verrons ainsi qu’il s’agit d’une onde électromagnétique à caractère vectoriel, transversale et non longitudinale.
Nous ne prétendons pas ici révolutionner la façon de les exposer ; ce sera ni le premier ni le dernier ouvrage sur ces thèmes. Par contre, nous avons choisi non pas un objectif premier d’acquisition de connaissances (qui en reste un cependant) mais plutôt de structuration des acquis.
Nous nous attarderons donc sur l’aspect historique et la naissance des idées qui conduisent à un formalisme efficient et efficace et distinguerons bien la théorie, les dispositifs expérimentaux et ce à quoi ils peuvent servir.
Nous aurons ainsi étudié interférences et diffraction de quatre points de vue différents.
En complément, nous nous pencherons, dans le même esprit, sur la propagation de la lumière dans les milieux anisotropes, qu’ils soient biréfringents ou chiraux. Nous y apprendrons à raisonner avec la lumière polarisée.
| Référence : | 2209 |
| Nombre de pages : | 154 |
| Format : | 16x24 cm |
| Reliure : | Broché |
| Rôle | |
|---|---|
| Sornette Joël | Auteur |
Introduction
Conseils de l’auteur pour la lecture
1 Interférences lumineuses
1.1 Un exemple introductif : interférences à la surface de l’eau
1.2 Modèle scalaire de la lumière
1.3 Rayons lumineux et surfaces d’onde. Théorème de Malus
1.4 Intensité lumineuse
1.5 La particularité des interférences lumineuses. Cohérence
1.5.1 Onde ou corpuscule ?
1.5.2 Nécessité du monochromatisme
1.5.3 Nécessité de la cohérence
1.5.4 Contraste
1.5.5 Mise en place du formalisme
1.5.6 Dispositifs historiques
1.6 Calcul de différences de marche. Systèmes de franges
1.6.1 Le cas général
1.6.2 Lemme : un résultat toujours valable
1.6.3 L’écran est à distance finie et perpendiculaire à la droite qui joint les sources
1.6.4 L’écran est à distance finie et parallèle à la droite qui joint les sources
1.6.5 L’écran est à l’infini et parallèle à la droite qui joint les sources
1.6.6 L’écran est à l’infini et perpendiculaire à la droite qui joint les sources
1.6.7 Sources à l’infini
1.6.8 Exercice : interférences avec trois sources alignées
1.6.9 Exercice : interférences avec quatre sources disposées en carré
1.7 Cohérence temporelle
1.7.1 Approche directe
1.7.2 Sources lumineuses et détecteurs
1.7.3 Lien avec le non-monochromatisme
1.7.4 Interférences avec une source à largeur spectrale
1.7.5 Exercice : interférences avec une source à profil gaussien
1.7.6 Interférences en lumière blanche
1.7.7 Frange achromatique
1.7.8 Interférences avec un doublet
1.8 Cohérence spatiale
1.8.1 Résolution interférométrique d’une étoile double
1.8.2 Expérience d’Young avec une source large
1.8.3 Comment conserver un bon contraste avec une source large. Division d’amplitude et localisation des franges
1.9 A retenir de ce chapitre
1.10 Corrigé des exercices de ce chapitre
2 Interféromètres
2.1 Dispositifs à division du front d’onde
2.1.1 Exercice : miroirs de Fresnel
2.1.2 Exercice : bilentilles de Billet
2.1.3 Exercice : biprisme de Fresnel
2.2 Interféromètre de Michelson
2.2.1 Conception de l’appareil
2.2.2 Compensatrice
2.2.3 Réduction à une lame ou un coin d’air
2.2.4 Franges de la lame d’air
2.2.5 Franges du coin d’air
2.3 Exercice : une goutte d’huile s’étale sur un sol mouillé
2.4 Anneaux de Newton
2.5 Réseau de diffraction, exemple d’interféromètre à ondes multiples
2.5.1 Principe de fonctionnement
2.5.2 Obtention de spectres
2.5.3 Spectres d’émission ou d’absorption
2.5.4 Largeur des maximums d’intensité
2.5.5 Pouvoir de séparation
2.5.6 Application à la mesure des longueurs d’onde
2.5.7 Exercice : réseau alterné
2.6 Interféromètre de Fabry-Pérot
2.6.1 Le dispositif
2.6.2 Première approche
2.6.3 Exercice : Fabry-Pérot, seconde approche
2.7 A retenir de ce chapitre
2.8 Corrigé des exercices de ce chapitre
3 Quelques applications des phénomènes interférentiels
3.1 Mesure de longueurs d’onde. Obtention de spectres
3.2 Mesure d’épaisseurs ou d’indices
3.3 Exercices
3.3.1 Exercice : contrôle expérimental d’un miroir mal poli
3.3.2 Exercice : interféromètre de Fizeau
3.3.3 Interféromètre de Twyman-Green
3.4 Exercice : couche anti-reflet
3.5 Utilisation d’ondes stationnaires : procédé Lippmann et expérience de Wiener
3.5.1 Procédé Lippmann
3.5.2 Expérience de Wiener
3.6 Mise en évidence de changements de signe
3.6.1 Exercice : miroir de Lloyd
3.6.2 Expérience de Meslin
3.7 Interférométrie par transformée de Fourier
3.8 A retenir de ce chapitre
3.9 Corrigé des exercices de ce chapitre
3.9.1 Exercice 3.4 : couche anti-reflet
4 Milieux biréfringents et polarisation de la lumière
4.1 L’électromagnétisme dans la matière en bref
4.1.1 Repères historiques
4.1.2 Les équations de Maxwell dans la matière
4.1.3 Recherche d’ondes planes sinusoïdales
4.1.4 Propagation de l’énergie
4.1.5 Polarisation ordinaire dans les milieux uniaxes
4.1.6 Polarisation extraordinaire dans les milieux uniaxes
4.2 Modélisation pratique d’une onde polarisée
4.3 Etat de polarisation d’un faisceau de lumière parallèle
4.3.1 Bestiaire des états de polarisation
4.3.2 Cohérence et polarisation
4.3.3 Obtention d’une lumière polarisée rectilignement
4.3.4 Loi de Malus. Repérage des axes d’un polaroïd
4.3.5 Action d’une lame biréfringente l’état de polarisation
4.3.6 Détermination expérimentale des axes lent et rapide de lames demi-onde ou quart d’onde
4.3.7 Obtention d’une lumière polarisée elliptiquement
4.3.8 Analyse d’une vibration a priori elliptique
4.3.9 Exercice : analyseur à pénombre
4.3.10 Analyseur à quadrants
4.4 Interférences en lumière polarisée
4.4.1 Conditions d’obtention d’interférences
4.4.2 Interférences produites par une lame anisotrope
4.4.3 Compensateur de Babinet
4.4.4 Filtre de Lyot
4.5 Anisotropies provoquées
4.5.1 Biréfringence par déformation
4.5.2 Biréfringence électrique
4.5.3 Biréfringence magnétique
4.6 A retenir de ce chapitre
4.7 Corrigé de l’exercice de ce chapitre
En guise de conclusion
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