I.1. Réglage d’un interféromètre de Fabry-Perot
- Par Jolidon
Pages 21 à 39
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Notes
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[1]
La moyenne se fait sur une base de temps propre au système de détection [8]. Le temps de réponse de l’œil est de l’ordre de 10−2 s, celui d’une photodiode au mieux de l’ordre de 10−9 s. La période des ondes lumineuses visibles étant de l’ordre de 10−15B s, aucun détecteur ne peut suivre l’amplitude d’un signal optique en temps réel.
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[2]
La forme exacte de la figure d’interférence, en tenant compte de la cohérence spatiale, est donnée par le théorème de Van Cittert-Zernike [8].
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[3]
C’est l’une des raisons pour lesquelles le laser fut une révolution dans le domaine de l’optique. En tant que source intense et cohérente, il permet l’obtention de figures d’interférence contrastées sans contrainte de localisation.
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[4]
Cela est vrai tant que la différence de chemin optique est plus faible que la longueur de cohérence temporelle (de l’ordre de 0,1 m pour un laser HeNe), ce qui est toujours vérifié en pratique. Pour l’interféromètre de Fabry-Perot, la différence de marche maximale est de l’ordre de l’épaisseur de la cavité multipliée par sa finesse (Sec. 6), donc de l’ordre de 1 cm.
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[5]
On aurait pu s’attendre à une dépendance en Τ plutôt que R, puisque les pertes se font par transmission. C’est en fait équivalent, puisque Τ = 1 − R en l’absence d’absorption.
L’interféromètre de Fabry-Perot est un dispositif interférentiel à division d’amplitude permettant des mesures spectroscopiques de haute précision. Après des rappels d’interférométrie et une exposition du fonctionnement de l’appareil, nous présentons un protocole de réglage. Des méthodes de mesure des principales caractéristiques de l’appareil sont ensuite proposées. L’application de l’interféromètre à la spectroscopie fera l’objet des expériences suivantes.
Les interférences sont un phénomène caractéristique de la nature ondulatoire d’un signal [1]. En optique, les premières observations d’interférences datent du début du XVIIe siècle, et furent expliquées ultérieurement par la nature ondulatoire de la lumière. Elles furent par la suite largement mises à profit, car elles permettent des mesures très précises, notamment de spectroscopie.
L’interféromètre de Fabry-Perot fut proposé en 1899 [2] comme concurrent au dispositif de Michelson [3], que celui-ci avait utilisé dans ses fameuses expériences sur l’éther [4]. Le dispositif de Fabry-Perot est composé de deux lames parallèles, partiellement réfléchissantes. Son originalité est qu’il produit des interférences entre un grand nombre d’ondes, ce qui améliore sa sensibilité et la précision de ses mesures par rapport à l’appareil de Michelson. Ce dispositif est encore d’actualité : sous forme de cavités optiques, on le retrouve dans certains lasers [5], ou bien dans les bras des interféromètres LIGO et Virgo [6] utilisés pour détecter les ondes gravitationnelles…
Date de mise en ligne : 05/10/2022