LES ONDES
Les ondes électromagnétiques
onde circulaire
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| k étant le vecteur d'onde |
Effet Doppler
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| l'observateur ne voit pas la même longueur d'onde si il est placé avant ou après le déplacement de l'onde |
onde plane
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| k est le vecteur d'onde: nombre d'oscillation sur 2 pi longueur |
onde progressive
principe de Huygens somme de ondelettes formant une onde
onde plane
L'OPTIQUE PHYSIQUE
LA DIFFRACTION
en réduisant le trou
de plus en plus petit
mais au bord d'un gros trou
coupe
la diffraction selon Fresnel ou diffraction à distance finie
la diffraction selon Franhofer ou diffraction à l'infini
courbe d'Airy qui est la coupe du front d'onde d'une lumière à travers une ouverture circulaire à l'infini
Le critère de Rayleigh qui mesure la séparation des images de deux points lumineux incohérents donnés par un instrument. Avec ce critère, on admet conventionnellement que ces images ne peuvent être séparées de la première figure d'Airy à l'autre courbe d'Airy d'une valeur déterminée.
Les réseaux
Le réseau est un arrangement matériel régulier qui impose à une onde incidente plane une variation périodique de son amplitude ou de sa phase ou les deux à la fois. Il est caractérisé par sa période qui est le nombre de traits par unité de longueur.
Lentille de Fresnel
LES INTERFÉRENCES
Conditions
Les sources émettent de la lumière par suite d'excitation des atomes qui on été préalablement excités par une perturbation extérieure. Cette émission est lancée, interrompue, puis relancée, cette lumière est représentée par un train d'onde émis d'une façon aléatoire.
Il faut donc qu'elle soit cohérente avec le temps, elle doit venir de la même source et parcourir un parcours très proche alors la différence de phase est stationnaire.
Il faut aussi une cohérence spatiale car l'onde émise n'est pas caractérisée par un seul vecteur d'onde mais plusieurs vecteurs d'ondes de mêmes normes mais différemment inclinées, il faut donc que cela soit stationnaire.
ici cohérence
A condition que s1 et s2 viennent de la même source ou dans un liquide (utilisation d'un diapason)
Le phénomène du diapason
connaît une excitation au même moment, ces très longues vibrations temporelles avec beaucoup d'inertie permettent d'établir des interférences.
La différence de marche
permet de déplacer le déphasage et de construire une nouvelle courbe avec des ondes constructives et destructives comme dans la somme de deux oscillations. Les deux ondes constructives seront éclairées et les deux ondes destructives seront éteintes, on aura donc des franges.
c'est une division du front d'onde issue de la même source donc cohérente et stationnaire.
Interféromètre de Perrot-Fabry
c'est un interféromètre à ondes multiples composé de deux lames semi- argentées.
Coin d'air
Anneau de fresnel
Interféromètre de Michelson: interféromètre à deux ondes
nous avons ici une division d'amplitude
_______ M2
Miroirs de Jamin
Réfractomètre interferentiel
Interféromètre d'amplitude pour l'astrophysique composé de plusieurs capteurs
diffraction et interférence
On voit la figure de diffraction qui englobe le phénomène d'interférence avec deux trous de Young.
Hologramme
Lorsque nous prenons une photos, nous gardons l'amplitude et tout le reste est perdu, néanmoins la phase de l'onde.
On utilise donc l'interférence de l'onde de l'objet ,et, de l'onde de référence, pour enregistrer, on a donc l'information sur l'amplitude et l' information sur la phase dans l'hologramme.
Conclusion
On peut faire de l'interférence en manipulant l'amplitude, la phase et le déphasage dans un système stationnaire.
Lumière polarisée
L'onde électromagnétique est caractérisée par des champs magnétiques et électriques que l'on peut considèrer séparément comme deux champs perpendiculaires qui se propagent suivant la direction normale au plan . Elles forment donc une onde polarisée elliptiquement ( cas général de deux oscillations harmoniques perpendiculaires ).
Onde linéaire
L'avantage d'une lumière polarisée peut permettre son extinction après un analyseur qui est aussi un Polaroïd ou Nicol. Lors d'une réflexion vitreuse, la lumière devient polarisée et peut être utilisée.
La lame cristalline permet d'agir sur une onde plane pour produire une lumière elliptique qui n'a aucun effet sur la vibration émergente par rapport à la vibration incidente, pour un lame onde la vibration sera symétrique, pour une demie-onde elle sera elliptique, pour une lame quart d'onde: l'ellipse a pour axes les lignes neutres de la lame.
On peut analyser une vibration rectiligne ou elliptique
Analyseur à pénombre à lame demie-onde permet de connaître l'azimut d'une vibration rectiligne, c'est le problème d'un corps qui reçoit une lumière polarisée qui modifie l'orientation de la polarisation.
On utilise donc un appareil qui divise deux plages par la lumière polarisée avec la lame et sans lame, comme la vibration est symétrique la lame étant demie-onde, a l'égalité de pénombre des deux plages, nous avons l'angle de rotation de l'azimut de la lumière polarisée.
Si on a une vibration elliptique l'emploi d'une lame quart d'onde permet de déterminer l'angle y qui caractérise l'ellipsité de la vibration à l'égalité d'éclairement des plages.
Si une vibration circulaire est produite, on peut avoir l'extinction avec un polariseur circulaire dans le même axe pour fabriquer une lumière circulaire il suffit d'utiliser une lame quart d'onde, tourner de 45 degrés de l'azimut de la vibration rectiligne, la vibration devient circulaire, un polariseur circulaire est une lame quart d'onde.
Il faut noter qu'une vibration elliptique peut se représenter par un oscillateur harmonique à deux dimensions donc la lentille est composée d'un milieu anisotrope.
Lorsqu'une onde électromagnétique se propage dans un milieu conducteur, tel qu'un métal, son champ électrique produit un courant qui se transforme par effet joule, l'énergie de rayonnement est transformée, la vibration lumineuse s'affaiblit, il y a absorption de lumière.
Dans un isolant, les électrons sont liés à la vibration lumineuse, à une certaine période elles peuvent rentrer en résonance avec les oscillations des électrons liés, c'est l'absorption sélective propre au corps transparent. Dans certains corps métalliques, on peut avoir les deux types d'absorption, mais on remarque que dans les deux cas lors de son trajet dans le milieu, la lumiere subit une transformation de la longueur d'onde vers IR donc dissipation.
La strioscopie
La strioscopie renseigne sur l'existence des défauts de surface ou des défauts d'homogénéité optique de l'objet.
L'écran obturateur, suivant ses dimensions, laisse passer en dehors de ses bords une partie plus ou moins importante de l'énergie de l'onde principale correspondant à des anneaux extérieurs de diffraction, il en résulte un léger voile sur le plan image qui est surtout sensible sur le bord de l'image, le contraste qui détermine la visibilité des détails de l'objet dépend essentiellement de l'importance de ce voile résiduel.
Le contraste de phase
A la place de mettre un corps opaque comme en strioscopie pour limiter l'énergie de l'onde principale on met une lame qui retarde la phase de l'onde principale, il y a donc une plus grande luminosité et renseigne sur le sens des variations de chemin optique de l'objet.
La sensibilité de la méthode de contraste de phase, au détriment de la luminosité, en rendant la lame de phase partiellement absorbante, un detail de 5 asthrom devient perceptible.