Réalisation d'un "mini-interféromètre"
Documents et/ou matériel utilisés
- Lampe de poche: c'est la source qui va servir d'étoile artificielle.
Le choix de celle-ci est critique. Elle doit a la fois être brillante
et compacte. Les lampes les mieux adaptées sont celles de la marque
"MagLite" que l'on utilise en mode chandelle (en ayant enlevé le
capuchon collimateur). A défaut, une lampe constituée d'un
petit filament dans une ampoule en verre non dépoli peut convenir,
à condition qu'il soit possible d'escamoter le système de
collimation du faisceau.
-Caches diapositives: facultatifs, rendent la manipulation plus facile.
Les caches carton de Kodak (20F. les 40) font très bien l'affaire.
Surtout pas de caches avec verres incorporés.
- Du papier aluminium (emballage alimentaire).
- Une paire de ciseaux (pour couper le papier alu).
- Une aiguille
Déroulement détaillé
S'installer dans une pièce qui peut être
assombrie, et permettant un dégagement d'au moins 3 ou 4m (un couloir
sans fenêtre fait très bien l'affaire). Découper le
papier alu en carrés de 4.5x4.5cm. Disposer la lampe de poche (sans
l'allumer) à hauteur des yeux au fond de la pièce.
Première étape : diffraction
1.1 - Percer avec l'aiguille dans un carré
alu un trou de 2 ou 3 mm de diamètre. Monter le carré alu
dans un cache diapo pour pouvoir le manipuler plus facilement. Allumer
la lampe, se placer à 4m et la regarder à travers le trou
en plaçant le cache contre la pupille de l'oeil.
On observe le filament de la lampe comme un point
brillant (normal!).
1.2 - Percer maintenant dans un autre carré
un trou de quelques dixièmes de millimètre de diamètre.
Pour ceci une astuce consiste percer simultanément plusieurs feuilles
de papier alu empilées. Si la pression sur l'aiguille est suffisante,
celle-ci va inscrire son profil conique dans la pile de feuilles, et on
génère ainsi une série de trous réguliers
de diamètre variable.
Observer le filament à travers le petit trou:
l'image est plus sombre, et le filament n'apparaît plus comme un
point mais comme un petit disque entouré d'un anneau brillant.
Seconde étape : interférences
2.1 - Dans un nouveau carré alu, percer deux
trous de quelques dixièmes de mm, espacés de 1mm au plus.
L'opération est délicate si l'on veut percer des trous réguliers
et demande un peu de pratique.
Observer le filament à travers cette paire
de trous. On voit un seul disque d'Airy, mais parsemé de stries
alternativement sombres et brillantes: les franges d'interférence.
Ainsi l'image du filament vu à travers les deux trous n'est pas
la somme des images du filament vu à travers chaque trou.
2.2 - Faire tourner l'interféromètre de 90°.
On constate que les franges ont tourné aussi de 90°.
Troisième étape: cohérence
3.1 - S'approcher de la source tout en continuant
à l'observer à travers l'interféromètre.
A une certaine distance, les franges s'estompent
puis disparaissent. La condition de cohérence est perdue.
3.2 - S'éloigner de la source. Tourner l'interféromètre
de 90°, et chercher de nouveau la distance à laquelle les franges
disparaissent.
Cette distance sera probablement différente
de celle constatée la première fois.
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