Descriptif
Le cours donne les outils pour maitriser les raisons physiques et les conditions d’obtention des interférences à deux ondes puis à N ondes.
Il donne les clés pour comprendre le lien entre phénomènes optiques et utilisation des instruments usuels de l'interférométrie et de la diffraction (Michelson, Fabry-Perot, réseaux).
Les différents régimes de diffraction (Fresnel, Fraunhofer) ainsi que l'utilisation de la diffraction comme filtrage (optique cohérente) constituent la fin du cours.
Objectifs pédagogiques
A l'issue de cet enseignement, les élèves seront capables d'abord de distinguer les ondes pertinentes à considérer pour contrôler les interférences dans tout système optique. Cela couvre les sources (étendu, spectres) ainsi que les conditions d'observation (localisation) et les propriéts des surfaces optiques (dioptres, indices).
Pour les faisceaux subissant la diffraction, ils seront capables d'abord de relier du point de vue fondamental, la diffraction à la simple propagation dans le vide. Ils auront ensuite la capacité d'identifier les régimes (Fresnel ou Fraunhofer) dans tout dispositif photonique linéaire hors guidage. Ils seront capables d'aborder l'optique cohérente comme une optique de filtrage linéaire, notamment dans la configuration du contraste de phase.
- Cours magistral : 24
- Travaux dirigés : 16.5
- Tutorat : 5
- contrôle mi-parcours : 2
- Examen écrit : 3
Diplôme(s) concerné(s)
UE de rattachement
- 5N-018-PHY : Physique 1
Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Institut d'Optique Théorique et Appliquée
Niveau requis : Connaissance des ondes - ondes progressives - ondes planes, sphériques - manipulation de grandeurs complexes, de la puissance (module carré) associée - Géométrie dans le plan et notions dans l'espace.
Format des notes
Numérique sur 20Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Institut d'Optique Théorique et Appliquée
Vos modalités d'acquisition :
Modalités d'évaluation : Un Examen écrit après la Toussaint (2h) : interférences à deux ondes; Un deuxième examen écrit en début janvier (Ondes multiples, Diffraction), de durée 3h.
La note finale qui apparait sur le tableau de jury est
NoteFinaleJury = max {examen de janvier ; moyenne(novembre, janvier)}
Le rattrapage éventuel porte uniquement sur cette note finale.
- le rattrapage est obligatoire si :
- Note initiale < 6
Le coefficient de l'UE est : 45
Programme détaillé
INTERFÉRENCES
- Interférences à deux ondes
- Conditions d'interférences : introduction à la cohérence spatiale et temporelle.
- Les interféromètres à séparation spatiale.
- Les interféromètres à séparation de luminance : surface de localisation, interféromètre de Michelson, interféromètre de Twyman-Green, Interféromètre de Mach-Zehnder, de Sagnac.
- Les principales sources de lumière : propriétés spectrales (en lien avec la spectroscopie à Transformée de Fourier).
- Les interférences à ondes multiples : ondes stationnaires et procédé couleur Lippmann ; interféromètre de Fabry-Pérot, applications à la spectroscopie
DIFFRACTION
- Principe d'Huygens-Fresnel : formulation et expression analytique.
- Diffraction de Fresnel et de Fraunhofer.
- Formation des images en éclairage cohérent, applications au filtrage des fréquences spatiales, fonction de transfert en éclairage cohérent.
- Étude des réseaux de diffraction.
Mots clés
Cohérence, interférences, diffraction, franges, anneaux, optique cohérente, test optiqueMéthodes pédagogiques
Des simulations (html et matlab) sont données, voir ici par exemple http://anim.institutoptique.fr/Support pédagogique multimédia
