Laser pour interféromètre de Bath

[baptiste_sq]

Bonjour,

 

Je suis à la recherche d'un laser pour un interféromètre de Bath.
Auriez vous des conseils pour le choisir ?

Egalement, si vous avez des recommandations où l'acheter.

Merci

[Moot]

Il n'y a pas besoin d'un laser de grande qualité, un pointeur rouge quelconque suffit. Je lis même dans "Interferometry for amateur telescope makers" (de W. Zmek, éditions Willmann-Bell 2018, page 309) : "En fait, les pointeurs laser font des sources tellement bonnes pour cet interféromètre qu'aucune autre option ne sera décrite en détail".

S'il faut connaître la longueur d'onde précisément, un pointeur vert DPSS (laser Nd-YVO₄ doublé en fréquence, λ = 532 nm ;  aujourd'hui, on trouve des pointeurs verts "à injection directe" qui fonctionnent comme les rouges, et leur longueur d'onde n'est pas précise) sera préférable.

[22Ney44]

 

Bonsoir @baptiste_sq

Pour faire suite à la proposition de @Moot, vous avez un montage assez simple à réaliser pour connaitre avec précision la longueur d'onde du laser que vous choisirez. Vous mettez en œuvre l'expérience des deux fentes de Young. La petite difficulté vient de créer les fentes avec précision. Un moyen assez facile est d'employer du papier millimétré dont vous noircissez quelques cm² au dos.

Sous la loupe vous percez avec une aiguille à coudre dont vous connaissez le diamètre exactement, deux trous de même diamètre espacés de 1 millimètre le plus exactement possible. Collez cette feuille sur un carton rigide en y ayant fait au préalable un trou de 1 ou 2 cm dans lequel vous centrez vos deux trous précédemment percés dans la feuille millimétrée.

Voilà votre dispositif expérimental des fentes de Young est prêt. Il vous reste à faire dans une pièce sombre l'expérience comme décrite ici : https://www.lelivrescolaire.fr/page/15185499 et après mesure de la figure générée par les franges d'interférence vous calculerez facilement la longueur d'onde de votre laser avec précision.

 

Dans notre cas d = 1 mm   et a= le diamètre de l'aiguille.

 

Tenez nous au courant.

Ney

Post Scriptum : Le laser de collimation fera très bien l'affaire, et de plus si le vôtre est de marque, peut-être que le fabricant vous communiquera sa longueur d'onde exacte.

 

Modifié 30 janvier par 22Ney44
ajout du Post scriptum

[Moot]

Ce serait certainement plus précis encore avec un réseau de diffraction "tout fait", la précision sur le nombre de lignes par millimètre étant assez bonne. Un réseau en transmission monté comme une diapo, ça coûte trois euros six sous. Il y en même un dans les P.A. qui doit être de meilleure qualité que le tout-venant.

[22Ney44]

il y a 32 minutes, Moot a dit :

Un réseau en transmission monté comme une diapo, ça coûte trois euros six sous. Il y en même un dans les P.A. qui doit être de meilleure qualité que le tout-venant.

Bonjour @Moot,

 

Oui là vous avez tout à fait raison. Je proposais juste un montage fait avec les moyens ordinaires du bord.

Cependant sachant que quand on fait le calcul de l'erreur absolue commise sur la mesure, l'erreur de diamètre des trous ou de l'écartement des trous restera toujours nettement inférieur à la mesure entre deux tâches d'interférence faite au réglet. cette dernière mesure est en effet liée à une capacité physiologique, toujours imprécise car il n'existe pas dans la figure d'interférence de discontinuité lumineuse qui bornerait avec précision la mesure. Or cette mesure demeure, même avec un réseau gravé industriellement. Si on souhaite réduire voire éliminer l'erreur de mesure entre les pics ou les creux dans les franges d'interférence, il faut en passer par une caméra et non plus le double décimètre. Pour profiter pleinement du réseau gravé, il faudra cette caméra. On pourrait essayer avec une ASI XXX, ça devrait le faire même avec une ASI224.

 

Ney

[baptiste_sq]

Merci pour tous ces conseils !
J'ai un laser de collimation rouge de Skyvision. Dont je ne connais pas la longueur d'onde. Cela peut être un exercice de la calculer avec l'expérience des fentes d'Young, en les comparant à la donnée constructeur. Je la ferai avec "les moyens du bord", sans passer par le réseau de diffraction dans un premier temps, car je n'ai pas de caméra pour l'instant.

Mis à part la longueur d'onde, dois-je faire attention à l'intensité également, ou le diamètre du faisceau ?

[baptiste_sq]

@Moot Que veut dire P.A ?

[Adrien44]

Bonsoir,

Les P.A. sont les petites annonces. Elles se trouvent dans la section grenier du forum.

Bon test.

Adrien

[22Ney44]

Il y a 1 heure, baptiste_sq a dit :

dois-je faire attention à l'intensité également, ou le diamètre du faisceau ?

Pour l'interféromètre de Bath je ne sais, pour l'expérience des fentes de Young, il sera nécessaire de reculer la source laser pour que le faisceau s'élargisse suffisamment pour couvrir les deux trous à la fois. C'est pour cela que la distance entre les deux trous est faible. C'est vrai qu'avec un réseau gravé le problème est résolu du fait de la finesse dudit gravage.

 

J'espère que nous aurons un compte rendu de la manip, ça me rappellera mes premières années d'études.

 

Ney

[Moot]

Pour diffracter, un voilage peut suffire. Exemple obtenu depuis une chambre d'hôtel à Londres (lampe rouge de signalisation sur un pylône ou une grue) :

 

 

Et c'est pris avec un appareil photo, pas une caméra "spéciale".

 

Méthode pratique pour mesurer précisément la distance entre les taches produites par la diffraction d'un laser grâce à un réseau : les photographier sur un mur, en y ayant apposé une règle graduée, près de la figure de diffraction. L'appareil doit pointer le mieux possible perpendiculairement au mur pour ne pas avoir de déformations. Le laser lui-même doit être pointé bien perpendiculairement au mur lui aussi, et le réseau bien perpendiculaire au laser (donc parallèle au mur). La distance entre le réseau et le mur (celle du laser n'a pas d'importance) doit être mesurée précisément, ce qui est facile.

Astuce pour avoir l'appareil ou le laser bien perpendiculaire : apposer un miroir (si possible dépourvu de support) contre le mur. Quand l'appareil pointe perpendiculairement, on voit le centre de l'objectif au centre de l'image, quand le laser pointe perpendiculairement, il est renvoyé à la source (faire très attention à ne pas s'envoyer le faisceau dans l'œil en faisant le réglage !). Quant au réseau, il reflète un peu le laser, ainsi quand il est perpendiculaire au faisceau laser, un peu de sa lumière revient au point de départ.

 

Une fois que l'on a la photo, il suffit de compter les pixels pour en déduire les distances, et quelques formules assez simples permettent d'en déduire la longueur d'onde λ.

 

[22Ney44]

Bonsoir @Moot,

 

Bien d'accord avec vous, la diffraction est obtenue par la fente créée entre deux fils contigus du voilage, ou s'ils sont suffisamment fins (de l'ordre du micron) par les fils eux-mêmes. Pour réaliser le calcul de la longueur d'onde, il nous faut la largeur entre ces deux fils ou le diamètre des fils, ce que nous n'avons pas avec très peu de possibilités de le savoir.

Il existe peut-être une autre voie de calcul sans la connaissance de ces deux valeurs, que je ne connais pas.

De plus pour obtenir une figure de diffraction bien étalée, la dimension du trou ou de la fente qui permet la diffraction doit être au plus du même ordre de grandeur que la longueur d'onde que nous cherchons à calculer. Plus le trou de diffraction sera petit, plus la dimension de la tache centrale sera grande, et par conséquence plus l'erreur absolue de mesure sera faible, donc plus le calcul de la longueur d'onde sera précis, précision nécessaire pour exploiter ensuite l'interféromètre de Bath.

La difficulté vient alors de faire ce trou d'environ 500 nm et de connaitre la valeur du diamètre avec exactitude.

C'est pourquoi je préfère le principe des deux fentes de Young qui créent des franges d'interférence à partir de la même source divisée en deux, les interférences naissent de cette dualité.

 

L'appareil photo remplace sans problème la caméra dont j'ai parlé, à condition d'avoir un Live View pour faire la mise au point. La faire à travers un œilleton n'est pas top du tout quand la source est un laser.

 

Ney

[Moot]

Je ne conseille pas le voilage, encore qu'il soit tout à fait possible de le mesurer, mais il faut un micromètre sur microscope, ou son équivalent numérique.

[hpspt]

Un réseau de diffraction économique :  un morceau de CD. (Le pas est de 1.59 um)