Anneaux de Newton
Référence : EXP 200 080
Une lentille très légèrement convexe est mise en contact avec la face plane d'une lame de verre. Il se forme alors un coin d'air avec une surface de délimitation curviligne. Si l'on éclaire le dispositif avec une lumière incidente à rayons parallèles, il se forme alors des anneaux d'interférences concentriques autour du point de contact des deux surfaces. L'écartement entre les anneaux d'interférence n'est pas constant puisque la surface de délimitation du coin d'air est curviligne.
Nous utiliserons ici un viseur pour venir faire nos mesures. Nous pourrons coupler celui-ci à une webcam pour récupérer les données sur informatique.
RAYON DE COURBURE
e dispositif des anneaux de Newton donne des anneaux compte tenu de sa symétrie de révolution. Une autre différence se manifeste quant à la nature des réflexions mises en jeu. La réflexion est de type verre-air sur le dioptre sphérique de la lentille et air-verre sur le miroir.
Les anneaux de Newton sont ici observés en transmission car la lame plane est transparente, l'anneau central est donc brillant.
LAME D'AIR
On éclaire sous incidence normale avec un faisceau de lumière parallèle monochromatique une lentille plan convexe de grand rayon posée sur une lame de verre. Une partie d'un rayon se réfléchit sur l'interface verre-air sans changement de phase. L'autre partie traverse cet interface et une fraction de ce rayon se réfléchit sur la lame inférieure. Comme ce rayon est réfléchi par un milieu plus réfringent, cette réflexion introduit un déphasage de π. Pour la clarté du schéma, les rayons ont été représentés avec une incidence non nulle.
Ces deux rayons réfléchis, d'amplitudes voisines, interférent en donnant des franges de lame mince localisées au voisinage de la face sphérique de la lentille.
Soit R le rayon de courbure de la face inférieure de la lentille. Soit r = OI la distance entre le rayon et l'axe optique du système.
On a IJ = e = R − (R2 − r2)½ = R − R (1 − r2 / R2)½. Comme r est beaucoup plus petit que R, on a : e ≈ r2 / 2R. L'expression de la différence de marche est δ = 2e + λ / 2 = r² / R + λ / 2.
Comme le système admet un axe de révolution, les franges sont des anneaux centrés sur cet axe. Les anneaux sombres sont obtenus quand δ = (2k + 1) λ / 2 ou pour 2e = r2 / R = kλ. Si la lentille est en contact optique avec le plan inférieur, le premier anneau est sombre. Les anneaux suivants (la différence de marche augmente de une longueur d'onde entre deux anneaux) ont des rayons proportionnels à la racine carrée d'un nombre entier : rk = (k.λ.R)½.
SUJETS ABORDES
> Rayon de courbure
> Lame d'air
COMPOSITION
EXP200081 Anneaux de Newton (BASE)
| Référence | Désignation | quantité | | POF010112 | Banc d'optique, prismatique, de 1 m | 1 | | POF010124 | Cavalier standard | 3 | | POF010126 | Cavalier à déplacement latéral | 1 | | POD066061 | Dispositif anneaux de Newton | 1 | | DPO020020 | Alimentation pour lampe spectrale ECO27 | 1 | | POF010062 | Ampoule Mercure ECO27 | 1 | | POD010572 | Filtre interférentiel vert - 546 nm | 1 | | POD069440 | Viseur | 1 | | POD061250 | Condenseur double | 1 |
PC nécessaire pour la Webcam
COMPOSITION
EXP200080 Anneaux de Newton (COMPLET)
| Référence | Désignation | quantité | | POF010112 | Banc d'optique, prismatique, de 1 m | 1 | | POF010124 | Cavalier standard | 3 | | POF010126 | Cavalier à déplacement latéral | 1 | | POD066061 | Dispositif anneaux de Newton | 1 | | POD010030 | Webcam didactique | 1 | | DPO020020 | Alimentation pour lampe spectrale ECO27 | 1 | | POF010062 | Ampoule Mercure ECO27 | 1 | | POD010572 | Filtre interférentiel vert - 546 nm | 1 | | POD069440 | Viseur | 1 | | POD061250 | Condenseur double | 1 |
PC nécessaire pour la Webcam |
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GENIE ELECTRIQUE
QCM
