Recherche avancée
Libres Savoirs >> 1A >> Travaux Pratiques
Responsables :

Lionel Jacubowiez
  
Thierry Avignon
  

Fabienne Bernard
  

Equipe Pédagogique :
Sylvie Lebrun
Nathalie Westbrook
Arnaud Dubois

Niveau : Graduate

Langue du cours : Français

Période : Hiver & Printemps

Nombre d'heures : 54

Crédits ECTS : 4,5
0105 TP Optique 1A
Ressources Pédagogiques :
A l’issue de cet enseignement les étudiants seront capables de :
- Régler un montage optique sur banc ou un interféromètre
- Effectuer des mesures optiques rigoureuses et analyser les incertitudes de mesure
- Régler au mieux un microscope, une lunette afocale et d’analyser les qualités et les limites de ces instruments d’optiques
- Analyser la résolution de systèmes optiques limités par la diffraction
- D’analyser les méthodes de filtrage spatial et de granulométrie
- D’identifier et analyser les modes longitudinaux et transversaux des laser
- Présenter leur travail sous forme d’un compte rendu clairement présenté et rédigé

Premier Semestre
Ces 6 séances de travaux pratiques de 4h30 permettent aux étudiants d’assimiler un grand nombre de techniques expérimentales concernant les systèmes optiques (alignements, autocollimations, pointés visuels, conditions d’obtention de franges d’interférence…). Cet enseignement apprend aux étudiants à faire des mesures rigoureuses les plus précises possibles, de les interpréter clairement et d’analyser les incertitudes de mesures.

3 séances, mesures sur banc et goniomètre, sont consacrées aux premiers exemples de mesures optiques visuelles. On s’attachera d’une part à la qualité des réglages optiques, d’autre part, à l’analyse précise des incertitudes sur les mesures effectuées.
Les 2 séances consacrées à l’interféromètre de Michelson sont des illustrations du cours d’optique physique de 1ère année, en particulier en ce qui concerne les notions de cohérences spatiale et temporelle.
La séance « contrôles interférométriques de surfaces optiques » sur un Zygo (interféromètre de Fizeau à glissement de phase) est un premier exemple d’application de l’interférométrie dans son utilisation pour le contrôle des systèmes optiques.

Deuxième semestre
Les sujets de ce semestre sont des illustrations et des applications importantes des cours d’optique instrumentale, d’optique physique et Laser de 1ère année.
Diffraction, filtrage-détramage et holographie portent sur les notions essentielles d’optique de Fourier. Microscope et lunette afocale sont deux exemples d’étude des caractéristiques de systèmes optiques visuels. Enfin, une première approche expérimentale d’un laser à gaz (He-Ne) est proposée en une séance.
Ces 6 séances doivent aussi permettre aux étudiants d’acquérir un grands nombre de méthodes expérimentales très courantes en optique.

Liste des TPs Semestre 1

1-MESURES DE FOCALES ET DE RAYONS DE COURBURE : 2 Séances
· Étude des caractéristiques optiques d’objectifs simples et d'un objectif photographique dans le cadre de l’approximation de Gauss.
. Mesures de la distance focale de ces systèmes et des frontales avant et arrière. Position des plans principaux.
· Mesures de rayons de courbure sur banc. Utilisation de viseurs autocollimateurs.

2-MESURES D'ANGLES AU GONIOMETRE : 1 Séance
a) Étude de prismes dispersifs : Étude d'un goniomètre, réglage, mesure d'angles, autocollimation. Mesure de l'indice d’un verre en lumière visible. Etude de la dispersion de ce verre.

3- MESURES ET CONTROLES INTERFÉROMETRIQUES de surfaces optiques: 1 séance
Comparaison des mesures effectuées avec les interféromètres de Fizeau et de Zygo.
Contrôles de miroirs plans et de lames à faces parallèles : mesures de défauts d'épaisseur (parallélisme) et de planéité à l’aide de calibre plans de référence.

4- INTERFÉROMÈTRE DE MICHELSON : 2 Séances
Réglage complet de l’interféromètre. Etude des cohérences spatiale et temporelle. Franges localisées sur les miroirs et à l'infini. Etude du battement du doublet jaune du mercure. Etude des défauts d’épaisseur d'une lame de verre. Interférences en lumière blanche.

Liste des TPs Semestre 2

1 - MICROSCOPIE :
Etude des différents éléments d’un microscope biologique. Etude et réalisation pratique de l'éclairage Köhler. Détermination expérimentale de diverses caractéristiques géométriques du microscope (grossissement, puissance, ouverture numérique,...). Etude expérimentale des spécificités de l'imagerie sous forte ouverture numérique (compensation de lamelle comme objet- longueur de tube,...). Influence de la cohérence de l’éclairage.

2 - ETUDE DES CHAMPS D'UNE LUNETTE ASTRONOMIQUE :
Détermination des caractéristiques d'une lunette afocale. Etudes expérimentales des champs de la lunette. Comparaison avec les constructions théoriques déduites des caractéristiques géométriques de l'instrument.

3- ETUDE D’UN LASER HELIUM-NEON :
Analyse des modes longitudinaux d’un laser He-Ne commercial à l’aide d’un Fabry-Perot confocal : polarisation, écart en fréquence de ces modes.
Etude des battements entre les modes longitudinaux à l’aide d’un analyseur de spectre électrique.
Réglage d’une cavité ouverte. Etude de sa stabilité. Analyse des modes transverses de cette cavité.

4- DIFFRACTION :
Diffraction à l’infini par des ouvertures circulaires, rectangulaires, des trous d’Young, etc…
Etude des figures obtenues par Matlab. Comparaison avec les résultats de l’optique de Fourier.
Illustration du Théorème de Babinet. Application à la granulométrie.

5- FILTRAGE DES FREQUENCES SPATIALES – CONTRASTE DE PHASE ET STRIOSCPIE :
Filtrage – Détramage en éclairage cohérent. Mise en évidence expérimentale de la Transformée de Fourier.
Étude sur banc du contraste de phase et de la strioscopie. Visualisation de défauts de surface.

6- INITIATION A L’HOLOGRAPHIE :
Prise d'un hologramme par réflexion. Analyse de cet hologramme. Étude de déformations par un hologramme à double exposition.

Modalités d'évaluation : Compte-rendus, examen

Dernière mise à jour : Thursday 10 September 2015

© Institut d'Optique 2017 - Réalisé par Winch Communication