La lecture des gures 4.2 et 4.3 montre clairement que les corrections thermiques sont importantes dans la limite des grandes distances alors que c'est a courtes distances que les corrections de conductivite nie dominent. On a donc les deux regimes deja discutes qualitativement
L T ) FT
1 L P ) FP
1: (4-22)
Nous menons ici les discussions pour le calcul de la force mais ces discussions s'ap-pliquent aussi bien aux facteurs E;TE et PE corrigeant l'expression de l'energie.
0.1 1.0 10.0 L[µm] 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 2.0 3.0 4.0 ηE ηP ηT η Al 0.1 1.0 10.0 L[µm] 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 2.0 3.0 4.0 ηE ηP ηT η Cu-Au
Fig. 4.3 { Facteurs correctifs pour l'energie pour des miroirs d'aluminium (Al, gure du haut), d'or et de cuivre (Cu-Au, gure du bas) en fonction de la longueur de la caviteL: en traits pleins, facteur correctif global; en tirets, facteur correctif de conductivite; en traits tiretes, facteur correctif thermique.
Puisque les valeurs typiques de P 100nm et T 7m sont bien distinctes, le facteur correctif global F se comporte approximativement comme le simple produit des facteurs correctifs de conductivite et thermique, evalues separement
F PF TF: (4-23) C'est avec cette approximation que sont evaluees usuellementles corrections de conduc-tivite et de temperature dans les experiences.
Dans une analyse plus ne des gures 4.2 et 4.3, on voit que les deux facteurs correc-tifsPFetTF sont appreciables dans le domaine de distance entre 1 et 4m, c'est-a-dire entre les deux cas limites (4-22). Dans ce domaine, l'approximation peut ^etre
discu-B Corrections thermiques 99
table. Ce point est d'autant plus important que ce domaine de distances intermediaires est experimentalement explore. Du point de vue de la comparaison theorie-experience, il est donc essentiel de preciser les calculs sur ce domaine, a n d'atteindre une preci-sion elevee et de pouvoir discuter de facon tres precise la validite de l'approximation habituelle de decorrelation.
Pour repondre a cette question, nous de nissons la quantite F qui va mesurer le degre de validite de l'approximation en tant que facteur de correlation
F =FP FT(1 +F): (4-24)
Par de nition m^eme de F, l'egalite (4-24) est ici exacte. Sur la gure 4.4 sont traces le facteur F et le facteur E, introduit de la m^eme facon pour l'energie, en fonction de la distance entre les miroirs. On a calcule ces facteurs pour les longueurs plasmas correspondant a Al d'une part, Au-Cu d'autre part, ainsi que pour deux autres lon-gueurs plasma. Ceci va nous permettre de degager les comportements remarquables de ces facteurs.
Par rapport a l'approximation (4-23), une valeur non nulle de F constitue une signature de la correlation existante entre les corrections de conductivite et de tempe-rature. On voit sur la gure 4.4 que ces facteurs sont de l'ordre de 1% pour Al et Au-Cu a temperature ambiante. A un niveau de precision moins bon, le calcul separe de PF
et deTF et l'evaluation du facteur global F a partir du simple produit des corrections separees est donc une methode utilisable. En revanche, si une precision de 1% ou mieux est visee, l'approximation (4-23) est insusante et on doit utiliser le facteur correctif global.
Il faut noter que ces facteurs de correlation augmentent avec la temperature ou la longueur plasma. Le signe obtenu sur F signi e que l'approximation de decorrelation donne des valeurs sous-estimees pour la force.
A n de rendre la discussion plus precise, nous donnons des valeurs numeriques des facteurs correctifs pour deux distances experimentalementsigni catives: 0:5m et 3m. La premiere correspond a la distance minimale pour laquelle le modele plasma peut ^etre utilise pour une comparaison precise avec l'experience (voir section C du chapitre
0.1 1.0 10.0 L[µm] 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 δF Al Cu-Au λP=0.3µm λP=0.5µm 0.1 1.0 10.0 L[µm] 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 δE Al Cu-Au λP=0.3µm λP=0.5µm
Fig. 4.4 { CorrelationsF (courbe du haut) et E (courbe du bas) en fonction de la longueur de cavite pour les trois metaux Al, Au et Cu et pour deux longueurs plasma (P= 0:3;0:5m) supplementaires. 3). L = 0:5m Al Cu;Au PF 0:843 0:808 F 0:843 0:808 PE 0:879 0:851 E 0:883 0:855
A cette distance L = 0:5m, la contribution thermique contribue pour moins que un pour mille a la force et a quelques pour mille seulement a l'energie de Casimir
B Corrections thermiques 101
TE = 1:004:
Au niveau du pourcent, il n'est donc pas necessaire de tenir compte de la correction thermique.
A des distances encore plus courtes, nous savons qu'il faut tenir compte precise-ment de la reponse optique du miroir en utilisant les donnees optiques, comme nous l'avons detaille au chapitre 3. A ces courtes distances, nous pourrons ignorer la correc-tion thermique completement. On sera alors simplement ramene pour les correccorrec-tions de conductivite a la section C du chapitre precedent.
Pour des distances plus grandes, telles que L = 3m, la situation est inversee puisque les corrections thermiques deviennent dominantes. La correction de conducti-vite joue certes un r^ole mais le recours au modele plasma ne pose aucun probleme en terme de precision. Nous reportons ci-dessous les corrections thermiques
L = 3m ) FT= 1:117 ET= 1:470; et les autres facteurs
L = 3m Al Cu;Au PF 0:971 0:963 PFTF 1:084 1:076 F 1:090 1:083 PE 0:978 0:972 PETE 1:437 1:429 E 1:449 1:444
Ici, toutes les corrections doivent ^etre prises en compte: les corrections thermiques sont importantes, les miroirs ne peuvent pas ^etre consideres comme parfaits et c'est la que le facteur de correlation est le plus important.
On remarque que l'e et de correlation des corrections peut toujours ^etre analyse en utilisant le modele plasma. Les distances L pour lesquelles les facteurs de correlation sont non nuls correspondent en e et au regimeL Pou le modele plasma est susant pour decrire la reponse optique des metaux.
Nous retiendrons que les facteurs de correlation entre les deux corrections doivent ^etre pris en compte s'il s'agit d'atteindre une haute precision dans la comparaison theorie-experience.