Montage exp´erimental

Dispositif optique

Le dispositif exp´erimental est repr´esent´e sur la figure (4.8). Partant de la source laser, une lentille adaptatrice L1 permet de fixer la plage de variation du rayon du faisceau au col ω0. Un prisme mobile Pr est ensuite utilis´e comme agrandisseur de trajet optique. Suivant sa position et la lentille L1 utilis´ee, diff´erents rayons sont accessibles pour le faisceau arrivant par le bas sur la cellule. En effet, comme les d´eformations d’interface doivent ˆetre ind´ependantes du sens de propagation du faisceau laser, nous avons adopt´e un dispositif permettant de faire arriver le faisceau laser dans les deux sens sur l’interface. Pour ce faire, le faisceau est divis´e entre la voie haute et la voie basse par un cube s´eparateur (CS). Le choix de la polarisation initiale par le biais de la lame λ/2 permet d’occulter compl`etement l’une des voies, ou de r´epartir uniform´ement l’intensit´e entre elles. Pour le faisceau arrivant par le haut, le rayon de faisceau est adapt´e par l’interm´ediaire de miroirs di´electriques mobiles M4 et M5. Les faisceaux haut et bas sont focalis´es sur l’interface par des objectifs de microscope O1 et O2 (grandissement X10, ouverture num´erique 0.25) `a longue distance de travail. La cellule de spectroscopie thermostat´ee dans un four en laiton est plac´ee sur le trajet des faisceaux. Elle est mobile horizontalement dans les deux directions et verticalement par le biais de vis microm´etriques. La translation verticale est n´ecessaire pour contrˆoler et ajuster la position de l’interface aux points de focalisation des faisceaux.

Le faisceau issu du laser Argon ionis´e est dans son mode gaussien T EM00, longueur d’onde dans le vide λ₀ = 5145 ˚A. L’onde est faiblement focalis´ee `a l’interface par les ob-jectifs de microscope, de sorte qu’au voisinage du m´enisque la variation en z de l’intensit´e I(r,z) peut ˆetre n´eglig´ee. Le profil d’intensit´e de sym´etrie cylindrique s’´ecrit donc sous la forme: I(r,z) ≈ I(r) = <sub>πω</sub><sup>2P</sup>2 0 exp<sup></sup>−2r2 ω2 0  (4.46) P d´esigne la puissance laser incidente contrˆol´ee au boˆıtier du laser et ω0 est le rayon du faisceau au col. La structure gaussienne du faisceau a ´et´e v´erifi´ee lors des mesures des rayons des faisceaux. Suivant la position des ´el´ements optiques mobiles, les rayons accessibles varient de ω0 = 4.8 `a 32.1µm sur la voie du bas et de ω0 = 3.5 `a 11.3 µm sur la voie du haut. Les incertitudes sur la mesure de ces rayons est de 5%. Les pertes dˆues aux diff´erents ´el´ements optiques et `a l’absorption dans le milieu n´ecessitent un ´etalonnage de la puissance P `a l’aide d’un powerm`etre. La puissance maximale disponible est d’environ

N3

Ct

Fig. 4.8 – Sch´ema optique du dispositif exp´erimental: L1 est une lentille adaptatrice, Pr un prisme mobile permettant de r´egler le trajet optique du faisceau et la largeur du faisceau arrivant par la voie basse. CS d´esigne un cube s´eparateur qui divise le faisceau entre les voies hautes et basses suivant la polarisation. M1, M2, M3 sont des miroirs di´electriques fixes, M4 et M5 sont des miroirs mobiles qui permettent de r´egler la largeur du faisceau arrivant par la voie haute. O1 et O2 sont des objectifs de microscope `a longue distance de travail. C d´esigne la cellule de spectroscopie thermostat´ee dans le four.

1.7 W. L’incertitude sur la puissance incidente est de 5%. Chaˆıne d’acquisition des images

Le dispositif d’acquisition des images est d´ecrit sur la figure (4.9). L’ ´eclairage de l’in-terface se fait `a l’aide d’une source de lumi`ere blanche LB de luminosit´e r´eglable par un g´en´erateur de courant. L’´eclairage de l’interface est plus ou moins parall`ele car il n´ecessite souvent d’ˆetre r´eajust´e suivant les conditions exp´erimentales. La micro´emulsion ´etant un milieu assez turbide, les d´eformations ne peuvent ˆetre visualis´ees correctement que pr`es de la face de sortie de la cellule. C’est pour cette raison que la cellule est translatable horizontalement. L’ ´eclairage est le plus souvent ajust´e de fa¸con ad-hoc pour obtenir un m´enisque net `a l’´ecran. Les d´eformations sont observ´ees grˆace `a des objectifs de micro-scope `a longue distance de travail de grandissement (X6 et X10 et X20). Un filtre PA permet de couper compl`etement la lumi`ere laser diffus´ee par le milieu. L’acquisition des images est effectu´ee par une cam´era CCD standard Hamamatsu (pav´e num´erique 768 X 576 pixels) reli´ee directement `a un ordinateur. La dynamique temporelle des d´eformations a elle ´et´e ´etudi´ee grˆace `a une cam´era rapide Motionmeter permettant d’acqu´erir de 50 `a

88 Chapitre 4

N4 _F N5

ND ^{Q5 RC}

Fig. 4.9 – Sch´ema du dispositif d’´eclairage et d’acquisition des images: LB source de lumi`ere blanche, L2 condenseur, D diaphragme, L3 lentille . 03 objectif de microscope `a longue distance de travail. PA filtre coupant la lumi`ere du laser diffus´ee par le milieu. 1000 images par seconde dans sa m´emoire vive. Les images sont ensuite transf´er´ees dans l’ordinateur d’acquisition. Le pav´e de la cam´era rapide est plus petit (292 X 220 pixels) que celui de la cam´era standard, pour des raisons ´evidentes de stockage dans la m´emoire vive. Ils ont ´et´e tous deux ´etalonn´es en fonction de la position de la cam´era en imageant un microm`etre de pr´ecision pos´e au niveau du faisceau laser.

Le milieu et le dispositif exp´erimental ayant ´et´e d´etaill´es, le prochain chapitre sera consacr´e aux r´esultats obtenus pour les d´eformations d’interface par pression de radiation sous excitations laser mod´er´ees.

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90 Chapitre 4 [16] P. Calmettes. Etude des propri´et´es critiques des m´elanges binaires au moyen de

D´eformations d’interface au stade

lin´eaire. Etudes statique et

dynamique. Effet de lentille associ´e.

Nous avons d´etaill´e au chapitre pr´ec´edent les raisons faisant des phases micellaires quasicritiques de micro´emulsion un syst`eme ad´equat pour l’´etude des d´eformations in-duites par la pression de radiation d’une onde laser: tr`es faible tension de surface σ au voisinage du point critique, contraste d’indice important entre les deux phases d´emix´ees, faible absorption `a la longueur d’onde utilis´ee (raie verte λ<sub>0</sub> = 5145 ˚A d’un laser argon ionis´e ). Nous allons dans ce chapitre d´ecrire les d´eformations observ´ees au stade que l’on qualifiera de lin´eaire. Nous verrons en effet par la suite que les d´eformations induites sous forte intensit´e laser ne peuvent plus ˆetre mod´elis´ees par les ´equations d´eriv´ees dans ce chapitre. Concr`etement notre description n’englobe pas le cas des d´eformations et ef-fets non-lin´eaires engendr´es par des faisceaux focalis´es de forte puissance, dont l’´etude sera report´ee au chapitre 6. De mˆeme, l’´etude d’´eventuels effets thermiques connexes sera effectu´ee au chapitre 8.

Nous allons en particulier montrer dans ce chapitre, comment l’identification des pa-ram`etres physiques pertinents du probl`eme, permet de d´efinir un nombre sans dimension Bo, nombre de Bond optique qui caract´erise compl`etement les d´eformations observ´ees. En effet, la hauteur de la d´eformation peut s’´ecrire sous la forme du produit d’une hauteur caract´eristique par une fonction universelle F(Bo) du seul nombre de Bond. Le caract`ere critique de l’interface nous a permis de valider exp´erimentalement cette loi d’´echelle uni-verselle. Nous montrerons ´egalement l’ind´ependance du sens des d´eformations lin´eaires vis `a vis du sens de propagation du laser et l’´etude dynamique des d´eformations nous permet-tra en outre de d´efinir un temps caract´eristique de croissance. Enfin, alors que l’effet de lentille associ´e `a la d´eformation est en g´en´eral utilis´e pour mesurer celle-ci, nous verrons que dans notre cas il peut ˆetre exploit´e pour cr´eer des lentilles adaptatives contrˆol´ees par la pression de radiation de l’onde laser.

92 Chapitre 5

5.1 D´eformations stationnaires d’interface: exemples,

mod´elisation et nombre sans dimension caract´

e-ristique.