Travaux Pratiques d’Optique S6
Bilan - Révision
Télétravail 28 mai 2020
http://lense.institutoptique.fr
1
Bonjour, bienvenue à tous et à toutes !
Séances Microscope et lunette Bilan global du semestre
● Apprentissages communs - TP et TT
Séances Diffraction et filtrage spatial
2
Modalités Examen (S5 et S6)
● + Test d’entraînement
● 45 mn - Bilan du semestre par les équipes enseignantes
● 5 mn - Présentation des modalités de l'examen
● 40 mn - Test d'entraînement
● 30 mn - Correction/questions
Séances Laser
Bilan global du semestre
3
Pour chaque bloc :
18 séances de TP x 2 manips
12 séances en télétravail ( holographie)
106 élèves - 12 enseignant·e·s 280 CRs
Notes seront affichées (anonymes) prochainement
G2 : 2 TP + 4 TT
Autres groupes : 4 TP + 2 TT
Bilan global du semestre
4
TP TT
Séances
Microscope et lunette
5
Séances
Microscope et lunette
6
Séances
Microscope et lunette
7
Séances
Diffraction- filtrage spatial
8
Diffraction de Fourier
Pupille circulaire - rectangulaire
Φ a
Φ Airy = 1.22 λ/sin (α ‘)= 2.44 λΦ/ z A’ L lobe central = 2 λ a/ z A’
TF
(2J((z)/ z)^2
2J((z)/ z Sinc(z)
(Sinc(z))^2
Pupille
Amplitude plan de Fourier Eclairement plan de Fourier
« a = Φ ...Pupille plus petite - tache plus grande ! »
Pupille circulaire
z r
Δ(r) = r 2 / 2z ϕ(r) = 2 π r 2 / 2 λ z
M
Δ : différence de marche entre front d’onde incident plan et front d’onde sphérique convergent en M
Diffraction de Fresnel
Pupille circulaire
Z A’
r
Δ A’ (r) = r 2 / 2z
A’
ϕ(r) = 2 π r 2 / 2 λ (1 / z A’ − 1 / z B’ )
A’
Δ : différence de marche entre le front d’onde sphérique incident convergent en A’ et le front d’onde convergent en B’
Plan de Fourier
B’
Défaut de mise au point
Airy
Défoc Défoc
Δ B’ (r) = r 2 / 2z B’
Z B’
Δ (r) = r 2 / 2z A’ 1 / z A’
Fréquences de coupure
d d'
α ‘ α
g y = d’/d = sin(α)/sin(α’)
Objet Image
Plan Pupille (filtre passe-bas)
=
Plan de Fourier
f c image = sin(α ‘ )/ λ
f c objet = sin(α )/ λ
f c objet = (r pupille /D) / λ
D
Approximation paraxiale
Analyse de figures de diffraction Formalisme de Fourier
Convolution TF Produit
Exemple : trous d’Young
=
*
Module carré de ( 2J((z)/ z x sin (z) )
Autre exemple
? Diffraction
Chaque « paire d’ordre » correspond à un motif périodique .
Donc on a 3 motifs (ou trames) périodiques dans 3 directions à 120 °
Réponse
Analyse de figures de diffraction Formalisme de Fourier
Produit TF convolution
Exemple : image tramée
objet x trame diagonale 1 x trame diagonale 2
TF(Obj) * TF(trame diag 1) * TF(trame diag 2)
TF
Plan de Fourier
Séances
Laser HeNe et holographie
16
[TP - TT ] Modes transverses et polarisation rectiligne du faisceau
répartition spatiale
de l’intensité du faisceau
Séances
Laser HeNe et holographie
17
[TP - TT ] - FP confocal à balayage et modes longitudinaux du laser HeNe
Oscillogrammes 1 et 2. Signal de la photodiode du Fabry-Perot Confocal.
(Zoom sur un pic à droite)
Ratio des deux mesures (s)
Finesse du FP ISL du FP = facteur d’échelle
espacement entre modes longitudinaux
HeNe (L cavité)
Diapos TT sur le site du LEnsE
Examen
18
Que teste-t-on ?
S5 S6
Contrôles interférométriques
Mesures optiques visuelles
Michelson
Microscope et lunette
Laser HeNe et holographie
Diffraction et filtrage
TT
TP
ProtocolesTP
Analyses
Protocoles Analyses
Examen
19
Contrôles interférométriques Mesures optiques visuelles
Michelson
Proposer un protocole de caractérisation de la qualité de composants optiques usuels (lames à faces parallèles, miroirs plans, miroirs de télescope, systèmes optiques…).
Analyser visuellement la nature d’un défaut de surface ou d’
épaisseur à partir de l’interférogramme.
Evaluer les incertitudes de ces mesures
Concevoir le protocole de mesure des caractéristiques (focales, frontales, rayons de courbure) d’un système optique,
Choisir les instruments pour réaliser ces mesures Evaluer les incertitudesde ces mesures
Proposer un protocole d’alignement de l’interféromètre de Michelson
Proposer un protocole d’analyse des cohérences spatiale et temporelle d’une source lumineuse,
Proposer un protocole de mesure de l’intervalle spectral d’un doublet.
Que teste-t-on ?
TP
ProtocolesS5
Analyses
Examen
20
Microscope et lunette
Laser HeNe
Diffraction et filtrage
Proposer un protocole de réglage et de caractérisation d’un microscope et d’une lunette
Analyser les observations obtenues et les incertitudes de mesure associées
Évaluer les qualités et les limites de ces instruments d’optique
Distinguer les régimes de Fresnel et Fraunhofer
Prédire les figures de diffraction à l'infini des ouvertures circulaire et rectangulaires (allure, dimensions)
Prédire le lien entre la transmittance d'un objet diffractant et la figure de diffraction à l'infini dans le plan de Fourier Utiliser la notion de fréquence spatiale
Interpréter et calculer la répartition de l'éclairement dans le plan de Fourier pour un objet de transmittance donnée Interpréter l'effet de différents filtres (trous, masques, etc..) placés dans le plan de Fourier (filtres passe- bas , passe - haut, passe bande)
Caractériser un analyseur de spectre optique de type Fabry-Perot confocal à balayage
Prédire et mesurer les caractéristiques des modes longitudinaux d’un laser
Que teste-t-on ?
TT TP
ProtocolesAnalyses
S6
Examen
21
Comment ?
Test individuel type QCM en ligne
● 12 questions S5 (4 /bloc)
● 12 questions S6 (5 5 2 (laser) )
● 1h15 (horloge serveur) 1 point par question
20 réponses justes sur 24 20/20
30 % UE
(70% = moyenne CRs )
Questions ≠
Ordre questions ≠ Ordre des réponses ≠
Avoir à disposition - CRs corrigés - Polys
- Moyen de calcul
Pas plus de 3mn par questions Se relire
Conseils
Examen
22
Pour s’entraîner
Test d’entraînement type QCM en ligne
● 12 questions (2 / bloc)
● 40 mn environ
Pas noté
Questions identiques - correction
Conseil : avoir à disposition - CRs corrigés
- Polys
- Moyen de calcul
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A tout à l’heure !
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