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par Frogmobile
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Un interféromètre simple
L'interféromètre de Newton sert à comparer des surfaces planes ou concaves par génération de franges d'interférences. Lorsque deux trains de vagues se croisent, elle forment une série de "franges" qui sont les points de rencontre fixes de ces ondes. On peut le comparer à un train de vagues de l'océan qui rebondit contre un digue verticale avec un angle d'incidence. Le train repartant vers le large donne alors l'impression de crêtes fixes au points de rencontre avec les vagues arrivantes. Ce phénomène est encore plus visible sur la surface d'eau immobile d'un bidon mais dont les parois retransmettent la vibration à fréquence unique d'un moteur. Ces vaguelettes à haute féquence vont et viennent dans tous les sens mais se rencontrent à des points fixes formant alors un "dessin" immobile à la surface du liquide. La lumière étant aussi un train d'ondes, c'est le même phénomène que l'on observe réfléchi sur le verre. Ces franges donnent alors fidèlement des informations sur l'état de la surface qui les a réfléchis. Les moindres défauts, la moindre erreur de parallèlisme entre la surface testée et la surface de référence apparait clairement. Il existe d'autres tests plus sophistiqués (mais toujours à la portée de l'amateur) utilisant la lumière cohérente du laser qui ont l'avantage de ne pas mettre en contact physique les surfaces (risques de rayures) mais je considère le test Newton suffisemment lisible et le risque concerant les surfaces en contact négligeable en prenant les précaution nécessaires. (On ne manipule pas les miroirs optiques comme on range la vaisselle)...
J'ai construit cet appareil en vue de faire des miroirs plans de petite taille. Certains en tant que miroirs secondaires (diagonal pour téléscopes) d'autres en tant que références pour différents test. Les verres à vitres industriels sont d'étonnante qualité, presque des verres de qualité optique mais lorqu'on les coupe, des stress internes sont libérés et les surfaces se déforment. Ces déformations indétectables à l'oeil nu et en utilisation normale, apparaissent comme un hippopotame dans un corridor lors des test Foucault ou sous l'interféromètre. Il fant donc les abraser et les polir avant argenture...
La source lumineuse est provisoirement un laser vert, lumière cohérente 532nm diffusée par un écran blanc. Les raies bien visibles correspondent à deux surfaces de verre industriel non optique. On voit sur la photo 1 que les raies sont dans tous les sens: surfaces très inégales sans aucunes qualité optique. Photo 2 les raies sont droites, surfaces optiques planes proche de la perfection.
Quelques liens:
http://www.astrosurf.com/saf/articles/INTERFEROMETRIE.pdf
http://astronomie-astrophotographie.fr/Projet-2014-MIROIRS.html
A basic Interferometer
The Newton interferometer is a tool to compare two plane or concave surfaces by generating interference fringes. When two wave trains cross each other, they create a pattern of fringes that are the fixed point of encounter of these waves. It can be compared to a train of waves from the ocean bouncing against a sea wall on an angle. The reflected waves on their way back to the open sea give the impression of fixed crests at the point of encounter with the incoming train. This phenomenon is even more visible on an open water surface of say, a drum whose edges are vibrating in harmonic with an engine. These high frequency wavelets go back and forth in just about all directions but meet at fixed points creating a still pattern on the surface of the liquid.
Light is also made of waves, it is the same phenomenon that can be seen on the glass. These fringes then give a faithfull account of the state of the surface that reflected them. The slightest defect, the smallest error of parallel between the surface of reference and the surface being tested then appears.
There are more sophisticated tests (still within the amateur capabilities) using the coherent light beam of a laser offering the advantage of not putting the two surfaces in direct contact (risk of scratching) however, I consider the Newton test sufficiently readable and the risk of damaging the surfaces in contact negligible. (One doesn't handle optical mirrors like canteen plates...)
I built this apparatus in order to produce optical flats of different sizes. Some as diagonals for telescopes, some other as reference flats for different tests. Industrial plate glass is of an amazing quality, almost optical standard! Unfortunately when cut, some internal stresses are released and the surfaces loose their perfect shape. These disformations undetectable to the naked eye appear like an hippopotamus in a pipeline when seen through the Foucault test or under interferometric observation. They need then to be reground and repolished before silvering or aluminising....
The light source is temporarily a green laser, 532nm coherent light diffused by a white screen. The clearly visible lines correspond to two non-optical industrial glass surfaces. We see on photo 1 that the lines are in all directions: very uneven surfaces without any optical quality. Photo 2 the lines are straight, flat optical surfaces close to perfection.
Links:
http://www.ceravolo.com/Interferometry.pdf
http://www.nicholoptical.co.uk/The%20Testing%20of%20Astronomical%20Telescope%20Optics.pdf
Many links here: http://members.ziggo.nl/jhm.vangastel/Astronomy/links.htm