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PHYS-H-302 Eléments d'optique physique

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PHYS-H-302 - 22 Dec 2009

Première question sur les lentilles :
1) deux approximations utilisées : petits angles
qu'est-ce qu'elle apporte --> la phase dépend pas de l'angle mais que de "d", distance de propa ..
2) pas de diffracton --> on vire les termes quadratiques --> pq ce sont ceux là qui correspondent à la diffractoin ? pcq sans eux on tombe bêtement sur un spectre qui se propage tout bêtemetn .
puis il passe très vite sur la suite : dire que la fonction de transfert est juste une fonction de phase et ça dépend des chemins parcourus dans l'air et dans le verre .. il apsse toutes les pages qui suivent pr en arriver à l'interpréation de cette fonction transfert.
là dessus: petits développements pas trop durs ..
incidence oblique : parler du fait que x0 correspond à un théta et puis continuer sur le fait que ça contient la densité spectrale (intensité) et enchainer sur la page suivante .. Pq ? une hauteur --> un angle -> variable de fourier -> lien immédiat entre variable fourier et x ..
parallèle avec fraunhofer : à longue distance : soruce = delta -> onde sphérique et en une hauteur , on a un angle et la tangente de cet angle = x /z .. et on trouve de noueau rho = kx/z ..
comme aç alalit bien il est passé au dessus de l'aproche rigoureuse et ce qui suit pour arriver au traitement d'image .. il a voulu en deux mots savoir c equ'il se passait et décrire le sactions de filtrage de la page suivante et justifier c equ'on obtient .. ensutie corrélateur optique : attention : si on a un pic (objet reconnu) c'est parce qu'on regarde lr poduit de convolution et pas le champ lui même .. on a pas l'image inversée mais le produit de convo ! (c'était le petit piège de la question ..) je lui avais directement dit ça mais il a un peu voulu me mettre moins à l'aise en posant des questions de ce genre !
Voilà, pas très très compliqué, attention au passage sur la TF, et aussi sur ce petit piège !
Deuxième : Fabry Perot.
En gros, exactement la même chose que ce qui est dit par les autres : attention au -r --> equation de maxwell réversibles, conservation de l'énergie, .. bien dire que réflexion peut être nulle même si r = 0.99 pcq interférenc destructive de Ei et E- !
que représente la gaussienne avec les couleurs : extension du spectre visible sur la fonction d'airy !
Puis ça allait bien : m'a demandé temps de cohérence par rapport à delta (omega) --> TH DE WIENER ..
Pusi petite discussion sur les résolutions, que résolution de FP ets bien supérieure, mais qu'on sait pas utiliser que ça, parce que c'est juste pour des spectres très fins .. dès qu'on veut faire du large on a des superpositions et on voit plus rien !
Voilà !
Bonne chance à tous !

PHYS-H-302 - 26 Jan 2008

Première question: l'interféromètre de Fabry-Pérot
Origine, explications physiques de ce qui se passe (bien comprendre le phénomène de résonance) + l'exemple avec la lumière blanche, l'air, le benzène et l'eau + application du Fabry-Pérot à la spectroscopie.
Deuxième question: théorie de la cohérence partielle - théorème de van Cittert-Zernik + Illustration
Bon alors là, j'avais zappé cette partie du cours...du coup pendant les malheureuses petites minutes de préparation j'ai essayé de comprendre cette matière qui est la plus dur du cours (:s). Vous imaginrez la suite...MAIS comme il est gentil, il pause des questions supplémentaires MAIS toujours sur la cohérence ^^. Moralité, vous bossez tout 😀 (je répète il est sympa et fera tout pour que vous ayez la moyenne si vous faites preuves d'un peu de réflexion 😉 )

PHYS-H-302 - 26 Jan 2008

Premiere question :
Fraunhoffer et l'application a la spectroscopie. J'ai fait une intro Maxwell -> Helmholz -> Fresnel -> Fraunhofer et ensuite il m'a pose des questions plus precises sur le type d'approximation utilisees et sur la spectro.
Deuxieme question :
Van Cittert - Zernike : intro sur la coherence et la formation de franges puis "comment montrer ( experience ) la validite du theoreme ".

PHYS-H-302 - 25 Jan 2008

Lu,
1er question : fresnel
- equation de maxwell (faraday) : dire ce kelle represente, donne un exemple dapplication (l'aimant kon raproche d'un spire cfr Physique generale 1er)
-dire ce qu'implique la contrainte sur les mode de fourrier (pourke le champ E soit solution cette contrainte doit etre respecter tt simplement)
-que represente physiquement A(ro,sigma)exp(irox)exp(isigmax)exp(racine k²-ro²-sigma²) (c une onde plane, c juste kel est ecrite avec le changemetn de variable de fourrier)
- LA TAILLE OBJET>>LAMBDA ( expliquer avec sinc cradinal , la largeur du spectre est significative entre -pi/L et pi/L ou L est la taille de l'objet)
-Interpretation physique de la formule de Fresnel ( expliquer Hyugens en somme)
-Pourquoi une decroissance de l'intensite en 1/r² ==> par conservation de l'énergie
2eme Question : Holographie
-expliquer le principe ==> film photographique (soit le graphe page 1)
-Hologramme d'un objet(slide 87) ==> expliquer le montage (pk une lentille et une pupille, pourquoi un seul laser
-toujours dans hologramme d'un objet==> expliquer les terme de l'equation de Et (bas de la page) ATTENTION au terme de hautes frequences
_ slide 88-89 il adore , ATTENTION A Tc=2pi/deltaw (cfr theoreme de wiener)

PHYS-H-302 - 29 May 2006

1ère question: interférométrie. Il fallait expliquer en quoi consiste l'interférométrie, le problème de la cohérence des faisceaux (p64), puis le haut de la page 65 (expliquer les ondelettes de Huygens, voir de quel point elles viennent: x',y'). Ensuite, interféromètre de Michelson: expliquer le principe, quel theta il faut choisir (très petit) et pq (résolution), voir pq on n'a pas besoin de connaître theta pr étudier l'interférométrie (cf bas de la page 67). Pour finir, l'interféromètre de Sagnac: expliquer qu'en soi, ça set à rien vu qu'il n'y a pas d'interférences, ms que ça sert qd même à calculer la vitesse de rotation (bien piger d'où viennent tous les termes page 72) et voir que ce qu'on mesure pour déterminer la vitesse de rotation, c'est l'intensité à la sortie...
2e question: théorème de van Cittert-Zernike. Il faut lui expliquer le contexte, ce qu'on veut déterminer, à quoi ça sert. puis passer en revue tous les développements mathématiques; pas oublier de préciser que dans le Gamma12(0), le zéro représente un certain tho pour un point symétrique de p1 et p2, bien expliquer le bas de la page 110 (quasi-monochromatique, longueur de cohérence,...) puis interpréter physiquement la conclusion (ce que ça implique si c'est la TF de l'intensité) et expliquer une application, voir de quoi dépend le ||x1 - x2|| (étalement de la TF), ce que ça représente et pourquoi, page 114, c'est pas "pratique" d'avoir un h de 3m (pcq alors il faut une distance d'observation assez grande pour voir les franges, qu'on ne verra pas bien à cause du manque de photons après un tel parcours).
Bon voilà... je crois que j'ai tout dit! il pose autant, voire plus, de questions toutes bêtes que de questions qui demandent de réfléchir. On a 15 minutes de préparation pour chaque question. A part ça, il est sympa et relax, ça déstresse un peu;)
bonne m$$$e à ceux qui doivent encore le passer!
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Salut,
j'ai eu la même chose que Marie...
* pour la première question il a demandé en plus: quelle est la différence entre l'interférométrie normale et holographique et pq on préfère la deuxième (surtout parce que l'interférométrie holographique permet de visualiser le changement de phase alors que la normale juste la phase telle quelle -> parfois on a du mal à en déduire le changement apporté...)
Il a insisté sur comment on mesure la vitesse de rotation avec Sagnac à partir de l'intensité à la sortie...
* pour la deuxième question il a insisté sur l'interpretation de van Cittert-Zernike et sur l'utilité des astuces de l'interféromètre de Michelson-Fizeau...
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Bonjour tout le monde,
pour la postérité, les questions de ce matin (les mêmes pour tout le monde, of course). 15 min de prépa par question. Discussion devant les slides.
La première: faire une synthèse des deux méthodes de spectro vues au cours (donc diffraction par réseaux et FP).
Réseaux:
- Expliquer physiquement la formule de Fresnel (p 20) (superposition d'ondelettes d'Huygens).
- Expliquer physiquement la formule de Fraunhofer (p 21) (loin -> objet =~ source ponctuelle -> une seule ondelette modulé par la TF).
- Si le pas p du réseau diminue (p 27), que se passe-t-il pour le champ? Les ondes planes sont encore plus déviées de l'axe z.
- Pourquoi néglige-t-on les doubles produits dans l'intensité (p 27)? Décalage des sinc >> largeur des sinc.
- Qu'est-ce que la résolution?
- En pratique, quel montage utilise-t-on pour utiliser un réseau? Vu au cours: réseau de réflexion, lentille pour compacter le montage (à distance focale pour avoir la TF).
Fabry-Perot:
- Page 81: principe du FP? Quels sont les champs exactement qui interfèrent dans la cavité? Sans voir le schéma (on est pas au bon slide 🙂 ), dire champ E+ et champ E+(n+1).
- Page 81: comment expliquer qu'en utilisant deux miroirs à 99% de réflexion pour le FP on a parfois transmission totale et réflexion nulle? Cf p 76 "réflexion nulle car..."
- Pourquoi n'utilise-t-on pas toujours le FP qui a une bonne résolution? L'écart entre les ordres donne un intervalle en longueurs d'ondes étudiable très faible. Si le spectre étudié le dépasse, le FP brouille le tout.
La deuxième: expliquer le principe de l'holographie.
- Principe d'une plaque photographique (p 82).
- Expliquer les caractéristiques des trois composantes du champ de sortie lorsqu'on éclaire avec le champ de référence. Pourquoi "Haute fréquence": 3rho -> inclinaison vis-à-vis de l'axe z etc.
- Comment se débarrasser de ce terme HF? Si rho augmente assez, il part en ondes évanescentes.
- Le E2 a un coefficient "module (E1)^2"? Comment s'assurer qu'il ne va pas perturber de trop l'hologramme (cf labo)? En s'assurant qu'il y ait cohérence et en filtrant E1 (cf pupille page 87).
- Qu'est-ce que la cohérence (p 86)?
- Page 87 : quel montage utiliser pour filtrer Er avec la pupille? Mettre une lentille et la pupille dans le plan focal de la lentille. On supprime les HF (on se fiche du facteur de phase quadratique qui accompagne la TF dans le plan focal).
- Page 88: expliquer le lien "temps de cohérence tc" <-> delta omega? Réponse page 109. Expliquer à la page 109 pourquoi on trouve Tc sur le graphe du bas.
- Expliquer en détail la page 89: qu'est-ce qu'on fait, à quoi correspondent les couleurs, etc. Expliquer en détail les bilans d'intensité du bas de la page (qu'est-ce qu'on moyenne avec quoi etc).
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Comme à chaque fois, c'est la même question pour tout le monde :
- Lentilles : expliquer les principes et une application (il ne s'interesse pas aux calculs mais demande ce que chaque terme represente physiquement)
- Holographie :pareil + epliquer le corrélateur (comment ont forme T).
Ce qu'il veut surtout, c'est qu'on montre qu'on a compris.
Y a vraiment pas de stress a avoir.
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Alors on a tous la meme qustions sur la demi-journée. Ici,
-Parler de Fresnel
+qu'est ce que représente physiquement les expon. imaginaire dans
l'expression du bas de la page 5. (une onde plane)
+Justifier l'approximation,
+Pq dit-on qu'il ne faut pas d'onde evanescante avecd fresnel.(sinon, la
condition ne sera pas remplie, et l'approx. parab n'est plus correcte)
+Parler de la page 14.
-Parler de Fabry-Pérot
+Expliquer les coeffs des conditions aux limites,
+Parler de la flaque de Benzène,
+pq ça marche pas avec L=1cm
+appliquation à la spectro
+pq on utilise pas souvent un Fabry-Perot pour faire de la spectro alors que
la résolution est excellente? (parce qu'il faut un spectre assez mince,
sinon on aura faciliment superposition et on vera plus rien)

PHYS-H-302 - 29 May 2006

Ouvrons le bal,
L'exam se passe avec les notes de cours. On entre TOUS ensemble (venez tous à 9h ou 13h) et il prend quelqu'un pour préparer. Les autres attendent dans un local. Il vous demande de lui donner vos GSM car TOUT LE MONDE RECOIT LA MEME QUESTION par demi-jour.
Le principe : 1ere question, preparation 15 min, presentation, 2eme question, preparation 15 min et presentation.
Il m'a demande de décrire les lentilles : principes generaux et expliquer les formules importantes. Parfois il s'arrete pour poser une question specifique (style que represente le terme exponentiel imaginaire - une onde plane). Des qu'il sent que ca va il vous arrete et vous passez a la seconde question (rassurez vous vous ne devez pas faire tout le chapitre).
Ma deuxième question concernait les hologrames, il fallait expliquer l'idee generale et certaines formules.
Pas de surprises donc, l'exam se passe bien si vous savez de quoi vous parlez.
Voila


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