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Article : Le battement sonore des ondes optiques dans un interféromètre de Michelson

Matthias Büchner et Jean-Philippe Loisel

Un interféromètre optique Michelson est utilisé pour créer des battements entre ondes optiques. Ces battements optiques sont transformés en ondes sonores permettant de percevoir autrement le phénomène d’interférence. Ce dispositif décrit dans l’article peut être prêté aux établissements scolaires.

L’interféromètre optique Michelson est un instrument fréquemment utilisé dans la recherche et dans l’enseignement. De nombreux élèves ont déjà été confrontés à la notion de parcours optique et ont observé des franges d’interférences.

Notre étude est centrée sur la modification des parcours optiques en temps, i.e. la phase d’une onde lumineuse est changée en fonction du temps : Les franges d’interférences défilent. En plaçant un photo-détecteur sur une sortie de l’interféromètre, son signal électrique varie en temps.

L’originalité de notre approche est de rendre audible cette variation grâce à un simple haut-parleur, et d’engager notre ouïe comme sens principal d’analyse. Nous avons monté plusieurs expériences permettant d’illustrer acoustiquement la sensibilité en phase d’un interféromètre Michelson. La non-linéarité du signal interférométrique en fonction du déphasage est mise en évidence. L’ouïe est ainsi devenue l’instrument permettant d’analyser la variation en temps de la phase de l’onde lumineuse !

Ce dispositif, la théorie et les expériences avec des fichiers « sons » sont décrits dans le journal American Journal of Physics, American Association of Physics Teachers, 2020, 88 (8), pp.612-616. ⟨10.1119/10.0001208⟩, et cet article est disponible sur HAL.

Le dispositif peut être emprunté sur demande par les enseignants. La demande est à faire auprès de M. Büchner ou J. P. Loisel.