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Interféromètre de Michelson – mesurer une longueur d'onde, tester l'éther

PhysiqueOptique16–17 ansLaboratoire virtuel

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Déplacez un miroir et comptez les franges circulaires qui passent au centre de l'écran : Δd = Nλ/2 donne la longueur d'onde d'un laser, même inconnu. Un autre écran fait tourner l'appareil de Michelson et Morley dans un supposé vent d'éther et compare le déplacement de franges prévu par la physique classique au résultat nul.

Leçon : Interféromètre de Michelson, mesure de la longueur d'onde par comptage de franges, expérience de Michelson et Morley, constance de la vitesse de la lumière

Ce qu’elle montre

Un interféromètre de Michelson sépare un faisceau en deux, envoie chaque partie sur un miroir, puis les réunit. Déplacer un miroir de Δd change le chemin de 2Δd : une frange passe donc pour chaque λ/2 de déplacement, et Δd = Nλ/2. En 1887, Michelson et Morley ont fait tourner un tel instrument dans le supposé vent d'éther. Ils attendaient un déplacement d'environ 0,4 frange, mais ont trouvé moins d'un vingtième de cette valeur. Le résultat ne laissait pas de place à un vent d'éther, et la relativité restreinte a ensuite posé que la lumière a la même vitesse pour tout observateur.

Mode d’emploi

Dans Compter les franges, choisissez Source de lumière, Franges à compter et Vitesse, puis appuyez sur Déplacer le miroir. Le miroir s'arrête à ce compte et la mesure va dans le tableau. Calculez λ = 2Δd/N. Mesurez ensuite le Laser X. Dans Michelson–Morley, réglez Chemin optique L et Vitesse du vent d'éther v, puis appuyez sur Tourner. La courbe pointillée est la prévision et les points sont les lectures. Le tableau donne la limite supérieure de la vitesse du vent.

Paramètres modifiables

  • Écran Compter les franges, Michelson–Morley
  • Source de lumière Laser rouge, Laser vert, Laser violet, Laser X
  • Franges à compter 20–300
  • Chemin optique L 1,2–11 m
  • Vitesse du vent d'éther v 5–60 km/s

Questions à explorer

  1. De combien le miroir se déplace-t-il pour 100 franges de lumière rouge, et quelle longueur d'onde cela donne-t-il ?
  2. Quelle longueur d'onde mesurez-vous pour le Laser X, et comment compter plus de franges change-t-il l'incertitude ?
  3. Quel déplacement la physique classique prévoit-elle pour L = 11 m et v = 30 km/s, et que montrent les lectures ?

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