FR2914068A3

FR2914068A3 - Interferometre lineaire a ondes stationnaires

Info

Publication number: FR2914068A3
Application number: FR0702078A
Authority: FR
Inventors: Emile-Henri Leger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-09-26
Anticipated expiration: 2013-03-22
Also published as: FR2914068B3

Abstract

L'innovation concerne un dispositif pour détecter l'orientation et mesurer, au premier ordre en (beta = v C), la vitesse (v) de l'état de mouvement de la Terre au sein de l'univers, par référence à l'orientation et à la vitesse (C) de l'état de mouvement d'une propagation électromagnétique.Il comporte, un laser (1) source du rayon lumineux (2), un séparateur (3), un réflecteur (6), et un moyen d'observation et de mesure (9). Il consiste à observer par interférométrie et à analyser l'évolution, fonction de (v) et de (d), de la composition d'ondes stationnaires lumineuses comprise entre le séparateur (3) et le réflecteur (6) distants de (d).Le dispositif selon ['innovation est particulièrement destiné aux mesures d'orientation et de vitesse dans les domaines de l'astronomie et de l'astrophysique.

Description

La présente innovation concerne un dispositif pour détecter l'orientation

et mesurer la vitesse (v) de l'état de mouvement de la Terre au sein de l'univers, par référence à l'orientation et à la vitesse (C) de l'état de mouvement d'une propagation électromagnétique; les orientations sont rapportée a un référentiel Terrestre constitué par un trièdre XOYZ et la vitesse (v) est mesurée par référence à la vitesse C, au premier ordre selon la relation f v:C. Les différents dispositifs d'interférométrie traditionnelle utilisés jusqu'alors, à cette fin, n'ont pas permis d'obtenir des résultats satisfaisants compte tenu de leur faible sensibilité, dite du second ordre en fit' et de certaines contraintes de mise en oeutTe.

Le présent dispositif innovant est caractérisé en ce qu'il consiste à observer par interférométrie et à ana] - ser l'évolution, en fonction de (v) et de (d), d'une composition d'ondes stationnaires lumineuses comprise entre deux points, distants de (d), le point de réflexion, commun aux deux propagations, et le point d'observation, ce qui permet, sous un faible encombrement, d'obtenir une sensibilité au premier ordre en (3 et de remédier ainsi aux inconvénients des dispositifs d'interférométrie utilisés jusqu'alors. Il comporte à cet effet, selon une première caractéristique, un générateur comme source d'un rayon lumineux qui se dirige vers un réflecteur en traversant sur son passage un séparateur qui séparer ce rayon en deux parties d'égale amplitude dont rune continue vers le réflecteur et l'autre est renvoyée vers le moyen d'observation. Le rayon qui à continué vers le réflecteur se réfléchi sur celui-ci et revient ainsi vers le séparateur au niveau duquel il est renvoyé vers le moyen d'observation; c'est alors sur celui-ci que sont observées les franges formées, au niveau du séparateur, par l'interaction des deux rayons lumineux présents dans la composition d'ondes stationnaires comprise entre le réflecteur, qui constitue le point de référence commun aux deux propagations, et le séparateur.

Il comporte, en addition. un moyen de translation du réflecteur pour permettre de faire varier la distance entre le séparateur et le réflecteur et un moyen de contrôle de cette variation de distance. Selon des modes particuliers de réalisation: - Le générateur peut être constitue par un laser hélium néon.

Ce laser peut être un laser stabilisé. - Le séparateur peut être constitué par une lame plane séparatrice. Le séparateur peut être constitué par un cube séparateur. - Le réflecteur peut être constitué par un miroir plan. Le réflecteur peut être constitué par un prisme droit. - Le moyen d'observation peut être constitué par un écran. pour observer les franges. Le moyen d'observation peut être constitué par un compteur de franges. -Le moyen de translation peut être constitué par un moyen mécanique existant. Le moyen de contrôle de translation peut être constitué par le moyen d'auto contrôle du moyen de translation existant.

Le moyen de contrôle peut être constitué par un interféromètre, à deux branches parallèles, l'une de longueur fixe, '!'autre de longueur variable assujettie au mouvement de translation du réflecteur (5). Les dessins annexés illustrent ce dispositif innovant: La figure 1 représente, en diagramme synoptique, les différents éléments qui constituent le coeur du dispositif. La figure 2 reprend les éléments de la figure 1, et elle la complète, en diagramme synoptique, par les éléments du moyen de translation et du moyen de contrôle de translation.

Par référence à la figure 1, le générateur (1), constitué par un laser, délivre un signal périodique de la forme A Ace cos. 2rt(t T) qui se propage sous la forme d'un rayon lumineux (2) vers le réflecteur (6) qu'Il atteint après avoir rencontré le séparateur (3). Celui-ci à pour fonction de diviser le rayon incident (2). issu du générateur (1) en deux parties d'égale amplitude dont l'une (5) se dirige vers le réflecteur (6) et l'autre (4) est envoyée vers le fmoyen d'observation (9). Lorsque le rayon lumineux (5) atteint le réflecteur (6) il est réfléchi, selon (7). vers le séparateur (3) qui le renvoie alors, selon (8), \,ers le moyen d'observation (9) et test sur ce dernier que seront observées, ou comptées. les franges formées au niveau du séparateur (3) par l'interférence des rayons (5) et (7).

En fait ce que l'on observe en (9) correspond à la situation, au niveau du séparateur (3). de la composition d'ondes stationnaires formées sur la longueur (d) comprise entre le séparateur (3) et le réflecteur (6), par le rayon incident (5), et le rayon réfléchi (7) qui se propagent en sens inverses l'un de l'autre, vers et depuis le réflecteur (6). Celui-ci constitue l'origine de la composition d'ondes stationnaires dont le présent dispositif permet d'observer et de mesurer l'évolution en fonction de (y) et de (d). Dans la forme de réalisation selon la figure 2, le réflecteur (6) est monté sur un support (10) sur lequel il peut être déplacé par le moyen de translation (Il). Le générateur (1), le séparateur (3), le support (10) du réflecteur (6), le moyen d'observation (9) et le moyen de contrôle de translation (12), sont solidaires d'un bâti rigide orienté dans le sens de (v). Cela permet par une translation (Ad) du réflecteur (6) sur son support (10) de faire varier la distance (d) entre le séparateur (3) et le réflecteur (6). Le moyen de contrôle (12) permet de connaître avec précision la valeur de la translation (\d).du réflecteur (6). A titre d'exemple non limitatif le bâti rigide aura des dimensions de l'ordre d'un mètre et demi pour la longueur, d'un demi mètre pour la largeur, et le poids de l'ensemble du dispositif sera inférieur à dix kilogrammes, ce qui permettra de le monter sur une table équatoriale aisément transportable. La présentation du mode opératoire et des applications, industrielles ou scientifiques de ce dispositif, implique de présenter au préalable sa source d'information, à savoir la composition d'ondes stationnaires qui se forme, entre le séparateur (3) et le réflecteur (6), afin de mettre en lumière ses particularités. Ainsi: En règle générale. le signal sinusoïdal Y - A0 cos. 27 (t T), délivré par le générateur (1), animé d'une vitesse (y), se propage omni directionnellement avec une longueur d'onde î. - %.p CT lorsque (v) = 0 et, lorsque (y) est différent de zéro, avec un longueur d'onde 2.a - Xo (1-h) pour une propagation vers l'avant dans le sens de (v), ou Î~,i û s, o (1-, (3) pour une propagation vers l'arrière, en sens inverse de (v). Compte tenu de cela, nous ayons à considérer les deux configurations de phases afférentes aux propagations (5) et (7) qui ont un point commun au niveau du réflecteur (6). et dont nous observerons l'évolution au niveau du séparateur (3) en fonction de la distance de propagation ttt, = d (1 (1-"i3)f parcourue par la propagation réfléchie entre le réflecteur (5) et le séparateur (2). 1_;n posant cos. 271 (t I') cos. ((nt) puis, 27td ' 2, 0 k, d'où: 2rtdp 2äa ka et 2itd 1, î,, = k;• il vient: Ya 10 cos. (o)t-- ka).et, Yi = 0 cos. (cot - k;). C'est donc la composition stationnaire de ces deux propagations. Ya vers le réflecteur (6) et Yi depuis le réflecteur (6), soit Ya + Yi que nous observerons au niveau du séparateur (3) via le reiiviir sur L moyen d'observation (9). iüüi de simplifier récriture et la présentation, nous pouvons (sous réserve d'en tenir compte si nous désirons améliorer la précision des mesures) considérer que les propagations Ya et Yi ont la même amplitude (A)

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et négliger, le déphasage (constant) au niveau du réflecteur (6) ainsi que les termes du second ordre en (3z: ce qui conduit à la relation: Ya +Y i = 2A cos. [rot ((kpd) (1-p))1 cos [kd (1-[j)] = 2A cos. [cot+ (kpd)] cos [kd - kj3d)]. Nous avons là une composition d'ondes stationnaires de pulsation cot, dont la phase glisse en fonction de k Pd et dont les nœuds et les ventres se répartissent dans l'intervalle d (1-(3). En considérant k(3d, nous avons: k(3d = 27r(3d '2,0 2ir(3N avec N = d !2ä0 En s'appuyant sur la source d'informations que constitue la composition d'ondes stationnaires, le dispositif innovant nous permet de détecter et de mesure l'orientation et la vitesse (v) de l'état de mouvement de la Terre au sein de l'univers.

Il nous permet d'obtenir une première information par l'observation du glissement des franges, selon fN, sur le dispositif d'observation (9) et par la relation [3 = v C nous avons ainsi une information sur la variation de (v), c'est à dire une information sur la variation de la vitesse de l'état de mouvement de la Terre telle que nous la percevons en fonction de l'orientation de notre référentiel. A titre d'exemple, pour, une distance d 32 cm et une longueur d'onde 2 0 632.8 nm le nombre N de franges est voisin de 106 ce qui donne un glissement de 10 franges pour une variation de (v) de 3 Km - s, avec C = 3 105 Km/ s. Il nous permet d'obtenir une seconde information si nous déplaçons le réflecteur (6) sur une distance (Ad), par rapport au séparateur (3), ce qui correspond à une distance de propagation (Adp). En comptant alors le nombre N2 de franges qui défilent sur le moyen d'observation (9), et en le comparant ensuite avec le nombre de franges N1 qui correspond a NI = NAd, nous obtenons: N2 - Ni AN = (3N1, d'où [3 _ AN Nl. A titre d'exemple, un déplacement (Ad) de 10 Lm permet de disposer de 3 10` franges et ainsi d'un AN de 3 franges pour une valeur de y = 3 Km s.

Ces deux informations sont importantes et nécessaires, mais elles sont néanmoins incomplètes en ce qu'elles ne nous donnent pas l'orientation de l'état de mouvement de notre référentiel et par là même, celui de la Terre. Avant d'aborder la procédure qui permettra de déterminer cette orientation il convient de préciser, au préalable, le sens r accordé ici aux notions d'état de mouvement, de vitesse et d'orientation.

La physique considère habituellement, semble-t-il, la vitesse comme une grandeur vectorielle. Cela me parait constituer un raccourci susceptible de prêter à confusion. En fait je considère que la vitesse s'exprime par un nombre, une grandeur scalaire, dont la valeur correspond à l'amplitude du vecteur (défini par son amplitude et son orientation) qui caractérise l'état de mouvement d'un élément. Dans la mesure ou nous nous attachons à mesurer l'orientation et la vitesse (v), de l'état de mouvement de la "Terre par référence à l'orientation et à la vitesse (C) de propagation des ondes nous devons prendre en compte les deux vecteurs caractéristiques: celui de l'état de mouvement de la Terre et celui de l'état de Mouvement de la propagation. Compte tenu de cela, la validation des informations afférentes, à la variation de 40 (v) et à la valeur de M. passe par l'exigence d'avoir ces deux vecteurs colinéaires où, a défaut, de connaître l'orientation de chacun d'eux. A titre d'exemples non limitatifs, deux procédures d'utilisation de ce dispositif innovant peuvent être appliquées pour déterminer ces orientations, en fait l'orientation de l'état de mouvement de la Terre puisque nous sommes libre de choisir l'orientation du 45 rayon lumineux. La première consiste à utiliser, conjointement, trois dispositifs disposés chacun selon un axe d'un trièdre XOYZ, et de déterminer, en fonction de la valeur de (v) obtenue avec chacun d'eux, l'orientation du vecteur correspondant à l'état de mouvement de ce

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trièdre. Nous pouvons alors orienter le rayon lumineux de façon à ce que les deux vecteurs soient colinéaires et obtenir ainsi la validation de la valeur de (v). La seconde consiste à utiliser le montage sur une table méridienne et à déterminer par une exploration directionnelle, en condition de v = constante, l'orientation la plus favorable, c'est-à-dire celle qui permet d'observer conjointement, en fonction de l'orientation de la table méridienne, le point d'inversion de la variation de (v), et une valeur maximum pour (v). Celle-ci correspond alors à la valeur validée de (v). Ce dispositif ti t ~.e Fte. est particulièrement destiné à être utilisé li tïe pour tcs mesures de vitesses et d'orientartion dans les domaines de l'astronomie et de l'astrophysique.

Cependant, eu dispositif est essentiellement un outil et son devenir, comme celui de chaque outil, reste ouvert pour toute autre application spécifique ou insoupçonnée, en toute liberté...

Claims

REVENDICATIONS

1) Dispositif pour détecter et mesurer l'orientation et la vitesse (y) de l'état de mouvement de la Terre au sein de l'univers, par référence à l'orientation et à la vitesse (C) de l'état de mouvement d'une propagation électromagnétique, caractérisé en ce qu'il consiste à observer par interférométrie et à analyser l'évolution, en fonction de (v) et de (d), d'une composition d'ondes stationnaires lumineuses comprise entre deux points, distants de (d), à savoir le point de réflexion, commun aux deux propagations, et le point de formation des franges situé au niveau du séparateur et qu'il comporte pour ce faire, un générateur (1) qui constitue la source du radon lumineux (2), un séparateur(3) qui divise le rayon (2) en deux rayons (4) et (5) de même amplitude, un réflecteur (6) monté sur un support (10) et qui renvoi le rayon (7) en direction du séparateur (3), un moyen d'observation (9), un moyen de translation (t ) qui permet de déplacer le réflecteur (6) et un moyen de contrôle de la translation.(12).

2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le générateur (1) peut être constitué par un laser hélium néon.

3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le séparateur (3) sur lequel se situe le point ,le formation des franges, peut être constitué par une lame plane séparatrice.

4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le séparateur (3) peut être constitué par un cube séparateur.

5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réflecteur (6) peut être constitué par un miroir plan.

6) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le réflecteur (6) peut - être constitué par un prisme droit.

7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de contrôle de translation (12) peut être constitué par un interféromètre, à deux branches parallèles, l'une de longueur fixe, l'autre de longueur variable assujettie au mouvement de translation du réflecteur (6).

8) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen d'observation peut être constitué par un écran sur lequel seront observées les franges formées au niveau du séparateur (3) par l'interférence des rayons (5) et (7) qui forment la composition d'ondes stationnaires lumineuses comprise entre le séparateur (3) et le réflecteur (6).

9) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que le moyen d'observation peut être constitué par un compteur de franges.