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Principio instrumental

Nivel : M1
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prérequis Requisitos previos

Principio del interferómetro de Michelson, transformada de Fourier.

-> Objetivos

Explicitar por qué se le dice de Fourier a un interferómetro

Interferencias de 2 ondas

Se denota d y f respectivamente, a la diferencia y el desfase de camino entre 2 haces monocromáticos de luz que interfieren en el infinito. c :
f d ---- = -- 2p c
A partir de ahora se denotara, en función del numero de onda:
f = 2psd
Como provienen de la misma fuente, los haces son coherentes. Sus amplitudes se sumarán. Ello se escribe en notación compleja como:
A = A1 + A2 = A0 (1 + exp if)

Interferograma

Dada una diferencia de camino de d entre los 2 espejos, la intensidad difractada sobre el eje (es decir dentro del anillo central) constituye el interferograma. En luz monocromática de numero de onda s , la señal de interferencia, para una diferencia de camino d , se escribe:
2 I (d) = |A | = I0 (1 + cos 2psd)
Las unidades empleadas típicamente son los números de onda en cm-1 y la diferencia de camino en cm. El periodo espacial del interferograma es 1/s , es decir simplemente el tamaño de onda c .

Interferencias y transformada de Fourier

Imaginamos una fuente de luz no monocromática, con una densidad espectral F(s) , en la banda espectral [s1,s2] . Su interferograma vale:
integral s2 I (d) = F (s) [1 + cos 2psd] ds s1
Sin coherencia temporal entre los colores, se suma las intensidades espectrales: F=dI /ds . La parte modulada del interferograma (es decir la que depende de la diferencia de camino d ) corresponde a la parte real de la Transformada de Fourier (TF a partir de ahora) de la densidad espectral:
{ } ' integral s2 I(d) = Re F (s) exp(i2psd) ds -~ Re {TF(F (s))} s1
En realidad, el interferograma realiza la TF de la distribución espectral de la fuente de luz. Asi, el espectro se consigue tomando la TF inversa del interferograma:
- 1 F (s) -~ TF {I (d)}
Como esta ultima etapa consiste únicamente en un calculo, se requiere potencia de computación. Así, el desarrollo de los espectros de transformada de Fourier fue paralelo al de los ordenadores.
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