CARE

CB’ se calcule par la relation qui exprime l'égalité des chemins optiques (AA’) et(PB7r:

ne = (n — « rad n) (e + C B,

, «egradn GS n—agradn Si « est très petit, z grad n est négligeable devant n; si BB’ est très petit, A’C est égal à AB —%, et OA est le rayon de courbure du faisceau donné par la relation :

1 grad n

Le faisceau est dévié suivant un cercle de 50 m de rayon si le gradient atteint 20 franges par cm, soit un gradient de 0,0002 par em (1).

La déviation s pour un tunnel de 4 cm d'épaisseur et pour une distance / du tunnel au diaphragme de 3 m est de :

e 3x<4.102 R — 50.107 — — 0,24 cm.

om ——

(1) Voir calcul, page 93.

ete =

Comme le dédoublement des images I;, L, I;, pour la prise d’interférogrammes d'ailes d'avions n’est que de 5 à 6 mm, le diamètre d'un diaphragme circulaire ne peut dépasser 5 mm; nous avons utilisé des diamètres de 2 à 3 mm qui arrêtent donc la totalité des rayons qui ont subi cette déviation de 2,4 mm; on constate bien, sur les interférogrammes d’aile d'avion que le lecteur trouvera à la fin de cet ouvrage, que les franges disparaissent pour des gradients de 20 franges par cm, et sont remplacées par une tache grisâtre, dont la densité photographique est la même que celle de l'aile et des parois du tunnel dédoublées, qui elles CR aussi, ne sont éclairées que par un seul des deux faisceaux interférents (1).

Il y a donc intérêt à utiliser des diaphragmes de S$ À grandes dimensions pour éviter cette disparition des franges, la largeur maxima de ces diaphragmes étant celle du dédoublement des images, la hauteur n'étant limitée que par l'introduction de lumières parasites. La distance entre deux images I, et L,, I et I, est proportionnelle au dédoublement A des faisceaux interférents; on l’augmentera donc en augmentant le dédoublement À qui croît avec à et est maximum pour i— 50°, mais ceci diminue un peu la largeur du champ utilisable. On peut aussi rapprocher le tunnel du diaphragme en plaçant l'objectif en avant de l’interféromètre et en éloignant la source S, la distance entre deux images I, et I, est alors égale à A (soit 10 à 13 mm dans nos expériences contre > à 6 mm prétédemment); mais on est limité dans cette voie si l’on veut éviter : 1° des corrections rendues nécessaires par la rapide convergence du faisceau qui traverse le tunnel; 2° la diminution du champ utilisable.

Cependant pour des tunnels de plus forte épaisseur et pour des régimes supersoniques, cette déviation de la lumière pourrait devenir gênante. L'emploi d'un interféromètre de Mac à séparateurs semi-argentés peut offrir une solution, car la série des images I, L,, L, se réduit alors pratiquement à une seule image par suite de l’affaiblissement des images I, et I, : Considérons (fig. 23) un rayon SA tombant sur la face d'entrée du premier séparateur; il se réfléchit sur la semi-argenture en AS’, traverse la lame en AA,, se réfléchit en A; A, et ressort en AS. Ce rayon A,S’, est sensiblement moins intense que le rayon AS’, car il a traversé deux fois la semi-argenture et s’est réfléchi en A, (le coefficient de réflexion pour i— 45° est de 0,1). Les autres lumières parasites sont encore plus affaiblies; par conséquent, les images L,, 1, sont très affaiblies et il n’est pas nécessaire de séparer ces images pour éliminer la lumière parasite; la déviation de la lumière par l’écoulement n’est plus limitée au niveau de l’image I, que par les dimensions de l'objectif photographique, ce qui représente une déviation considérable. Cette méthode, outre la facilité de calculs de réduction propre aux interféromètres à faisceaux séparés, a l'avantage : 1° de

(1) Cette déviation des rayons à droite et à gauche d'un obstacle peut donner par la méthode des ombres un véritable dédoublement de l’image de l'obstacle. Voir SaxTox, page 53 et fig. 28 de l'ouvrage déjà cité.

es

permettre d'opérer en lumière parallèle; 2° de diminuer d'environ trois fois les perles de lumière et de permettre d'atteindre pour l’image I la dimension de l’objectil photographique; d’où une diminution notable des temps de pose. Le cliché en lumière dichromatique s'obtient alors par l'emploi d’une deuxième source placée au voisinage de la première.

Une autre solution est offerte par la combinaison de la méthode strioscopique allemande avec diaphragme à grille, et de la méthode interféromélrique en lumière convergente avec séparation des images 1,, L, L:. Il suffit, en effet, de disposer une deuxième source S’ au voisinage de S, de manière à former une série d'images [’;, l, [’,;, distinctes des précédentes, et d'appliquer à la plus lumineuse de ces images ia méthode du diaphragme à grille; la présence des autres images ne saurait être un inconvénient (d’ailleurs elle sont sensiblement moins intenses). Les intégralions se feront, bien entendu, à partir de régions connues par interférogrammes et, par conséquent, le long de parcours minimums. Cette méthode est peu

+) 0 B sensible aux vibrations, parce qu'elle est utilisée pour de

Fig. 24. — Courbure des 0rtes déviations et, de plus, un contrôle est possible, car

rayons dans l'écoulement l'intégration peut presque toujours se faire dans les deux sens.

Sur quel plan de l’écoulement doit-on mettre au point l’appareil pholographique ? Cette question pourrait se poser si l’on devait étudier des écoulements de grande épaisseur. Considérons (fig. 24) un rayon pénétrant en A et ressorlant en B en l’absence d'écoulement; pendant lécoulement, ce rayon suit une trajectoire circulaire si cette déviation est assez pelite pour que le gradient de densité n’ait pas varié. La tangente en B’, point où ce rayon sort de l'écoulement, coupe AB en O: comme les dévialions sont toujours petites OB’—OB — AO, et le point O, d'où paraît provenir le rayon dévié, se trouve dans le plan de symétrie du tunnel.

La nécessité d'une forte ventilation autour de l'intérféromètre.

Lorsque la distance des deux miroirs de l’interféromètre différentiel est suffisamment grande, on constate que même en l'absence. d'écoulement les franges éprouvent des déformations continuelles. Si l'on met la main dans le champ de l’interféromètre, on constate un trouble plus accentué autour de la main; si l'on met une plaque métallique chauffée légèrement sur un bec Bunsen, et placée parallèlement aux rayons interférents, on constate que les franges se resserrent rapidement au contact de la plaque et lui deviennent parallèles : le phénomène est donc dû à la chaleur qui diminue la densité de lair. Pour remédier à cet inconvénient, certains expérimentaleurs (4) ont élé conduits à protéger l'ensemble des rayons contre les courants d’air extérieurs. Ce procédé est encombrant et ne facilite pas les réglages, nous lui avons préféré un procédé

(1) H. ScuarDix. Forschungsheft, 367, Juillet-Août, 1934.

en

plus pratique qui a donné de bons résultats, comme le montrent nos photographies de franges en l’absence d'écoulement : une forte ventilation autour de l’interféromètre assurée, soit par l’action d’un ventilateur, soit par la construction d’un éjecteur aspirateur placé à la sortie du tunnel et fonctionnant par l'écoulement de l’air du tunnel (1). L'air se trouve alors brassé et les tempé-. ratures sont égalisées sans que la pression de l'air soit appréciablement modifiée : la formule de SainT-VENANT montre, en effet, que pour les faibles vitesses que l’air atteint dans cette ventilation, les variations de pression et de densité sont extrêmement faibles.

Les faisceaux interférents d’un interféromètre à faisceaux séparés étant très distants, il est possible que ce procédé soit insuffisant, on devrait alors protéger l’interféromètre par une enveloppe et recourir à une ventilation en circuit fermé beaucoup plus efficace, car on brasse un air déjà travaillé et homogène. Ce procédé a permis, dans certains cas, d'améliorer la qualité des images des grands instruments d'optique (télescopes).

La localisation et l’orientation des franges en l’absence d’écoulement.

Si la source lumineuse est de très faible diamètre apparent, les franges ne sont pas localisées et on peut les voir sur le verre dépoli d’un appareil pholographique placé à la sortie de l’interféromètre, quelle que soit la mise au point de Fappareil; si la source est étendue, les franges se localisent dans un plan bien délerminé sur lequel on doit régler l'appareil pour les apercevoir. D'autre part, si l'on emploie une source étendue (ce que le manque de lumière peut rendre nécessaire), les franges se localisent dans le tunnel pendant l’écoulement; il est donc nécessaire de les localiser dans le tunnel avant l’écoulement, pour ne pas avoir à changer la mise au point de l’appareil photographique. (On est conduit, de plus, à prendre un cliché en l’absence d'écoulement, afin de tenir compte des imperfections optiques des miroirs et surtout des glaces). Celle obligation s'impose d’ailleurs pour une autre raison; une photographie de franges n’a, en effet, aucune utilité, si l’on ne sait à quels points de l’écoulement elles correspondent : un rayon passant en un point À de l'écoulement, et qui traverse en A’ le plan de localisation des franges, a son état d’interférence donné par la position de A’ dans le champ de franges; la correspondance entre les points A et A’ la plus simple est la coïncidence de ces deux points, qui a lieu lorsque le plan de localisation des franges coïncide avec le plan de l’écoulement, et l’état d’interférence en un point de l'écoulement, repéré par rapport au profil et aux bords du tunnel, est alors donné directement par sa position dans le champ de franges. On localisera les franges dans le tunnel pour l'obtention d’un cliché en l'absence d'écoulement (cliché destiné à la correction des erreurs dues aux défauts optiques des miroirs et des glaces), car ce qui importe dans ce cas, ce n’est pas de connaître l'emplacement d'un

(1) Fig. 19.

ES

point B où se trouve une imperfection d’un miroir (ce que l’on peut connaître en localisant les franges sur ce miroir), mais simplement de connaître la trace B’ du rayon issu de B dans le plan de l’écoulement où se trouvent les franges, afin qu'on puisse comparer les états d’interférence en B’ avant et pendant l’écoulement; le point B’ sera alors repéré sans difficulté par rapport au profil et aux bor # du tunnel et son état d’interférence donné par sa ‘ postes dans le champ de franges.

L'expérience montre que si on localise les franges dans le plan de l’écoulement, leur orientation et leur intervalle sont déterminés; l’essai d’une glace permet de voir si l’intervalle des franges est suffisamment pelit pour que le cliché de repos comporte de nombreuses franges (1); on sélectionne ainsi les meilleures glaces et l’on oriente les franges par la rotalion d’une des lames de JAMIN dans son barillet et autour de son axe de révolution. Ceci est d’ailleurs assez long, car après chaque rotation d’une lame de JAMIN, il faut à nouveau régler l’interféromètre et localiser les franges dans le plan de l'écoulement; mais ces opérations sont indispensables pour l'identification des franges dans les couloirs latéraux : cette identification est, en effet, obtenue par lemploi d'une lumière dichromatique provoquant un estompage régulier des franges (phénomène de battements), qui ne peuvent donc être reconnues que si elles sont assez nombreuses, et comme les couloirs latéraux du tunnel n’ont que 10 mm de large, les franges ne peuvent y être nombreuses que: 1° si elles sont grossièrement perpendiculaires aux couloirs, ce que l’on peut toujours oblenir en l’absence d'écoulement et généralement pendant l'écoulement; 29 si leur intervalle est suffisamment petit.

La construction de l’interféromètre différentiel. — La recherche de la frange centrale.

Cette construction a pour but d'obtenir une recherche el un réglage rapides et simples des franges, el une fois celles-ci obtenues, d'assurer le maintien de ce réglage et la stabilité des franges malgré les vibrations. La méthode de recherche et de réglage des franges est basée sur le fait suivant (précédemment. démontré au paragraphe : Comparaison des disposilifs interférentiels. Stabilité des franges de ces dispositifs) : La rotation d’un miroir autour d’un axe perpendiculaire au plan d'incidence de la lumière déplace les franges sans changer leur intervalle, ni leur orientation; la rotation d’un miroir autour d’un axe perpendiculaire au précédent et dans le plan de ce miroir, fait tourner les franges, change leur intervalle et leur plan de localisation.

Donc, après avoir donné aux miroirs un parallélisme approximatif, on recherche les franges en lumière monochromalique (lampe à vapeur de mercure, lampe au sodium); si les miroirs ne sont pas argentés, elles apparaissent en plaçant l’œil à la sortie du second miroir; s'ils sont argentés, il faut placer

(1) Ce qui augmente la précision des mesures et facilite le tracé des courbes de déplacement des franges. (Voir, Chapitre V).