WAMDII: wide-angle Michelson Doppler imaging interferometer for Spacelab

A wide-angle Michelson Doppler imaging interferometer (WAMDII) is described that is intended to measure upper atmospheric winds and temperatures from naturally occurring visible region emissions, using Spacelab as a platform. It is an achromatic field-widened instrument, with good thermal stability, that employs four quarterwave phase-stepped images to generate full images of velocity, temperature, and emission rate. For an apparent emission rate of 5 kR and binning into 85 X 105 pixels, the required exposure time is 1 sec. The concept and underlying principles are described, along with some fabrication details for the prototype instrument. The results of laboratory tests and field measurements using auroral emissions are described and discussed

Charles Fabry métrologue

Nous décrivons les deux principaux résultats obtenus par Charles Fabry en métrologie fondamentale. Tout d'abord la mesure du volume d'un cube de quartz a été faite avec Macé de Lépinay, conduisant à une meilleure valeur du rapport du litre au décimètre cube. Le résultat expérimental le plus significatif est probablement la mesure du mètre en longueurs d'onde lumineuses, effectuée au Conservatoire des arts et métiers, quelques années après la première mesure de ce type faite par Albert Michelson avec Jean-René Benoît au Bureau international des poids et mesures à Sèvres. Nous comparons les deux dispositifs expérimentaux et leur exploitation, les résultats et leurs incertitudes. Le très bon accord entre les deux expérimentateurs fut décisif pour convaincre la communauté internationale que la longueur d'onde d'une radiation atomique est un meilleur étalon pour les mesures de longueur que le Prototype international en platine iridié, et conduisit aux deux nouvelles définitions du mètre de 1960 et 1983

Lumière et métrologie

Le rôle de la lumière en métrologie est souligné tant dans ses aspects fondamentaux (définition du mètre rattaché à la définition de la seconde par la vitesse de la lumière dans le vide) que par l'instrumentation optique traditionnelle (goniomètre, lunette autocollimatrice) ou par des développements industriels récents (lasers et interférométrie, règles et cercles optiques). De même que l'électronique a été le nerf de l'instrumentation de mesure dans la première moitié du vingtième siècle, de même l'optique se révèle un outil alliant légèreté, rapidité et précision dans de nombreux domaines de la mesure scientifique et industrielle

Spectrométrie instrumentale

Étude instrumentale de la spectrométrie optique. Les définitions, les grandeurs mises en jeu sont passées en revue dans les deux premiers chapitres. Le troisième chapitre étudie les instruments à fentes et leurs limitations. Le cas des spectromètres à prisme est étudié dans le quatrième chapitre et celui des spectromètres à réseaux dans le cinquième chapitre. La spectrométrie interférentielle est abordée avec l'inlerféromètre et le spectromètre de Fabry et Perot dans le sixième chapitre. Le septième chapitre décrit les principes de la spectrométrie de Fourier. Dans chaque chapitre on établit les relations entre la quantité de lumière acceptée par un spectromètre, définie par son étendue de faisceau, et le pouvoir de résolution que l'instrument permet d'atteindre. Dans le huitième et dernier chapitre, on montre que le pouvoir de resolution théorique de tous les spectromètres optiques peut se résumer en une formule qui traduit le caractère ondulatoire de la lumière, indépendamment des techniques expérimentales mises en oeuvre pour analyser la distribution spectrale de l'énergie dans un faisceau de lumière

SPECTROGRAPHIE PAR GRILLE

On décrit l'utilisation d'une grille codeuse de Girard avec le récepteur photographique. On donne les résultats d'expériences grâce auxquelles ont été obtenues des améliorations du rapport signal sur bruit, de la linéarité de la réponse de la plaque ou du temps de pose. On discute des avantages qu'on peut attendre du procédé en fonction des conditions.The use of a coding Girard grid with a photographic plate is described. Results of experiments are given where the signal to noise ratio and the linearity of response of the plate are improved, or the exposure time reduced. The advantages of this process are discussed for different cases

Étude de la température Doppler dans une décharge toroïdale à l'aide d'un interféromètre Fabry-Perot multicanal

On mesure la température Doppler dans le tore T. A. 2000 avec un interféromètre Fabry-Pérot multicanal [1], [2] qui permet d'enregistrer le profil d'une raie, résolu dans le temps. Il est constitué essentiellement d'un système de 12 miroirs plans annulaires, qui projettent la lumière de 12 bandes spectrales successives de même largeur dλ sur 12 photomultiplicateurs. Les miroirs sont constitués par l'extrémité polie de 12 tubes d'acier introduits les uns dans les autres. On peut reproduire ce miroir multiface par moulage à l'aide d'une résine synthétique. La réplique ainsi obtenue est aluminée. Un système afocal entre l'interféromètre et sa lentille focalisatrice permet de faire varier la largeur (12 dλ) de la bande spectrale étudiée. On étudie, en particulier, la température Doppler de l'hydrogène et de l'hélium neutre et ionisé dans : A) une décharge à fort pourcentage d'hélium ; B) une décharge à fort pourcentage d'hydrogène. Pendant le temps d'observation des raies spectrales (He I 5 015,7 - He II 4 685,7- Hβ 4 860,3 Å), on observe une température des neutres croissant de 1 à 7 eV tandis que l'hélium ionisé est chauffé de 10 à 40 eV. Des mesures sur la raie O V 4 925 montrent, que la température du plasma tend vers une limite de 80 eV (A) et 150 eV (B) respectivement [3]

Rappels d'optique physique : interférences et diffraction

On étudie, dans le cadre de l'approximation de la représentation scalaire de la lumière, les phénomènes d'interférence à deux ondes, en rappelant les valeurs des paramètres principaux qui régissent ces phénomènes : interfrange, facteur de visibilité, influences des dimensions de la source, de son domaine spectral. Les interférences à ondes multiples sont vues dans les exemples du réseau et de l'interféromètre de Fabry et Perot. La diffraction par une pupille et sa représentation mathématique, le rôle de la transformation de Fourier en optique cohérente sont présentés dans la dernière partie