En quoi le montage de Mach–Zehnder diffère-t-il de celui de Michelson ?

Les deux appareils font des interférences à deux ondes, mais Mach–Zehnder a deux bras séparés et deux séparatrices. Il est plus commode de placer l’échantillon dans un seul bras et de relever le signal sur des sorties distinctes, sans retour vers la source.

Pourquoi la période en Δ vaut-elle λ ?

La phase change de 2π lorsque la différence de marche optique croît d’une longueur d’onde ; l’intensité ∝ cos² se répète avec le même pas.

Que se passe-t-il si les amplitudes dans les bras sont inégales ?

Les minimums n’atteignent plus zéro — la visibilité des franges baisse. Ici les amplitudes sont égales, pour laisser une dépendance pure à la phase.

Tient-on compte de la dispersion des traitements de la séparatrice ?

Non. Les cubes et lames réels donnent un déphasage qui dépend de λ ; en lumière large bande, il faut une compensation.

Interféromètre de Mach–Zehnder

Deux rayons, différence de marche Δ ; I ∝ cos²(πΔ/λ) ; schéma et graphe des franges.

Graphiques

À propos du modèle

L’interféromètre de Mach–Zehnder partage un faisceau cohérent par une première séparatrice en deux bras, introduit une différence de marche Δ dans l’un d’eux et recombine les faisceaux sur une seconde séparatrice. À amplitudes égales, I/I_max = cos²(πΔ/λ). Un changement de longueur ou d’indice dans un bras décale la phase en sortie. Contrairement au montage de Michelson, l’échantillon n’est que dans un bras, les sorties sont distinctes et il n’y a pas de retour vers la source. La dispersion des traitements, la polarisation et les vibrations ne sont pas prises en compte.

Public : Optique ondulatoire de licence : interférences à deux ondes, comparaison avec le montage de Michelson.

Notions clés

interféromètre de Mach–Zehnder
différence de marche
interférences
séparatrice
visibilité des franges
cohérence

Comment ça marche

Deux bras et deux séparatrices : une différence de marche Δ dans un bras donne I ∝ cos²(πΔ/λ) à amplitudes égales. À l’écran — schéma et graphe des franges. La topologie convient à un échantillon dans un seul bras, sans retour vers la source.

Formules

I/I_max = cos²(π Δ / λ) (amplitudes équilibrées)

Questions fréquentes

En quoi le montage de Mach–Zehnder diffère-t-il de celui de Michelson ?: Les deux appareils font des interférences à deux ondes, mais Mach–Zehnder a deux bras séparés et deux séparatrices. Il est plus commode de placer l’échantillon dans un seul bras et de relever le signal sur des sorties distinctes, sans retour vers la source.
Pourquoi la période en Δ vaut-elle λ ?: La phase change de 2π lorsque la différence de marche optique croît d’une longueur d’onde ; l’intensité ∝ cos² se répète avec le même pas.
Que se passe-t-il si les amplitudes dans les bras sont inégales ?: Les minimums n’atteignent plus zéro — la visibilité des franges baisse. Ici les amplitudes sont égales, pour laisser une dépendance pure à la phase.
Tient-on compte de la dispersion des traitements de la séparatrice ?: Non. Les cubes et lames réels donnent un déphasage qui dépend de λ ; en lumière large bande, il faut une compensation.

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