Détermination de laccélération de la pesanteur dans les locaux de
e BRGM a effectué des déterminations de la valeur de l'accélération de la pesanteur (g) dans les locaux de la société GE Sensing à Labège (Haute-Garonne) en
Variation du champ de pesanteur
Accélération de la pesanteur = Gravité +Accélération centrifuge. Gravité = Attraction newtonnienne de l'ensemble des masses de la Terre.
Détermination de laccélération de la pesanteur pour la balance du
l'accélération de la pesanteur g et de son transfert. Le présent article résume les travaux fixe par rapport à la croûte terrestre si bien que la posi-.
Mesure de laccélération de la pesanteur terrestre
MT7 - Mesure de l'accélération de la pesanteur terrestre. Mesure de l'accélération de la pesanteur terrestre. Note sur les critères d'évaluation : la
Exp09 - Pendules mecaniques.pdf
Ce pendule physique sera utilisé pour déterminer l'accélération de la pesanteur g. 2. Principe général de l'expérience. 2.1) Equations du mouvement d'un pendule.
Comprendre TP Le champ de pesanteur Champ et forces Objectifs
l'accélération de la pesanteur. I- Période d'un pendule simple accélération de pesanteur. Il s'agit en fait du champ de pesanteur terrestre.
1. Mouvement dun projectile dans le champ de pesanteur uniforme
On étudie le mouvement du projectile dans le référentiel terrestre qu'on L'accélération d'un système en chute libre est égale au vecteur champ de ...
PESANTEUR
d'une masse par une accélération : constitution de l'écorce terrestre dans un domaine qui prolonge en ... Mesure de l'accélération de pesanteur g.
PhD-Thesis T. Petelski
mi`ere est un gravim`etre qui mesurera l'accélération de la pesanteur terrestre g avec une gravimeter which measures the acceleration due to gravity.
Pesanteur et géoïde
2.7 Mesure du champ de pesanteur terrestre . 2.2 La pesanteur terrestre ... Finalement on obtient l'accélération de la pesanteur
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Détermination de l'accélération de la pesanteur terrestre par différentes méthodes Matériel • un ressort • une boîte de masses marquées • une potence • un
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(2008) – Détermination de l'accélération de la pesanteur dans les locaux de la société GE Sensing à Labège (31) Rapport final BRGM/RC- 56265-FR 26 p 4 fig
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La mesure de l'accélération de la pesanteur g à la surface de la Terre montre des différences significatives par rapport au modèle théorique de g0 sur le géoïde
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La géodésie s'intéresse à la détermination du champ de pesanteur terrestre et des positions relatives de points à la surface de la Terre La géodésie spatiale a
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La déformation de la Terre due aux marées est une ré- ponse élastique de son noyau aux accélérations produites par la lune le soleil et dans une moindre
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PESANTEUR terrestre mais ils se réfèrent de masse et d'accélération et de formuler la L'accélération de la pesanteur est notée
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Accélération de la pesanteur = Gravité +Accélération centrifuge Gravité = Attraction newtonnienne de l'ensemble des masses de la Terre
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Le problème propose l'étude de quelques propriétés des champs de gravitation et de pesanteur Les différentes parties du problème sont largement
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les marées terrestres et océaniques Le potentiel de pesanteur est donc à la surface de la Terre : Accélérations de marée terrestre
Quelle est l'accélération de la pesanteur ?
Mesure de la pesanteur correspondant à l'accélération d'un corps en chute libre à proximité de la surface de la Terre. Sa valeur, au niveau de la mer, varie de 9,78 m/s2 (à l'équateur) à 9,83 m/s2 (aux pôles). En France, la valeur couramment utilisée est 9,81 m/s2.Pourquoi g varie sur la Terre ?
Les variations de la gravité sont dues au fait que la planète rocheuse sur laquelle nous vivons n'est pas une sphère parfaite et que sa masse intérieure n'est pas répartie de manière homogène. Ces mesures pourront servir, par exemple, à harmoniser les altitudes dans le monde entier.Quelle est la loi de la pesanteur ?
Loi de gravitation universelle de Newton stipule que chaque particule dans l'univers attire chaque autre particule avec une force proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance entre eux.- L'intensité de ce champ peut être déterminée gr? à la relation : g=G?R Terre 2m Terre . Dans la vie courante, nous attribuons aussi un nom spécifique désignant la force d'attraction de la Terre sur un objet situé à sa surface : il s'agit du poids de cet objet. Le poids se calcule selon la relation P=m?g.
Dissertation inPhysics
EuropeanPhD School, XVII Cycle
specialityQuantumOptics
presented byTorstenPetelski
to obtain the title ofDocteur de l"Universit´eParis6
Dottore diRicerca
dell"Universit`a degliStudi diFirenzeAtomInterferometers forPrecision
GravityMeasurements
Submitted the 4th February 2005
Guglielmo Tino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Italian principle adviser
Christophe Salomon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . French principle adviser
Robert Pick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Examiner
Vincenzo Schettino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Examiner
Tilman Pfau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Referee
Ernst Rasel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Referee
European Laboratory for Non-linear Spectroscopy (LENS)Universit
`a degli studi di Firenze, Dipartimento di FisicaPolo Scientifico di Sesto Fiorentino
Via Sansone 1, 50019 Sesto Fiorentino - Firenze, ItalyBureau Nationale de M
´etrologie - Syst`emes de R´ef´erence Temps - Espace (BNM-SYRTE), Observatoire de Paris61, avenue de l"Observatoire, 75014 Paris, France
Universit
´e Pierre et Marie Curie
4 place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France
AtomInterferometers forPrecision
GravityMeasurements
Interf´erom`etresAtomiques pour desM´esures
dePr´ecision de laGravitationInterferometriAtomici perMisure diPrecisione
diGravitazioneAbstract
The subject of this work is two separate atom-interferometry experiments. The first is a gravimeter in the frame of a new Watt-balance to measure the Earth acceleration gwith an absolute precision of 109, whereas the emphasis is placed on the second experiment, a gradiometer for the determination of the gravitational constantGwith a precision of 104. Both experiments perform interferometry on a freely falling sample
of cold87Rb atoms by the application of a sequence of three Raman light-pulses. We
describe the idea of the two experiments and report on the details of the apparatus, including a source of an intense flux of cold atoms, frequency and phase stabilization of the lasers and problems related to the source masses that we use for a double- dierential measurement ofG. Here again, the main weight lies on the gradiometer experiment, where we observed first interference fringes recently with a resolution of the order of 105m/s2per shot.
Key-words:Atom Interferometer, Atomic fountain, Gravity, Gravitational Constant R´esum´e
Nous d
´ecrivons dans cette th`ese deux exp´eriences d"interf´erom´etrie atomique. La pre- mi `ere est un gravim`etre qui mesurera l"acc´el´eration de la pesanteur terrestregavec une exactitude relative de 109, et qui est d´evelopp´e dans le cadre d"un projet de r´ealisation
d"une Balance du Watt. La deuxi `eme, sur laquelle l"essentiel du travail de cette th`ese a port ´e, est un gradiom`etre pour la d´etermination de la constante de la gravitation univer- selleGavec une exactitude relative de 104. Dans ces deux exp´eriences, des atomes froids de87Rb en chute libre sont soumis`a une s´equence de trois impulsions laser
Raman, afin de r
´ealiser un interf´erom`etre atomique. Nous d´ecrivons d"abord le prin- cipe de ces exp ´eriences, puis le dispositif exp´erimental que nous avons mis au point.Nous pr
´esenterons notamment la r´ealisation d"une source intense d"atomes froids, les m ´ethodes de stabilisation en fr´equence et en phase des lasers ainsi que les probl`emes li ´es aux masses sources utilis´ees pour la mesure doublement di´erentielle deG. On porte ici l"accent sur le gradiom `etre, avec lequel nous avons observ´e des premi`eres franges d"interf ´erence r´ecemment, avec une resolution sur la mesure de l"acc´el´eration de l"ordre de 105m/s2par coup.
Mots-cl
de la Gravitation iRiassunto
Nella presente tesi viene illustrato il lavoro eettuato su due distinti esperimenti di interferometria atomica. Il primo `e un gravimetro inserito nel contesto di una nuova bilancia di Watt per misurare l"accelerazione di gravit `a terrestregcon una precisione assoluta di 109, ma maggiore enfasi viene riservata per il secondo esperimento, un
gradiometro per la determinazione della costante di gravitazione universaleGcon una precisione di 104. Entrambe gli esperimenti si basano su tecniche interferometriche
su un campione di atomi freddi di87Rb in caduta libera mediante l"interazione con
una sequenza di tre impulsi Raman. Viene descritta l"idea alla base di tali esperi- menti e vengono riportati i dettagli dei singoli apparati, con particolare riferimento alla sorgente di un flusso intenso di atomi freddi, al sistema per la stabilizzazione in fase e frequenza dei laser ed ai problemi relativi alle masse sorgenti utilizzate per una misura doppio-dierenziale diG. Ribadisco che nel lavoro di tesi viene data maggior rilevanza al gradiometro, con il quale si sono di recente osservate le prime frange di interferenza con una risoluzione sull"accelerazione dell"ordine di 105m/s2per lancio.
Parole chiave:Interferometria Atomica, Fontana Atomica, Gravit`a terrestre, Costante di Gravitazione iiiContents
Abstract, R
´esum´e, Riassunto
iIntroduction
1Organization of thesis
41 The Paris gravimeter and Florence gradiometer
51.1 Atom interferometry
51.1.1 Past and present devices
61.1.2 Future developments and applications
71.2 A gravimeter for a new Watt Balance
101.2.1 New definition of the Kilogram
101.2.2 Watt balance
111.2.3 Atom interferometer or falling corner cube
131.2.4 Experimental Realization
141.3 A gradiometer for the determination ofG
151.3.1 Significance of the Gravitational ConstantG
151.3.2 PastG-measurements
161.3.3Gmeasurement with atom interferometry
181.3.4 Experimental realization
191.4 Intuitive explanation of gravimeter and gradiometer
202 Theory of Raman light pulse interferometry
272.1 Atoms and Light
272.1.1 Two level atom in a light-field
272.1.2 External degrees of freedom
302.1.3 Raman transitions
312.1.4 Velocity selection
372.1.5 Comments on plane-wave approximation
382.2 Raman light pulse interferometer
402.2.1 Principle
402.2.2 Phase contribution of Raman pulses
412.2.3 Free evolution
432.2.4 TheBord´e method
462.2.5 Interferometer phase shift for certain potentials
502.3 Sensitivity to noise
512.3.1 Definitions
51v vi Contents
2.3.2 Weighting function
532.3.3 Exact calculation of the weighting function
552.3.4 Comparison of rough and exact result for the weighting function
582.3.5 Dick eect
613 Experimental setup
653.1 Vacuum System
653.1.1 Description of MAGIA apparatus
673.1.2 Pressure estimation
713.1.3 Sealing with lead and glue
733.2 Magnetic fields
763.2.1 Coils
763.2.2 Magnetic shielding
773.3 Laser System
803.3.1 Extended cavity diode lasers
813.3.2 Laser setup of gradiometer
833.3.3 Laser setup of gravimeter
863.3.4 Summary and new laser system gradiometer:
883.3.5 Fiber system
893.4 Masses
923.4.1 Double dierential measurement
933.4.2 Gravity gradient
943.4.3 Best Trajectories
963.4.4 Characteristics of Masses
984 Laser frequency and phase control
1034.1 Frequency stabilization
1034.1.1 Frequency modulation spectroscopy
1044.1.2 DAVLL
1074.1.3 Doppler free DAVLL lock
1074.1.4 Further modulation-free locking techniques
1114.1.5 Frequency Lock with f-to-V converter
1134.2 Phase Stabilization
1134.2.1 Phase-locked-loop
1144.2.2 Analog Phase Detector
1154.2.3 Digital Phase and Frequency Detector
1164.2.4 Digital Phase Dierence Counter
1164.2.5 Locking bandwidth and capture range
1174.3 Frequency control for gravimeter
1184.3.1 Lock Reference Laser on rubidium transition
1184.3.2 Lock Repumper on Reference
1204.3.3 Lock Cooling Laser on Repumper
1214.4 Frequency control for gradiometer
1244.4.1 Lock Repumper on rubidium transition
1244.4.2 Lock Reference Laser on rubidium transition
1244.4.3 Lock Master Raman laser
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