La polarisation

1. La polarisation Section 7.9

2. Points essentiels • Plan d’oscillation • La polarisation linéaire • La loi de Malus • Diverse façon de produire une lumière polarisée • La polarisation par réflexion • La polarisation par double réfraction • La polarisation par absorption sélective • La polarisation par diffusion

3. Représentation de l’onde électromagnétique Cette figure montre une onde électromagnétique dont le champ électrique oscille parallèlement à l’axe de y. On nomme plan d’oscillation le plan dans lequel évoluent le vecteur champ électrique.

4. Onde non polarisée vs onde polarisée Dans une onde non polarisée, la direction du champ électrique fluctue (figure a). Le champ électrique d’une onde non polarisée peut être décomposée en deux composantes perpendiculaires. En b, le champ électrique de l’onde est polarisé linéairement (ici, verticalement).

5. Onde électromagnétique polarisée linéairement Polarisation selon y Polarisation selon z

6. La polarisation L’intensité de la lumière transmise par deux polariseurs dépend de l’orientation relative de leurs axes de transmission. La lumière transmise a une intensité maximale lorsque les axes de transmissions sont alignés. L’intensité de la lumière transmise diminue lorsque les axes de transmission forment un angle de 45°. L’intensité de la lumière transmise est minimale lorsque les axes de transmission sont perpendiculaires entre eux.

7. Les lunettes de soleil polarisées Les lunettes de soleil polarisées comportent des lentilles dont l’axe de transmission est vertical quand on les porte. La figure ci-contre nous permet de constater que ces verres bloquent la plus grande partie de la lumière lorsqu’ils sont croisés.

8. Lumière non polarisée Polariseur analyseur Lumière polarisée Axe de transmission La loi de Malus

9. Polarisation par réflexion En 1808, un jour qu’il observait par hasard à travers un cristal de calcite les rayons solaires réfléchis sur une vitre du Palais du Luxembourg, E. Malus vit une image au lieu de deux images habituelles. Il s’aperçut que la lumière pouvait être polarisée par réflexion.

10. Polarisation par réflexion En 1815, Sir David Brewster s’aperçut que, si l’angle d’incidence est égal à l’angle de polarisation, le rayon réfléchi et le rayon réfracté sont perpendiculaire. Pour cet angle, la lumière réfléchie est alors totalement polarisée, perpendiculairement au plan d’incidence. La composante parallèle ne la lumière incidente ne disparaît pas, mais elle est réfractée dans le verre.

11. Faisceau incident Faisceau réfléchi Faisceau incident Faisceau réfléchi Faisceau transmis Faisceau transmis Polarisation par réflexion Faisceau de lumière non-polarisé incident sur une surface de réfraction: Composante parallèle à la surface est davantage réfléchie

12. La loi de Brewster • Si l’angle d’incidence est égal à l’angle de polarisation qP, le rayon réfléchi et le rayon réfracté sont tous les deux polarisés.

13. Polarisation par réflexion Application: lunette de soleil polarisée Sans verre polarisant Avec verre polarisant

14. Utilisation de verre polarisant

15. Polarisation par double réfraction

16. Polarisation et biréfringence • En 1669, en examinant un petit objet à travers un cristal de spath d’Islande (calcite), E. Bartholinius découvrit deux images réfractées.

17. Polarisation par double réfraction Les rayons ordinaires et extraordinaire sortant d’un cristal biréfringent sont polarisés

18. Polarisation par absorption sélective • Matériaux qui ont la propriété de: • transmettre les ondes dont le champ électrique est orienté selon un certain axe • absorber les autres ex: polaroid

19. Polarisation par absorption sélective • La composante du champ E parallèle aux chaînes de conduction est absorbée alors que la composante perpendiculaire est transmise

20. Polarisation par diffusion • Modèle de la diffusion: • Onde non-polarisée absorbée par la molécule • Les électrons se mettent à osciller dans le plan perpendiculaire à la propagation sous l’effet du champ E alternatif • Les charges oscillantes rediffusent dans toutes les directions d’oscillation des ondes polarisées puisque les oscillations longitudinales du champ sont interdites

21. Polarisation par diffusion

22. Travail personnel • Faire l’exemple 7.10 • Répondre à la question 14 • Solutionner l’exercice 37 • Aucun problème