14-Polarisation de la lumière - Polariseur - Loi de Malus - Analyseur

Etat de polarisation d’une OPPM 

L’état de polarisation d’une onde caractérise la trajectoire décrite par l’extrémité du champ électrique au cours de la propagation. L’onde est dite polarisée rectilignement lorsque le vecteur champ électrique garde une direction déterminée. C’est le cas d’une OPPM se propageant selon l’axe des z par exemple. Le plan défini par le champ électrique et le vecteur d’onde est appelé : plan de polarisation.

Dans le cas général, le champ peut être considéré comme la somme de deux champs électriques perpendiculaires, l'un dirigé selon Ox, l'autre selon Oy, d’amplitudes a et b et déphasé l’un de l’autre de Φ :

 Ex = a cosωti 

 Ey = b cos(ωt - Φ) j

La trajectoire décrite par l’extrémité de E est donnée par l’équation suivante :

C’est en général une ellipse inscrite dans le rectangle de côtés 2a et 2b et dont les axes OX et OY sont inclinés d’un angle α sur Ox et sur Oy respectivement.

Selon les valeurs de Φ et des amplitudes a et b, l’onde est polarisée elliptiquement, circulairement ou rectilignement.

La lumière naturelle (polychromatique) est une superposition d’OPPM dont les champs électriques sont déphasés d’une manière aléatoire. L’extrémité du champ électrique résultant décrit alors une trajectoire quelconque : l’onde est donc dite non polarisée.

Polariseur

Un polariseur est un matériau, dit « dichroïque » qui absorbe sélectivement une composante du champ électrique incident . On appelle axe du polariseur P, la direction privilégiée d’absorption. Le polariseur permet donc de projeter la vibration incidente sur cet axe. On symbolise un polariseur par une flèche indiquant la direction privilégié.

Loi de Malus 

 Soit θ l’angle entre le champ incident et la direction de P. La composante transmise s'écrit:

Ei: champ incident.

D’où, l’intensité de l’onde transmise :

C’est la loi de Malus : l’intensité transmise varie en cos²θ .

Analyseur

C'est un polariseur qui permet de mettre en évidence si une lumière est polarisée rectilignement. En pratique, l’onde transmise par le polariseur  E_tP , traverse l’analyseur A . Pour savoir si l’onde est polarisée rectilignement, il suffit de faire tourner l’analyseur jusqu’à  éteindre l’onde transmise E_tA Dans ce cas les axes de P et de A sont perpendiculaires; on dit que P et A sont croisés.