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Optique

Polarisation de la lumière

Tournez un analyseur par rapport à un polariseur et vérifiez la loi de Malus I=I0cos⁡2θI=I_0\cos^2\theta pour la lumière polarisée rectiligne, en lisant l'intensité transmise et la projection du champ électrique à plusieurs angles.

Licence

⚠ Les démonstrations de polarisation utilisent souvent lasers ou LED puissantes ; ne regardez jamais le faisceau, même à travers un polariseur.

Matériel

  • Paire polariseur–analyseur virtuelle avec affichage du vecteur de champ
  • Curseur « angle de l'analyseur θ »
  • Curseur « intensité initiale I₀ »
  • Bouton « réinitialiser » ; affichage de l'intensité transmise

Protocole

  1. Balayer l'angle de l'analyseur

    Déplacez lentement le curseur θ de 0° à 180° et lisez l'intensité transmise. Elle est maximale à θ=0°, nulle à θ=90° (polariseurs croisés) et remonte à 180° — la signature cos⁡2θ\cos^2\theta de la projection du champ sur l'axe de l'analyseur.

  2. Tester cos²θ quantitativement

    Réglez θ à 30°, 45° et 60° et notez I à chaque fois. Comparez les rapports I/I0I/I_0 à cos⁡2θ\cos^2\theta : attendez 0,75 ; 0,50 ; 0,25. Le champ électrique transmis vaut Ecos⁡θE\cos\theta, donc l'intensité, proportionnelle à E2E^2, suit cos⁡2θ\cos^2\theta.

  3. Faire varier l'intensité initiale

    Déplacez le curseur I₀ et confirmez que la forme en cos² est conservée — seule l'échelle change. Puis prédisez la lecture pour θ=0° et θ=90° au nouvel I₀ avant de mesurer, et expliquez pourquoi un polariseur réel absorbe aussi la moitié environ d'une lumière incidente non polarisée.

Simulation

Histoire de l’expérience

Étienne-Louis Malus découvrit en 1808 que la lumière réfléchie par une vitre est polarisée — le nom vient des « pôles » de l'image corpusculaire de Newton — et trouva empiriquement qu'un analyseur transmet une intensité proportionnelle à cos⁡2θ\cos^2\theta. Augustin Fresnel réinterpréta vite l'effet par des ondes transversales dans les années 1820. La fondation électromagnétique vint avec les équations de Maxwell (1865), qui firent de la polarisation une propriété du champ E transverse. Les polariseurs en feuille Polaroid, inventés par Edwin Land en 1928, transformèrent l'effet en technologie quotidienne — filtres photo, lunettes de soleil et écrans à cristaux liquides commandés par la polarisation.

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