Optique
Polarisation de la lumière
La polarisation décrit l’orientation du champ électrique transverse ; pour une lumière polarisée rectilignement, l’analyseur suit la loi de Malus I = I₀ cos²θ.
La polarisation décrit l’orientation du champ électrique transverse ; pour une lumière polarisée rectilignement, l’analyseur suit la loi de Malus I = I₀ cos²θ.
Définition: Polarisation linéaire et loi de Malus
Une onde électromagnétique est transverse : son champ électrique E est perpendiculaire à la propagation. Une lumière polarisée linéairement a une orientation fixe de E ; un polariseur transmet la composante parallèle à son axe. Pour un angle θ entre polarisation incidente et analyseur, un analyseur idéal donne I = I₀ cos²θ. Une lumière non polarisée est réduite à I_b/2 par un polariseur idéal.
Modèle et grandeurs
Une onde électromagnétique est transverse : son champ électrique E est perpendiculaire à la propagation. Une lumière polarisée linéairement a une orientation fixe de E ; un polariseur transmet la composante parallèle à son axe. Pour un angle θ entre polarisation incidente et analyseur, un analyseur idéal donne I = I₀ cos²θ. Une lumière non polarisée est réduite à I_b/2 par un polariseur idéal.
Exemple: Deux polariseurs croisés
Une lumière non polarisée d’intensité I_b traverse un premier polariseur, puis un second dont l’axe fait 60° avec le premier. Exprimez l’intensité finale en fonction de I_b.
Solution
Après le premier polariseur, I₁ = I_b/2. La loi de Malus donne I₂ = I₁ cos²60° = (I_b/2)(1/4) = I_b/8.
Vérification rapide
La lumière non polarisée possède de nombreuses directions de vibration du champ électrique, perpendiculaires à la propagation ; une lumière polarisée rectilignement vibre selon une direction définie. Un second polariseur sert d’analyseur : la loi de Malus donne l’intensité transmise , où est l’angle entre les axes. Des axes croisés bloquent idéalement la lumière ; à 45°, la moitié de l’intensité polarisée incidente passe. La polarisation sert aux lunettes antireflet, aux écrans LCD et à l’analyse des contraintes dans les matériaux transparents.
Une lumière polarisée rectilignement traverse un analyseur idéal tourné de 90° par rapport à sa polarisation. Son intensité transmise est :
Une lumière non polarisée d’intensité I_b traverse un polariseur idéal seul. L’intensité transmise vaut :
Références
- Eugene Hecht (2017). Optics