dichroïsme, pouvoir rotatoire et biréfringence

[invitec1e39d91]

Bonjour à tous,
j'ai plein de petites questions à vous soumettre pour que je puisse m'expliquer tous ces ptits phénomènes.

1. Quand on regarde la lumière du ciel réfléchie sur les pare brise des voiture à travers un filtre polaroîde, comment peut on expliquer qu'on peut "éteindre" la lumière provenant des nuages?

2.Quand on fait traverser un aquarium rempli d'eau et d'un peu de lait en poudre par un fasceau de lumière blache non polarisée.
La lumière diffusée à 90° (au dessus de l'aquarium) a une teinte bleutée. pourquoi? Quel est l'origine de ce phénomène.
La lumière diffusée est elle polarisée? la lumière transmise est elle poarisée?

3.voici un petit montage bien intéressant

Lamp/ polarisateu / damier magique/ L. converg/ analyseur/ écran

Le damier "magique" étant un plaque de plastique sur laquelle on a disposé des rubans de scotch.

Pourqoi place -t-on une lentille convergente?
pourquoi obsverve-t-on une évolution des couleurs sur l'écran?

merci pour votre coup de main
pourquoi pour augmenter le contraste, il faut croiser analyseur et polarisatuer puis orienter le polarisateur à 45° oar rapport aux axes du damier?
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[invite8c514936]

Salut,

Pour le point 1 : quand de la lumière arrive sur du verre, une partie est réfléchie, une partie est transmise et traverse ma vitre. La proportion de lumière qui est réfléchie dépend de l'angle d'arrivée de la lumière, mais aussi de sa polarisation. Ainsi, si de la lumière non polarisée se réfléchit sur une vitre, une des polarisations est favorisée par rapport à l'autre lors de la réflexion. Elle peut même devenir totalement polarisée, pour un certain angle (angle de Brewster). Du coup quand tu la regardes à travers un polaroid, tu peux l'éteindre (ou en tout cas l'atténuer pas mal) !

[invite8c514936]

Et pour le point 2 : la lumière est diffusée par les globules de lait, comme par tous les petits objets en général. C'est-à-dire qu'une partie de la lumière est absorbée et réémise dans n'importe quelle direction. Ce phénomène dépend de la longueur d'onde, il est plus efficace pour les longueurs d'onde courtes (vers le bleu). Ainsi, si tu envoies de la lumière blanche, la lumière diffusée à 90 degrés est plus bleue. Et la lumière non diffusée est plus rouge (si tu regardes la source à travers l'aquarium tu devrais pouvoir le constater).

C'est aussi pour cette raison que le ciel apparait bleu, et que les couchers de soleil sont rouges.

[invitec1e39d91]

merci pour tes réponses
personne n'a donc d'idées pour ma 3ème question?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite88ef51f0]

Salut,
Je ne suis pas sûr d'avoir bien compris le montage de la 3e question, mais il est possible qu'il s'agisse de biréfringence accidentelle : un matériau qui n'est normalement pas biréfringent peut le devenir si tu exerces des contraintes (et ainsi brise l'isotropie). Des bouts de scotch tendus peuvent ainsi devenir biréfringents... C'est une des raisons pour laquelle il ne faut pas se trouver au premier rang d'un cours de mécanique avec une règle en plastique transparent.

[invitef7177163]

Salut,

En ce qui concerne le point 3:

- Pourqoi place-t-on une lentille convergente?

Afin de former une image reele du "damier en scotch" sur l'ecran. Autrement aucune image ne se formerait.

- pourquoi obsverve-t-on une évolution des couleurs sur l'écran?
- pourquoi pour augmenter le contraste, il faut croiser analyseur et polarisatuer puis orienter le polarisateur à 45° oar rapport aux axes du damier?

J'ai mis ces deux questions ensemble, car je pense que tu parle de deux choses assez proches. Par "evolution", je suppose que tu te referres au fait que differentes parties du damier ont des couleurs differentes?

Pour comprendre tout cela, et par la meme occasion repondre a la deuxieme question, il faut savoir comment se forme les couleurs. A la base, Le scotch, comme les feuilles de cellophane, sont birefringentes car ces materiaux sont fabriques par etirement de matiere plastique, ce qui a pour consequence d'aligner les molecules de polymeres. Ceci cree une anisotropie qui fait que l'indice de refraction va dependre de l'angle de polarisation (lineaire) de la lumiere traversant le scotch.

Les couleurs observees dans le montage a deux polariseurs et lame birefringente intercalee se fait par interferences. Le premier polariseur polarise lineairement la lumiere incidente au scotch. Cet angle de polarisation etant compris entre les deux axes optiques (lents et rapides) du scotch (pourqoi? j'y reviendrais), la lumiere en sortie sera donc polarisee eliptiquement, et non plus linerairement. Cet etat de polarisation eliptique se decompose en fait en deux etats de polarisations lineaire (alignees selon les axes du scotch) qui presentent une certaine difference de phase entre eux du fait de la difference d'indice de refraction entre les deux axes optiques du scotch. De plus, comme ces deux etats de polarisations lineaires sont orthogonaux, il n'y a pas d'interference en sortie du scotch.
C'est la que le deuxieme polariseur (analyseur) entre en scene. L'axe de ce polariseur doit etre a un angle aussi compris entre les deux axes du scotch, car la lumiere finale, polarisee purement lineairement, doit trouver sa source dans les deux composantes lineraires de la lumiere emergeante du scotch. Cette condition est necessaire a l'observation des couleurs, car l'analyseur permet le "melange" des deux composantes selon un seul meme plan de polarisation - donc permettant aux interferences d'avoir lieu. Si l'axe de l'analyseur est celui d'un des deux axes du scotch, alors il n'y a plus d'interference car une des deux composantes lineaires sera necessairement eteinte.

En ce qui concerne cette lumiere coloree, elles ont donc pour origine des interferences lumineuse ayant lieu a la sortie de l'analyseur. La nature de telle ou telle couleure est par contre du au fait que la difference de phase entre les deux composantes lineaires de la lumiere polarisee eliptiquement depend de la longueur d'onde. Ceci provient du fait que les indices de refractions (ordinaires et extraordinaires) du scotch dependent de la couleur de la lumiere incidente. Donc dependant de la couleur et de l'epaisseur du scotch, les intereferences seront destructive, constructive ou dans un etat intermdiaire.

Maintenant pour repondre a ta toute derniere question concernant le contraste; celui ci sera maximum si les deux composantes lineaires de la lumiere en sortie du scotch sont d'egale intensite. Pour se faire, il fait imperativement que la direction de polarisation de la lumiere incidente soit a 45 degrees des deux axes du scotch. L'analyseur doit aussi se trouver a 45 degrees par rapports a ces deux axes afin que les composantes lineaires selon l'axe unique (final) soient d'egal intensite.
Pourquoi l'axe du polariseur soit etre a 90 degree avec celui de l'analyseur?. La raison est que le cellophane et le scotch ne sont pas des milieux parfaitement birefringents, et de ce fait laisseront quand meme passer une composante non negligeable de la lumiere lineairement polarisee. Cette "fuite" est ce que l'on pourrait appeler un bruit. L'orientation choisie de l'analyseur permet de supprimer totalement cette lumiere parasite, et permet ainsi d'observer seulement l'effet optique liee au scotch seul, et ce avec le contrast maximal.

J'espere que cela repond a tes questions.
A ce sujet, il ya des manips geante au Palais de la Decouverte qui presentent l'experience que tu decris, mais aussi la birefringence induite sous contraintes dans le plexiglas.

A+

Max

[invitec1e39d91]

merci bcp max pour toutes les infos que tu m'a donné, c'est très enrichissant

[invitec1e39d91]

ahhh voui tiens et si on prend du scotch et qu'on l'étire encore plus, on devrait voir de la même manière une évolution de couleur non?

[invitef7177163]

Salut,

Pour l'etirement du scotch, il y aura certainement une evolutions des couleurs car l'epaisseur du materiau diminuera, ce qui changera la phase entre les deux composantes lineaires de polarisation de la lumiere emergeante du scotch.

A+

Max

[invitec1e39d91]

il faudra que j'expérimente ça!
je donnerai des nouvelles