Un faisceau lumineux sur deux plaques fines

[Seirios]

Bonjour à tous,

J'ai lu dans L'évolution des idées en physique la description d'une expérience qui m'a assez troublée.

On considère deux plaques fines mises en parallèle, telles qu'un rayon lumineux, perpendiculaire aux deux plaques, les traverse ; ensuite, on pivote la seconde plaque autour de l'axe formé par le rayon lumineux, et on observe que le point lumineux diminue en intensité jusqu'à disparaître, puis revient à l'intensité initiale après un tour complet.

Je dois dire que le résultat de l'expérience, la variation de l'intensité lumineux visible sur la seconde plaque, me paraît plutôt étrange

Quelqu'un pourrait-il m'éclairer ?

Merci d'avance
Phys2
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[LPFR]

Bonjour.
Je n'ai jamais entendu parler de ce phénomène et je ne vois pas du tout le pourquoi.
Êtes-vous sûr d'avoir bien décrit les conditions? Rayon perpendiculaire aux deux plaques?
Si le rayon n'était pas perpendiculaire, ça doit arriver, mais pas en perpendiculaire.
Au revoir.

[Seirios]

Êtes-vous sûr d'avoir bien décrit les conditions? Rayon perpendiculaire aux deux plaques?
Si le rayon n'était pas perpendiculaire, ça doit arriver, mais pas en perpendiculaire.

En effet, il n'y aucune mention de perpendicularité, je l'avais mentionné à cause d'un schéma où le rayon semblait perpendiculaire...

[obi76]

Elles ne sont pas polarisées tes plaques ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Re.
Bon, tout rendre dans l'ordre.
Le cœur de ce phénomène vient du fait que les surfaces transparentes (diélectriques) ne reflètent pas la lumière polarisée de la même manière quand celle-ci n'est pas en incidence normale (perpendiculaire). Il y a même un angle pour lequel la seule lumière réfléchie est celle qui est polarisée parallèle à la surface du diélectrique. Par exemple, la lumière réfléchie sur le sol (au bon angle) est polarisée horizontalement.
Mais n'oubliez pas que seule une partie de la lumière est réfléchie par une surface transparente.
Un rayon de lumière ordinaire peut être considéré comme la somme d'une lumière polarisée dans un sens, plus aune autre polarisée perpendiculairement. Prenons le rayon horizontal et choisissons les directions verticale et horizontale pour simplifier l'explication.
Mettons que la face le la première plaque est verticale et à un angle égal à l'angle de Brewster ou pas trop loin. Pour le verre on peut prendre 56° (proche de l'angle de Brewster). Cette plaque ne réfléchira pas la lumière polarisée horizontalement. Elle réfléchira une partie de la lumière polarisée verticalement.
Si la seconde plaque est parallèle à la première, elle ne réfléchira pas non plus de la lumière polarisée horizontale. Elle réfléchira une partie de la lumière polarisée verticale. Par contre, si on tourne cette plaque de 90°, elle réfléchira une parte de la lumière polarisée horizontale et pas du tout de la lumière polarisée verticale.
Le résultat détaillé demande de calculer les quantités effectivement réfléchies dans chaque cas. Ce n'est pas difficile, mais c'est emm...quiquinant.
De plus, il faut tenir compte de la réflexion à la sortie de la plaque qui, elle aussi, dépend de la polarisation.
Donc, la lumière qui traverse change quand on tourne la plaque, mais pour avoir des chiffres il faut calculer et je n'ai pas envie. Si je devais le faire, j'écrirais un petit programme.
Je ne vois pas l'intérêt de mentionner ce phénomène dans un livre de divulgation.
A+

[Seirios]

Je ne vois pas l'intérêt de mentionner ce phénomène dans un livre de divulgation.

Il s'agissait de montrer les limites de la conception classique.

Merci pour cette explication

[LPFR]

Il s'agissait de montrer les limites de la conception classique.

Merci pour cette explication

Re.
L'explication est tout ce qui a de classique, ondulatoire et Maxwellien. Et je ne m'aventurerait pas à essayer de l'expliquer avec de photons.
A+

[Seirios]

L'explication est tout ce qui a de classique, ondulatoire et Maxwellien. Et je ne m'aventurerait pas à essayer de l'expliquer avec de photons.

Je me suis mal exprimé, j'aurais dû parler des limites du paradigme classique, selon lequel on pouvait décrire les phénomènes physiques par des forces fonction uniquement de la distance et des particules (ou substances).

[Chip]

Comme obi76, plutôt que de simples lames (de diélectriques isotropes) j'imagine qu'il s'agit de filtres polarisants (comme les filtres "polaroïd" par exemple). C'est beaucoup plus simple d'un point de vue pédagogique, de plus il est spécifié "un rayon lumineux, perpendiculaire aux deux plaques", ce qui ne correspond pas à la situation évoquée par LPFR. La loi de variation de la transmission est alors simplement la loi de Malus, en cos² de l'angle du second polariseur.

[LPFR]

Re.

...de plus il est spécifié "un rayon lumineux, perpendiculaire aux deux plaques", ce qui ne correspond pas à la situation évoquée par LPFR...

Je pense que vous n'avez pas lu cette réponse:

En effet, il n'y aucune mention de perpendicularité, je l'avais mentionné à cause d'un schéma où le rayon semblait perpendiculaire...

A+

[Chip]

Je pense que vous n'avez pas lu cette réponse

Effectivement. Cela dit ça ne change pas grand chose : je ne pense pas qu'il soit fait allusion ici à la polarisation à l'angle de Brewster mais plutôt à des polariseurs - et ceci est d'autant plus vraisemblable qu'un schéma montre des lames perpendiculaires au rayon incident.

[Seirios]

et ceci est d'autant plus vraisemblable qu'un schéma montre des lames perpendiculaires au rayon incident.

Cela dit, le schéma en question était en perspective, donc difficile de tirer des conclusions sur la perpendicularité.

Cela dit ça ne change pas grand chose : je ne pense pas qu'il soit fait allusion ici à la polarisation à l'angle de Brewster mais plutôt à des polariseurs

Littéralement, les auteurs parlent de "lames très mince", rien de plus.

[Rincevent]

Histoire d'avoir les idées un peu plus clair je suis allé voir à la source. Le but du passage est uniquement de mettre en évidence la nature transverse de l'onde lumineuse et les fines plaques sont supposées constituées de tourmaline qui était (est) un constituant courant des polariseurs.

Donc même si la seule conclusion tirée est "le phénomène met en évidence le fait que l'onde lumineuse ne peut pas être longitudinale" et qu'il n'est pas dit explicitement que le rayon lumineux est perpendiculaire aux plans des plaques, j'ai tendance à croire que c'est ça l'idée, surtout que personnellement j'interprète la figure et le texte de telle façon que le rayon est perpendiculaire (il n'est fait nulle mention d'une variation de l'angle d'incidence avec la rotation des plaques).

[LPFR]

Re.
Merci Rincevent. Voilà qui résout le dilemme.
On aurait perdu moins d'efforts si Phys2 avait mieux posé le problème.

J'ai vu dans des très vieux bouquins la référence aux pinces de tourmaline. Mais je ne crois pas en avoir jamais vu, même pas dans les musées. On devrait les trouver à côté des polariseurs par réflexion: une pile de plaques inclinées du bon angle de brewster.

A+

[Rincevent]

J'ai vu dans des très vieux bouquins la référence aux pinces de tourmaline. Mais je ne crois pas en avoir jamais vu, même pas dans les musées.

pareil... c'est une sorte de "légende" pour moi

je n'en ai d'ailleurs trouvé qu'une seule mention (avec photo) sur le web, et sur un site italien...