biréfringence et polarisation

[inviteb75fccec]

bonjour,

j'ai beaucoup de mal à comprendre le rapport entre le phénomène de biréfringence et polarisation...

Si on a de la lumière naturelle qui entre, on a deux faiseaux qui ressortent.

Pourquoi sont ils polarisés ?

D'avance, merci :P
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[invite8c514936]

On peut voir la lumière naturelle comme un mélange de lumières polarisées. Or les différentes composantes polarisées de cette lumière naturelle ne se propagent pas de la même façon dans les milieux biréfringents. Les indices optiques sont différents, et du coup elles se propagent dans des directions différentes. Finalement, on se retrouve en sortie du milieu biréfringent avec deux faisceaux, correspondant chacun à un état de polarisation donné : ils sont polarisés !

[inviteb75fccec]

On peut voir la lumière naturelle comme un mélange de lumières polarisées. Or les différentes composantes polarisées de cette lumière naturelle ne se propagent pas de la même façon dans les milieux biréfringents. Les indices optiques sont différents, et du coup elles se propagent dans des directions différentes. Finalement, on se retrouve en sortie du milieu biréfringent avec deux faisceaux, correspondant chacun à un état de polarisation donné : ils sont polarisés !

je vois je vois, merci bcp. Mais il y a quand même un truc que je n'explique pas...

en fait, je comprends (mathématiquement parlant) que l'on décompose de la lumière selon deux vecteurs... et je comprends donc l'explication

mais physiquement, la lumière naturelle est selon "tous les états intermédiaires compris entre X et Y" (si z est la direction de propagation) et pas seulement selon X et Y.
Or, puisque l'indice va varier de façon continue entre n extraorinaire et n ordinaire en fonction de la direction d'incidence, on devrait avoir beaucoup de rayons différentes et pas seulement 2, non? (vu qu'on peut prendre de la lumière naturelle comme arrivant selon une infinité de direction...

je m'embrouille un peu dans tout ça en fait

merci de vos réponses.

[invite7a8f692c]

Ce qui importe c'est les modes propres de ton milieu, c'est à dire que dans ton materiau biréfringent tu as 2 directions (cas où la biréfringence n'est pas circulaire) qui ont 2 indices distincts (tes indices ne varie pas de manière continue l'un par rapport à l'autre), la lumiere "se décompose" en 2 faisceaux sur ces 2 directions Tu as alors deux ondes qui "voit" chacune un indice différent et qui n'auront donc pas parcouru le même chemin optique. Ce qui fait qu'en sortie quand tes 2 ondes "se recombinent" dans un milieu isotrope un nouveau déphasage apparait.
Pour ce qui est de tes indices "continus", il n'y en a pas , même dans le cas exotiques , "nématiques twistés" ..., on considère toujours des plan où il y deux indices distincts. On va juste prendre plusieurs plans et on sommera de manière discrete les déphasages pour avoir le déphasage total.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb75fccec]

merci.

si il n'y a pas de variation, je comprends alors, mais dans le document dont je donnais le lien, on dit (début de la page2):

Sa valeur est comprise entre
la valeur de l’indice ordinaire et une autre
valeur correspondant à la propagation suivant
une direction perpendiculaire à l’axe
optique appelée indice extraordinaire et
notée ne.

Pour de la lumière naturelle, on n'a pas différents indices alors? je ne comprends pas...

[invite8c514936]

dans le document dont je donnais le lien, on dit (début de la page2):

Heu... Tu as du oublier de le joindre car il n'y a pas de lien dans tes messages...

[inviteb75fccec]

oups... pardon !

le voici :
http://www.france-optique.org/revue/articles%202002/Fo ndamentaux-5-Birefringenc.pdf

(mon "problème" se trouve au début de la page 2)

[inviteb75fccec]

j'ai un autre problème avec cette biréfringence... :
voici un morceau de mon cours... je comprends bien le début, mais à un moment, il commence à parler d'aborbtion, et là je ne comprends plus du tout le rapport avec la biréfringence. POurriez vous me la donner ? :

"Un cristal peut présenter une anisotropie quant à la vitesse de propagation de la lumière. En effet, les forces de liaison des différents électrons à l'atome sont différentes et on peut représenter les électrons liés à l'atome par des ressorts de constantes k différentes. Puisque la vitesse de propagation de la lumière dépend de l'écart entre la fréquence de la lumière et la fréquence naturelle de l'électron, une anisotropie dans la force de liaison de l'électron se traduira par une anisotropie dans l'indice de réfraction. Si une onde polarisée linéairement traversait le milieu représenté par la figure 8.6, sa vitesse serait gouvernée par l'orientation de $ \vec{E}$. Un matériau de ce genre ayant deux indices de réfraction est dit biréfringent."
jusqu'ici, je comprenais... maintenant plus trop... je ne vois plus le rapport
Si le cristal est tel que la fréquence de la lumière est proche de $ \omega_{d}$, elle est absorbée dans la bande correspondant à $ n_{y}(\omega)$. Un tel cristal laissant passer la lumière dans la direction x et absorbant celle dans la direction y est en fait dichroïque.

Figure: Modèle mécanique décrivant une couche négative liée à un noyau positif par des paires de ressorts de raideurs différentes
\includegraphics{pol6.eps}

Si les forces de liaison sont les mêmes pour les directions y et z, l'axe x définit la direction de l'axe optique. Si la lumière se propage dans la direction de l'axe optique ($ \vec{E}$ est dans le plan yz) elle sera fortement absorbée tandis que si elle se propage perpendiculairement à l'axe optique, elle émerge linéairement polarisée. n varie en fonction de l'indice de $ \omega$, donc une liaison forte signifie une faible polarisabilité, une faible constante diélectrique et un indice n faible (Fig. 8.7).

Figure: Indice de réfraction en fonction de la fréquence selon deux axes dans un cristal
\includegraphics{pol7.eps}

il y a un peu de LaTeX dedans et je peux inclure les images si vous le voulez...

ps : j'ai voulu éditer pour éviter un double post, mais il était trop tard apparement

[invite8c514936]

Le premier paragraphe dit ce qu'on disait plus haut : la façon dont l'onde se propage dépend de sa polarisation (c'est-à-dire l'orientation du champ électrique).

Pour la suite, il faut savoir qu'un onde qui se propage dans un milieu avec un indice qui dépend la fréquence est forcément absorbé. ça vient de certaines lois fondamentales en électromagnétisme. Du coup, dans un matériau biréfringent, l'indice mais aussi la variation d'indice dépendant de la polarisation, l'absorption en dépend aussi (en fait c'est simple : TOUT dépend de la polarisation).
Dans certains cas extrêmes, une composante est très absorbée et l'autre non, on parle alors de milieu dichroïque...

[inviteb75fccec]

Pour la suite, il faut savoir qu'un onde qui se propage dans un milieu avec un indice qui dépend la fréquence est forcément absorbé.

pourquoi le fait d'avoir un indice de réfraction dépendant de la fréquence fait qu'il est absorbé... alors que ce ne serait pas le cas si l'indice ne dépend pas de la fréquence...
j'avoue que j'ai du mal à comprendre...

Dans certains cas extrêmes, une composante est très absorbée et l'autre non, on parle alors de milieu dichroïque...

en fait, j'aurais placé ce paragraphe dans le dicroisme et non dans la biréfringence en fait.... c'est ça qui m'embrouille :s

[invite8c514936]

en fait, j'aurais placé ce paragraphe dans le dicroisme et non dans la biréfringence en fait.... c'est ça qui m'embrouille

En effet, mais il se trouve que c'est physiquement assez lié : le dichroïsme vient du fait que deux composantes polarisées différemment ne se propagent pas de la même façon.

pourquoi le fait d'avoir un indice de réfraction dépendant de la fréquence fait qu'il est absorbé... alors que ce ne serait pas le cas si l'indice ne dépend pas de la fréquence...

Là je t'avoue que je ne sais pas l'expliquer simplement. Il y a un théorème général reliant l'absorption à la variation de l'indice, mais je n'ai pas le recul suffisant pour expliquer ça physiquement. Je vais regarder un peu ça et réfléchir... et lire les explications de ceux qui savent !! help !!

[inviteb75fccec]

ok... merci bcp pour tout quoiqu'il en soit... :P