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Polarisation de la lumière



  1. #1
    Latouffe

    Polarisation de la lumière


    ------

    Bonjour, je ne sais tout simplement rien à propos du phénomène de polarisation et j'aimerais donc savoir de quoi il s'agit. Tout ce que je sais, c'est que quand on fait passer un faisceau lumineux par des fentes disposées intelligemment, ça lui donne des propriétés particulières (en tout cas je crois). Donc j'aimerais en savoir plus. Est-ce que ça a un rapport avec la nature ondulatoire de la lumière ? Je suppose que oui.
    Bref voilà !

    Bon merci @+

    -----

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  3. #2
    invite19431173

    Re : Polarisation de la lumière

    Fais une petite recherche, j'avais déjà posé la question il y a quelques mois...

  4. #3
    invite72410984

    Re : Polarisation de la lumière

    Bonjour,
    la polarisation de la lumière est effectivement liée à son caractére ondulatoire. Plus precisement, la lumière est une onde electromagnétique decrite par un champ electrique E et un champ magnétique B. La polarisation est liée à la direction du champ electrique E. On dira par exemple qu'un faisceau a une polarisation rectiligne si le vecteur E decrit une droite dans un plan d'onde (plan normal à la direction de propagation), circulaire si le profil dessiné par le vecteur E decrit un cercle et elliptique si il decrit une ellipse. Il s'agit d'ailleurs de la polarisation la plus générale.
    En chimie organique, on montre que des molecules chirales (dont les images par un miroir ne peuvent se supperposer comme la main !) sont optiquement active, i.e. elle modifie la polarisation de la lumière qui la traverse. Il existe une relation dite de Biot qui lie l'angle de rotation alpha à la concentration C de la substance active, à la longueur L de substance traversée par le faisceau :
    alpha = [alpha_o]*L*C, où[alpha_o] designe le pouvoir rotatoire de la substance. Le glucose dilué dans de l'eau possède un tel pouvoir. Ensuite, le sens de cette rotation est precisé par des termes "savants" comme dextrogyre et lévogyre ... mais celà n'a pas de tres grande importance pour la compréhension du truc ! à part que c'est un bon moyen par exemple de mesurer la concentration de sucre !


    Taoufik AMRI

  5. #4
    deep_turtle

    Re : Polarisation de la lumière

    Pour se représenter mentalement la polarisation d'une onde (pas seulement la lumière), on peut imaginer une corde attachée à un mur et tenu d'une main par l'autre. Si tu fais des mouvements de haut en bas avec ta main, tu vas déclencher un mouvement le long de la corde, une onde, dans cette direction. C'est une onde polarisée verticalement. Si tu fais des mouvements de droite à gauche, les ondes le long de la corde seront cette fois polarisées horizontalement. Si maintenant tu fais des ronds avec ta main, tu auras une polarisation circulaire.

    Toujours plus fort, si tu fais des mouvements aléatoires avec ta main, la polarisation sera quelconque. d'où ma remarque :

    E decrit un cercle et elliptique si il decrit une ellipse. Il s'agit d'ailleurs de la polarisation la plus générale.
    Cette affirmation, bien que juste, est un peu trompeuse à mon avis. C'est vrai pour une onde monochromatique, mais pour une onde générale, la polarisation peut avoir une variation absolument quelconque. On le voit assez bien quand on superpose des ondes avec des fréquences légèrement différentes et des directions de polarisation différentes aussi. J'ai une jolie courbe à la maison, je la posterai si j'y pense et si ça intéresse quelqu'un.

  6. #5
    invite72410984

    Re : Polarisation de la lumière

    Il est vrai que dans le cadre d'une onde général la situation est bien plus subtile mais une TF permet de décomposer toute onde sur une base d'OPPM, et donc le cas des OPPM est bien judicieux à cerner en tant que telle...
    D'ailleurs, sur mon site web, mon travail sur la rectification optique montre certaines difficultés à surmonter avec des faisceaux gaussiens notamment !

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    deep_turtle

    Re : Polarisation de la lumière

    oui oui, bien sûr je suis d'accord qu'on voit bien les choses en décomposant en ondes monochromatiques, mais les étudiants ont parfois du mal à se rappeler que quand on recompose l'onde totale, la polarisation totale peut ne plus être elliptique du tout (ni linéaire, ni rien de spécial) !

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  10. #7
    xjunex

    Re : Polarisation de la lumière

    Citation Envoyé par Taoufik AMRI
    Bonjour,
    la polarisation de la lumière est effectivement liée à son caractére ondulatoire. Plus precisement, la lumière est une onde electromagnétique decrite par un champ electrique E et un champ magnétique B. La polarisation est liée à la direction du champ electrique E. On dira par exemple qu'un faisceau a une polarisation rectiligne si le vecteur E decrit une droite dans un plan d'onde (plan normal à la direction de propagation), circulaire si le profil dessiné par le vecteur E decrit un cercle et elliptique si il decrit une ellipse. Il s'agit d'ailleurs de la polarisation la plus générale.
    En chimie organique, on montre que des molecules chirales (dont les images par un miroir ne peuvent se supperposer comme la main !) sont optiquement active, i.e. elle modifie la polarisation de la lumière qui la traverse. Il existe une relation dite de Biot qui lie l'angle de rotation alpha à la concentration C de la substance active, à la longueur L de substance traversée par le faisceau :
    alpha = [alpha_o]*L*C, où[alpha_o] designe le pouvoir rotatoire de la substance. Le glucose dilué dans de l'eau possède un tel pouvoir. Ensuite, le sens de cette rotation est precisé par des termes "savants" comme dextrogyre et lévogyre ... mais celà n'a pas de tres grande importance pour la compréhension du truc ! à part que c'est un bon moyen par exemple de mesurer la concentration de sucre !


    Taoufik AMRI
    c'est pas un peu HS le paragraphe sur l'orga ? ça fait un peu confiture
    La chaleur humaine se trouve-t-elle seulement au crematorium ?

  11. #8
    invite72410984

    Re : Polarisation de la lumière

    Pas du tout, c'est pour donner un autre moyen d'avoir la polarisation grace à de la chimie, et non à l'aide d'une fente mecanique ! Maintenant si tu aimes pas la confiture, agremente tes biscottes autrement surtout quand celle ci ne sont pas les tiennes.

    A-T

  12. #9
    deep_turtle

    Re : Polarisation de la lumière

    A quelle fente mécanique fais-tu allusion ?

  13. #10
    invite72410984

    Re : Polarisation de la lumière

    les fentes dont il fait allusion au message d'ouverture de ce debat ....

    A-T

  14. #11
    deep_turtle

    Re : Polarisation de la lumière

    Argh... oui bien sûr, la question de départ...

    Alors pour lever une ambiguité possible à ce sujet, pour polariser de la lumière on peut aussi (en plus de la méthode à base de confiture ) la faire passer dans un matériau constituée de longues chaines moléculaires parallèles. Ces chaines absorbent l'onde qui vibre dans le sens de la chaine mais laisse passer celle qui vibre perpendiculairement. C'est le contraire de ce qui se passerait si on voulait polariser la vibration d'une corde selon une directino donnée, car alors on mettrait la corde dans une fente orientée selon la direction de polarisation recherchée.

    Et juste au cas où, je précise que ce qu'on appelle habituellement "fente" en optique ne polarise pas la lumière.

  15. #12
    laurent841

    Re : Polarisation de la lumière

    plus classiquement tu peux polariser la lumiere "verticalement" ou "horizontalement" (entre guillemets car convention), et ce grace a une lentille. voila une ch'tite image pour t'aider a visulaiser la lumière sous sa représentation en tant qu'onde électromagnétique, on voit bien les 2 orientations, celle du champ électrique et celle du champ magnétique, perpendiculaires entre elles (tu peux facilement le prouver par les equations de maxwell par intégration).


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  17. #13
    deep_turtle

    Re : Polarisation de la lumière

    plus classiquement tu peux polariser la lumiere "verticalement" ou "horizontalement" (entre guillemets car convention), et ce grace a une lentille.
    Tu peux préciser ?

  18. #14
    deep_turtle

    Re : Polarisation de la lumière

    Sinon, puisqu'on en est aux figures, en voici deux que j'aime bien. Sur les deux figures, le trait noire représente l'extrémité du vecteur champ électrique dans le plan (Ex, Ey), en fonction de la direction z, dans 2 cas : polarisation circulaire et pas de polarisation (j'ai obtenu ça en sommant des ondes monochromatiques de fréquences différentes, chacune polarisée linéairement dans une direction quelconque)
    Images attachées Images attachées

  19. #15
    monnoliv

    Re : Polarisation de la lumière

    En effet, c'est beaucoup plus clair comme ça
    Ne soldez pas grand mère, elle brosse encore.

  20. #16
    Latouffe

    Re : Polarisation de la lumière

    Ouaouh merci mille fois pour ces explications. Je devrais m'en sortir avec tout ça. A propos des équations de maxwell, où est-ce que je pourrais les trouver, et puis surtout est-ce que je suis sensé pouvoir les comprendre ? Je sors à peine de terminale mais je suis passionné par la physique.

    Merci, @+

  21. #17
    laurent841

    Re : Polarisation de la lumière

    Citation Envoyé par deep_turtle
    Tu peux préciser ?
    j'ai noté plus classiquement car c'est de cette manière que je l'ai vue cette année en optique ondulatoire, et grace a une lentille (j'aurais du mettre grace a une lame pour etre plus précis) tout simlplement par réflexion de l'une des 2 ondes planes : si l'on place la lame avec une orientation de +-56° par rapport au plan d'incidence (angle de Brewster), on obtient une réflexion maximale (et presque totale) d'une des 2 ondes planes, polarisant ainsi la lumière.

  22. #18
    deep_turtle

    Re : Polarisation de la lumière

    Ah OK, en effet par réflexion sur un dioptre entre deux diélectriques on peut polariser la lumière. Mais il vaut mieux parler de lame que de lentille. Ce n'est pas pour pinailler, je ne comprenais pas à quoi tu faisais allusion, désolé...

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  24. #19
    Chip

    Re : Polarisation de la lumière

    Citation Envoyé par laurent841
    si l'on place la lame avec une orientation de +-56° par rapport au plan d'incidence (angle de Brewster), on obtient une réflexion maximale (et presque totale) d'une des 2 ondes planes, polarisant ainsi la lumière.
    Petite remarque : à l'angle de Brewster la réflexion de l'onde polarisée perpendiculairement au plan d'incidence n'est pas du tout totale, loin de là (environ 15%, avec l'indice d'environ 1,5 que tu as pris comme exemple). Par contre la transmission de l'onde polarisée dans le plan d'incidence est, elle, totale (autrement dit elle n'est pas du tout réfléchie). Comme seule l'une des deux polarisations est réfléchie (mais pas totalement), on obtient bien une polarisation linéaire de la lumière réfléchie.

  25. #20
    xjunex

    Re : Polarisation de la lumière

    Citation Envoyé par Taoufik AMRI
    Pas du tout, c'est pour donner un autre moyen d'avoir la polarisation grace à de la chimie, et non à l'aide d'une fente mecanique ! Maintenant si tu aimes pas la confiture, agremente tes biscottes autrement surtout quand celle ci ne sont pas les tiennes.

    A-T
    mdr... je crois que l'auteur de ce post cherchait à savoir ce qu'était la polarisation de la lumière, et non comment le faire.
    La chaleur humaine se trouve-t-elle seulement au crematorium ?

  26. #21
    physastro

    Re : Polarisation de la lumière

    Citation Envoyé par Latouffe
    Bonjour, je ne sais tout simplement rien à propos du phénomène de polarisation et j'aimerais donc savoir de quoi il s'agit. Tout ce que je sais, c'est que quand on fait passer un faisceau lumineux par des fentes disposées intelligemment, ça lui donne des propriétés particulières (en tout cas je crois). Donc j'aimerais en savoir plus. Est-ce que ça a un rapport avec la nature ondulatoire de la lumière ? Je suppose que oui.
    Bref voilà !

    Bon merci @+
    Salut,
    Avant tout, il faut savoir que les ondes EM ont une vitesse de propagation invariante dans le vide, qui est égale à ; de plus elles ont un caractère vectoriel .
    Tu as choisi de t'intéresser aux ondes lumineuses qui ne sont qu'un cas particulier des ondes EM (dont le domaine s'étend environ de 0.4 à 0.75 .
    Lorsque l'on considère des ondes EM planes monochromatiques, les champs E et B sont perpendiculaires à la direction de propagation définie par ce que l'on appelle le vecteur dans le vide . La direction de polarisation de l'onde EM est celle du champ électrique E . Le plan formé par E et (de norme longueur d'onde dans le vide) définit le plan de polarisation de l'onde. (En général, la direction de E varie au cours du temps.)
    L'état de polarisation de l'onde EM au cours dutemps varie en fonction du déphasage entre les 2 composantes du champ électrique ( ) ; suivant les valeurs de tu peux obtenir différents états de polarisation d'une onde EM, comme par exemple une polarisation elliptique (dite gauche ou droite suivant le sens dans lequel tourne le champ E par rapport à l'observateur recevant l'onde), ou circulaire (droite ou gauche), ou encore rectiligne.
    En ce qui concerne la lumière naturelle, le Soleil, comme tu t'en doutes, est constitué d'un grand nombre d'atomes. Ces atomes se comportent comme des petites antennes radio émettant des trains d'ondes incohérents entre eux. Il en résulte, pour un détecteur classique ou pour l'oeil humain, une polarisation aléatoire. On dit ainsi que la lumière blanche n'est pas polarisée.
    Maintenant, des équations peuvent illustrer ces propos, mais je n'ai pas voulu "trop" surcharger le post (bien que déjà ...) !!

  27. #22
    Latouffe

    Re : Polarisation de la lumière

    Merci beaucoup physastro, c'est clair mais j'ai quand même quelques questions sur des passages que je n'ai pas bien compris.
    En général, la direction de E varie au cours du temps
    Je ne comprends pas ça, comme la lumière se propage de façon rectiligne et que E est perpendiculaire à la direction de propagation, cela veut dire que le champ E tourne autour de l'axe ?

    Lorsque tu parles du déphasage entre les composantes Ex et Ey, dans quel plan te situes-tu ?

    Enfin lorsqu'on polarise artificiellement un faisceau d'ondes polychromatiques, que se passe-t-il exactement au niveau de ce déphasage (puisque je suppose qu'il s'agit de modifier l'état de polarisation des ondes) ?

    Merci, @+

  28. #23
    physastro

    Re : Polarisation de la lumière

    Citation Envoyé par Latouffe
    Merci beaucoup physastro, c'est clair mais j'ai quand même quelques questions sur des passages que je n'ai pas bien compris.

    Je ne comprends pas ça, comme la lumière se propage de façon rectiligne et que E est perpendiculaire à la direction de propagation, cela veut dire que le champ E tourne autour de l'axe ?

    Lorsque tu parles du déphasage entre les composantes Ex et Ey, dans quel plan te situes-tu ?

    Enfin lorsqu'on polarise artificiellement un faisceau d'ondes polychromatiques, que se passe-t-il exactement au niveau de ce déphasage (puisque je suppose qu'il s'agit de modifier l'état de polarisation des ondes) ?

    Merci, @+
    Il faut comprendre que le champ E est perpendiculaire à la direction de propagation, mais est contenu dans le plan de polarisation de l'onde (puisqu'il la compose avec le vecteur ).
    Si tu veux je peux t'expliciter le champ électrique d'une onde dans la base ( ) :



    En notation complexe, E(r,t) = E(r) exp(-it), avec E(r) = .

    Les amplitudes complexes du champ s'expriment par :

    et

    Le rapport r entre les amplitudes complexes et a pour expression :

    et

    sont respectivement le rapport des amplitudes réelles et le déphasage de par rapport à .

    J'espère que tu comprends mieux avec ces précisions !!
    Dernière modification par physastro ; 14/08/2005 à 18h15.

  29. #24
    physastro

    Re : Polarisation de la lumière

    Citation Envoyé par physastro
    Le rapport r entre les amplitudes complexes et a pour expression :

    Bon la forme est mal sortie donc je le réécris :


    Citation Envoyé par physastro
    biensûr r est égal à la norme de r.

  30. Publicité
  31. #25
    Latouffe

    Re : Polarisation de la lumière

    J'espère que tu comprends mieux avec ces précisions
    Euh comment dire ?

    En fait non je n'ai rien compris du tout. Désolé mais je n'ai jamais utilisé les nombres complexes en physique, je ne vois donc pas du tout à quoi ça correspond. J'aurais préféré pour l'instant un truc moins formalisé (donc moins précis malheureusement), mais à ma portée. Désolé d'être difficile.

    Merci quand même de t'être donné du mal pour moi, rien que pour l'effort d'avoir fait du TEX (au fait quelqu'un a un manuel par hasard ?)

    @+

  32. #26
    physastro

    Re : Polarisation de la lumière

    Citation Envoyé par Latouffe
    Euh comment dire ?

    En fait non je n'ai rien compris du tout. Désolé mais je n'ai jamais utilisé les nombres complexes en physique, je ne vois donc pas du tout à quoi ça correspond. J'aurais préféré pour l'instant un truc moins formalisé (donc moins précis malheureusement), mais à ma portée. Désolé d'être difficile.

    Merci quand même de t'être donné du mal pour moi, rien que pour l'effort d'avoir fait du TEX (au fait quelqu'un a un manuel par hasard ?)

    @+
    Bon, le problème est que si tu n'as jamais fais d'électromagnétisme tu vas effectivement avoir du mal à comprendre certaines notations (surtoût les équations) !!
    En fait on passe en notation complexe pour deux principales raisons : * dérivation facile ;
    * séparation dans l'écriture de la partie spatiale et temporelle ;

    Cette denière spécification vient du fait qu'une onde plane progressive sphérique (OPPS) a une double périodicités ; comme tu l'as vu précédemment, l'onde a une phase , ainsi admet une double période, l'une temporelle et l'autre spatiale.
    cos comme tu le sais étant périodique on a :
    et
    la "période spatiale" appelée longueur d'onde, est la plus petite distance séparant 2 plans d'ondes de même phase.

  33. #27
    Chip

    Re : Polarisation de la lumière

    Citation Envoyé par physastro
    onde plane progressive sphérique (OPPS)
    S pour sinusoïdale

  34. #28
    physastro

    Re : Polarisation de la lumière

    Citation Envoyé par Chip
    S pour sinusoïdale
    Bien vu Chip, mon esprit et ma main ont fourché...!!

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