Qu'est-ce que la lumière polarisée?

La Lumière polarisée C'est le rayonnement électromagnétique qui vibre dans un seul plan perpendiculaire à la direction de propagation. La vibration dans un plan signifie que le vecteur de champ électrique de l'onde lumineuse.

La lumière naturelle ou artificielle est un train d'ondes de rayonnement électromagnétique dont les champs électriques varient au hasard sur tous les plans perpendiculaires à la direction de propagation. Lorsqu'une seule partie du rayonnement est limitée à osciller dans un seul plan, il est dit que la lumière est polarisée.

Onde lumineuse polarisée verticalement dans un plan lorsqu'il influence des ondes lumineuses non polarisées dans une grille de polarisation. Par Bob Melish (https: // communes.Wikimedia.org / wiki / fichier: wire-flo-polariseur.Svg) Wikimedia Commons

Une façon d'obtenir une lumière polarisée consiste à influencer la foudre dans un filtre polarisant, qui se compose d'une structure polymère orientée dans une direction, permettant uniquement aux ondes qui oscillent dans le même plan tandis que les autres vagues sont absorbées.

La lumière de la foudre qui traverse le filtre a moins d'intensité que le rayon incident. Cette particularité est un moyen de distinguer la lumière polarisée et la lumière non polarisée. L'œil humain n'a pas la capacité de distinguer l'un et l'autre.

La lumière peut être polarisée de manière linéaire, circulaire ou elliptique en fonction de la direction de propagation des ondes. De même, la lumière polarisée peut être obtenue par des processus physiques tels que la réflexion, la réfraction, la diffraction et la birrefringence.

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Lumière polarisée linéairement

Lorsque le champ électrique des ondes lumineux oscille constamment, décrivant une ligne droite dans le plan perpendiculaire à la propagation, il est dit que la lumière est linéairement polarisée. Dans cet état de polarisation, les phases des deux composantes du champ électrique sont les mêmes.

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Si deux vagues, polarisées linéairement, qui vibrent dans des plans perpendiculaires les uns avec les autres, une autre onde polarisée linéaire est obtenue. L'onde de lumière sera en phase avec la précédente. Deux vagues sont en phase lorsqu'ils ont le même déplacement en même temps.

Polarisation linéaire, circulaire et elliptique. Par inductiveload. (https: // communes.Wikimedia.org)

Lumière polarisée circulaire

L'onde lumineuse dont le vecteur de champ électrique se propage circulairement dans le même plan perpendiculaire à la propagation, est polarisé circulaire. Dans cet état de polarisation, l'ampleur du champ électrique reste constante. L'orientation du champ électrique est dans la direction des aiguilles d'horloge ou dans la direction opposée.

Le champ d'électricité de la lumière polarisée décrit les trajectoires circulaires avec une fréquence angulaire Ω constant.

Deux ondes lumineuses à polarisation linéairement qui se chevauchent perpendiculaire.

Lumière polarisée elliptiquement

Dans cet état de polarisation, le champ électrique de l'onde lumineuse décrit une ellipse dans tout le plan perpendiculaire à la propagation et est orienté dans le sens de rotation des aiguilles de l'horloge ou dans la direction opposée.

Le chevauchement de deux ondes légères perpendiculaires les unes aux autres, une avec une polarisation linéaire et une autre avec une polarisation circulaire, et avec un décalage de 90 °, se traduit par une vague de lumière avec une polarisation elliptique. L'onde lumineuse polarisée est similaire au cas de la polarisation circulaire mais avec l'ampleur du champ électrique variant.

Lumière polarisée par réflexion

La lumière polarisée par réflexion a été découverte par Malus en 1808.  Malus a observé que lorsqu'un rayon de lumière non polarisée affecte une plaque de verre bien polie et transparente, une partie de la lumière est réfractée lorsque la plaque est croisée et l'autre partie se reflète un angle de 90 ° entre le foudre réfractif et la foudre et la foudre réfléchi.

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Le rayon lumineux réfléchi est polarisé linéairement lors de l'osciller dans un plan perpendiculaire à la direction de propagation et son degré de polarisation dépend de l'angle d'incidence.

L'angle d'incidence par lequel le faisceau lumineux réfléchi est complètement polarisé est appelé Angle de Brewster (θ_B)

Lumière polarisée par réfraction

Si un faisceau d'éclairage non polarisé a un angle Brewster (θ_B) Sur une pile de plaques de verre, certaines des vibrations perpendiculaires au plan d'incidence se reflètent dans chacune des plaques et le reste des vibrations sont réfractées.

Le résultat net est que toutes les personnes réfléchies sont polarisées dans le même plan tandis que les réfractés sont partiellement polarisés.

Plus le nombre de surfaces est élevé, plus les rayons réfractés perdront de plus en plus d'oscillations perpendiculaires à l'avion. À la fin, la lumière transmise sera polarisée linéairement dans le même plan d'incidence de lumière non polarisée.

Dispersion polarisée lumière

La lumière qui affecte les petites particules en suspension dans un milieu est absorbée par sa structure atomique. Le champ électrique induit dans les atomes et les molécules a des vibrations parallèles au plan de balancement de la lumière.

De même, le champ électrique est perpendiculaire à la direction de propagation. Au cours de ce processus, les atomes émettent des photons de lumière qui s'écartent dans toutes les adresses possibles.

Les photons émis constituent un ensemble de vagues des particules dispersées. La partie de la lumière dispersée perpendiculairement au rayon de lumière incident est linéairement polarisée. L'autre partie de la lumière dispersée en parallèle n'est pas polarisée, le reste de la lumière dispersée par les particules est partiellement polarisée.

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La dispersion des particules avec une taille comparable à la longueur d'onde de la lumière incidente est appelée dispersion de Rayleight. Ce type de dispersion permet d'expliquer la couleur bleue du ciel ou la couleur rouge du coucher du soleil.

Rayleight Dispersion a une dépendance inversement proportionnelle à la quatrième puissance de la longueur d'onde (1 / λ⁴).

Lumière polarisée par Birrefringencia

Birrefringencia est une propriété caractéristique de certains matériaux tels que la calcite et le quartz qui ont deux indices de réfraction. La lumière polarisée par birrefringence est obtenue lorsqu'un rayon de lumière affecte un matériau birrefringent se séparant en un rayon réfléchi et deux rayons réfractés.

Parmi les deux rayons de réfraction, on s'écarte plus que l'autre oscillant perpendiculairement au plan d'incidence tandis que l'autre oscille en parallèle. Les deux rayons émergent du matériau avec une polarisation linéaire au plan d'incidence.

Les références

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4. Guenther, R D. Optique moderne. Canada: John Wiley & Sons, 1990.
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