Leçons de niveau 15

Polarisation de la lumière/Polarisation par réflexion

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Polarisation par réflexion
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Chapitre no 1
Leçon : Polarisation de la lumière
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Polarisation de la lumière/Polarisation par réflexion
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On considère une onde plane se propageant dans un milieu d'indice . Cette onde est constituée d'un champ magnétique et d'un champ électrique qui ont la propriété d’être transverses. Dans le cas le plus général, cette onde est polarisée elliptiquement.

Cette onde est amenée à rencontrer une interface avec un second milieu d'indice optique . Introduisons d’abord quelques définitions.

L'onde incidente étant polarisée elliptiquement, on peut décomposer son champ électrique en deux composantes :

  • une composante parallèle au plan d'incidence, notée
  • une composante perpendiculaire au plan d'incidence, notée


Polarisation p.png Polarisation s.png

On supposera par la suite . Les valeurs numériques choisies sont :

  • (air)
  • (verre)

Conformément aux lois de Snell-Descartes, une partie de l'onde est transmise et le reste est réfléchi.

Le phénomène observé pour la première fois par le physicien écossais David Brewster est que les coefficients de réflexion :

  • dépendent de l'angle d'incidence
  • se comportent différemment pour les deux composantes et

Sur le graphe ci-dessous, on trace :

  • En trait noir continu le coefficient de réflexion pour la composante perpendiculaire
  • En trait bleu pointillé le coefficient de réflexion pour la composante parallèle

Fresnel-reflexion-external-fr.svg

est polarisé perpendiculairement à l'incidence de Brewster

En incidence normale, les deux coefficients sont égaux (et valent pour l'interface air/verre). Lorsqu'on augmente l'incidence, les comportements divergent et on observe même que, pour un angle donné ( pour l'interface air/verre), s'annule. L'onde réfléchie est alors polarisée perpendiculairement.


On peut donc utiliser un tel dispositif pour obtenir de la lumière polarisée rectilignement en choisissant l'angle d'incidence.

Un phénomène analogue est observable si la lumière se propageant dans le verre rencontre l'interface avec l'air. La principale différence est que, comme l'onde arrive sur un milieu d'indice optique plus faible, il existe une incidence limite à partir de laquelle la lumière n'est plus transmise.

Fresnel-reflexion-internal-fr.svg