Cet article explique ce qu'est la polarisation de la lumière en physique. Ainsi, vous découvrirez en quoi consiste la lumière polarisée, les différents types de polarisation de la lumière et comment polariser la lumière.
Quelle est la polarisation de la lumière ?
La polarisation de la lumière est le processus par lequel la lumière non polarisée se transforme en lumière polarisée. Autrement dit, la polarisation de la lumière consiste à convertir un faisceau de lumière qui oscille dans différentes directions en un faisceau de lumière qui oscille dans un seul plan.
Polariser la lumière signifie donc l’orienter en limitant sa direction de propagation. Ainsi, la direction dans laquelle oscille la lumière polarisée est appelée direction de polarisation.
La lumière non polarisée est composée d'un champ électrique et d'un champ magnétique oscillant dans des directions différentes, de telle sorte que les deux champs soient perpendiculaires l'un à l'autre et à la direction de propagation de l'onde. Ainsi, lorsque la lumière est polarisée, on obtient une onde électromagnétique qui oscille dans une seule direction.
Types de polarisation
Il existe trois types de polarisation de la lumière ou de toute onde électromagnétique :
- Polarisation linéaire – La lumière est polarisée linéairement lorsque la direction de propagation se fait le long d'une ligne droite. Ce cas se produit lorsque les deux composantes du champ électrique sont en phase (ou en antiphase).
- Polarisation circulaire : La lumière est polarisée circulairement lorsque la direction de propagation a la forme d'un cercle. Dans ce type de polarisation, les deux composantes du champ électrique sont déphasées de 90º.
- Polarisation elliptique : La lumière est polarisée elliptiquement lorsque la direction de propagation représente une ellipse. Dans ce cas, les composantes du champ électrique ont des amplitudes différentes et l'angle de phase est compris entre 0º et 180º.
Processus de polarisation de la lumière
Cette section explique les procédures les plus courantes permettant d'obtenir une lumière polarisée. Gardez à l’esprit que tous les processus de polarisation reposent sur le même principe de fonctionnement : le champ électrique est obligé de vibrer dans un seul plan, appelé plan de polarisation.
Polarisation par absorption sélective
Ce processus de polarisation profite du fait que certains matériaux sont capables d'absorber l'une des composantes du champ électrique d'une onde électromagnétique. Cette propriété physique est appelée dichroïsme.
En absorbant une des composantes du champ électrique, sa direction de propagation est modifiée et, par conséquent, la lumière est polarisée.
Par exemple, certains cristaux ont ces caractéristiques polarisantes, comme la tourmaline.
Polarisation de réflexion
La lumière peut devenir polarisée lorsqu’elle se reflète sur une surface. Ainsi, la lumière réfléchie subit une polarisation partielle car la composante du champ électrique vers le plan d'incidence n'est pas réfléchie, de sorte que cette composante est éliminée.
Ce phénomène se produit lorsque le rayon lumineux réfléchi est perpendiculaire au rayon lumineux réfracté (qui traverse la surface).
Polarisation par double réfraction
La polarisation à double réfraction, également appelée polarisation de biréfringence, se produit grâce à une propriété optique très particulière de certains corps. Cette propriété consiste à diviser un rayon lumineux incident en deux rayons polarisés linéairement et perpendiculaires l'un à l'autre.
Polarisant
Un polariseur est un instrument optique qui polarise la lumière. Autrement dit, un polariseur est un appareil qui transforme la lumière naturelle non polarisée en lumière polarisée.
Pour polariser la lumière, les polariseurs utilisent généralement certains des processus de polarisation expliqués dans la section ci-dessus.
En physique, de nombreux instruments optiques plus sophistiqués incluent souvent un polariseur dans leur mécanisme, de sorte que la lumière à l'intérieur de l'instrument soit polarisée afin de la traiter. Par exemple, un polarimètre contient un polariseur.
Applications de la polarisation de la lumière
Enfin, nous verrons à quoi sert la polarisation de la lumière, car si les processus pour obtenir une lumière polarisée sont si compliqués, ce type de lumière doit avoir de nombreuses utilisations.
La polarisation de la lumière a de nombreuses applications. Par exemple, vous avez sûrement déjà utilisé des lunettes de soleil polarisées, en polarisant la lumière incidente, cela permet à l'utilisateur de mieux voir à travers elles.
De même, la polarisation de la lumière est également utile en photographie, car ce processus physique est utilisé pour augmenter le contraste d'une photo.
De plus, la lumière polarisée est très présente dans la vie de tous les jours, même si nous n’en avons pas conscience. Ainsi, les ondes électromagnétiques utilisées par les radios pour transmettre des informations sont polarisées.
Cependant, la polarisation de la lumière a de nombreuses autres utilisations scientifiques, par exemple en astronomie, la lumière polarisée est utilisée pour étudier les phénomènes typiques de cette discipline.