Ondes électro-magnétiques 2ème partie: réflexion, réfraction et polarisation

Loi de Snell Soit l’interface entre 2 milieux Sens inverse milieu 1 d’indice n1 milieu 2 d’indice n2 > n1 Sens inverse Chemin indentique

Réflexion totale Passage d’un milieu n2 à un milieu n1, n2 > n1 Verre:  42° Eau:  49°

Prisme et périscope Prisme Périscope

Mirages n dépend de la température n  quand T  T plus élevée au sol

Interférence lumineuse: diffraction 2 sources ponctuelles cohérentes même fréquence même phase Intensité en P somme vectorielle des champs E Interférences constructives différence de marche = n l Interférences destructives différence de marche = n l + l/2

Calcul de l’intensité en P Différence de marche Interférence constructive

Calcul complet Intensité en P Distance entre 2 maxima

Polarisation linéaire Direction de polarisation Direction d’oscillation de E Onde non polarisée Toutes les directions permises Onde linéairement polarisée 1 seule direction Décomposition d’une onde polarisée linéairement

Polarisation elliptique Ondes Ex et Ey déphasées de p/2 Courbe décrite par E Si Ex,0 = Ey,0 = E0 Déphasage différent de p/2 Ellipse inclinée par rapport aux axes

Polarisations linéaire et circulaire

Polarisation par absorption sélective Filtre idéal Axe de transmission Transmet si E est parallèle à l’axe Absorbe si E est perpendiculaire Loi de Malus Lumière polarisée E0 Décomposition de E0 en

Absorption sélective (2) Polariseurs idéaux I = 0 si q = p/2 I = 1 si q = 0, p Polariseurs réels Polaroïd feuilles J: cristaux hérapathite (Land, 1928) Polaroïd feuilles K: longues molécules d’hydrocarbure + iode Conductivité dans le sens des chaînes Absorption si E est parallèle aux chaînes Axe de transmission PERPENDICULAIRE aux chaînes Analogue au polariseur à grille

Polarisation par réflexion Plan d’incidence Direction d’incidence Normale à la surface Oscillation des dipôles Perpendiculaire au rayon transmis Donne naissance aux 2 rayons Seule la composante  au rayon réfléchi permise Si angle i-r = 90° Polarisation perpendiculaire au plan d’incidence (s) Réflexion maximale Polarisation dans le plan d’incidence (p) Pas de réflexion

Angle de Brewster Définition Réflexion sur une surface Angle d’incidence t.q. angle i-r = 90° Si n1= 1 (air) Réflexion sur une surface Polarisation préférentielle parallèle à la surface Lunettes Polaroïd: axe de transmission vertical

Réflectance Définition Dépend Rapport entre l’intensité réfléchie et l’intensité incidente Dépend de la polarisation de l’angle d’incidence augmente avec i

Biréfringence Matériaux anisotropes Deux indices Ex. calcite (CaCO3) Vitesse de propagation dépend de la direction de polarisation E parallèle à l’axe optique: v// E perpendiculaire à l’axe optique: v Deux indices

Biréfringence (2) Axe optique dans le plan du dessin Composantes polarisées perpendiculairement v (rayon ordinaire, suit la loi de Snell) Composantes polarisées parallèlement v dépend de la direction (rayon extraordinaire, dévié) Limite: v// Lumière sortante: polarisée

Lames quart-d’onde et demi-onde Cristal coupé // à l’a. o. Rayon incident  à l’a. o. 2 rayons confondus, polarisation à 45° Ondes progressent avec des v différentes

Lames quart-d’onde et demi-onde (2) Différence de phase Epaisseur