La polarisation de la lumière est la direction que prend dans l'espace le plan du vecteur champ électrique E et de l'axe de propagation appelé aussi plan de vibration électrique.
1) Lorsqu'une onde est
polarisée plane, ce plan reste fixe dans l'espace ( ou du moins reste parallèle à lui même au cours de la propagation de l'onde électromagnétique.
2) Lorsqu'une onde est polarisée
circulaire, le vecteur E décrit au cours de la propagation une rotation uniforme autours de l'axe de propagation; dans ce cas sa longueur reste
constante tout en tournant.
3) Lorsqu'une onde est polarisée
elliptique, non seulement le vecteur E décrit une rotation autour de l'axe de propagation, mais il subit en plus une variation de longueur.
En général, en optique, on ne s'occupe que du vecteur E, mais on peut très bien aussi s'intéresser au vecteur champ magnétique B ( en tesla ). dans les trois cas précédent, il suit en général
la même évolution en restant perpendiculaire à E (sauf dans le cas de milieux de propagation cristallins non linéaires ou la loi E = zH n'est pas isotrope dans le cristal).
Afin de décrire les phénomènes de polarisation il est nécessaire de construire le vecteur E à partir de deux composantes orthogonales situées dans le même plan que lui et parpendiculaires à l'axe
de propagation.
On écrit : E
1 = E
01 cos ( wt) E
2 = E
O2cos (wt + phi )
phi est le déphasage retard de
E2 par rapport à
E1 au cours de la propagation.
Voyons les 3 cas possibles de la polarisation déjà présentés plus haut.
--> si phi = 0 ou pi rad alors
E1 et
E2 sont en phase et
E = E1 + E2 garde une
orientation spatiale constante
et sa longueur E = rac ( E
12 + E
22) est constante il s'agit du cas onde plane évoqué en 1)
--> si phi = pi/2 rad et E
01 = E
02 = E
0 on peut alors écrire E
2 = E
0sin(wt)
A chaque instant l'extrémité de E va donc suivre un mouvement résultant de deux vibrations en quadrature.
Cette résultante est un cercle de rayon E
O dont l'axe est confondu à l'axe de propagation de l'onde.
--> si phi est tout sauf 0 pi ou pi/2 et 3pi/2 ( à 2kpi près bien sûr) la résultante du mouvement des deux composantes suit une ellipse.
Afin de comprendre "visuellement ce phénomène et ses variations selon les valeurs de E01, E02, phi je vous invite à vous rendre sur le site suivant: site de François-Vandenbrouck, professeur de
physique à l'url suivante:
http://www.f-vandenbrouck.org/polarisation.html
Vous aurez de nombreuses possibilités de représentation des ondes dans chacune des situations de polarisation.
Bonne initiation ! nous approndirons cette question en cours avec l'étude des lames biréfringentes.
