Polariseurs et lames d'onde

Les polariseurs sélectionnent un état de polarisation et les lames d'onde décalent la phase relative des composantes, constituant les outils fondamentaux pour le contrôle de la lumière polarisée.

Definition

Éléments optiques agissant sur la polarisation, les polariseurs transmettant une composante de polarisation sélectionnée et les lames d'onde introduisant un retard de phase fixe entre des composantes orthogonales pour modifier l'état de polarisation.

Scope

Ce sujet couvre les composants optiques utilisés pour produire, transformer et analyser la lumière polarisée. Il inclut les polariseurs dichroïques et réfléchissants ainsi que les séparateurs de faisceau polarisants, la loi de Malus pour la transmission à travers un polariseur, l'action des lames d'onde (lames de retard) qui introduisent une différence de phase contrôlée entre des composantes orthogonales, les lames demi-onde et quart d'onde et leur utilisation pour la rotation de la polarisation linéaire ou la production de polarisation circulaire, et la combinaison de ces éléments décrite par le calcul de Jones. Il traite des moyens pratiques de contrôle de la polarisation qui sont à la base de nombreux instruments.

Core questions

• Comment un polariseur sélectionne-t-il une polarisation et quelle quantité de lumière transmet-il ?
• Comment une lame d'onde modifie-t-elle l'état de polarisation de la lumière ?
• Comment les lames demi-onde et quart d'onde sont-elles utilisées en pratique ?
• Comment les combinaisons de ces éléments convertissent-elles une polarisation en une autre ?

Key concepts

• polariseur
• loi de Malus
• lame d'onde
• lame demi-onde
• lame quart d'onde
• axes rapide et lent
• séparateur de faisceau polarisant
• retard de phase

Key theories

Loi de Malus

Lorsqu'une lumière polarisée linéairement traverse un polariseur idéal, l'intensité transmise est égale à l'intensité incidente multipliée par le carré du cosinus de l'angle entre la polarisation et l'axe de transmission du polariseur.

Retard de phase des lames d'onde

Une lame biréfringente introduit une différence de phase entre les composantes le long de ses axes rapide et lent ; une lame demi-onde fait tourner la polarisation linéaire tandis qu'une lame quart d'onde convertit entre la polarisation linéaire et circulaire.

Clinical relevance

Les polariseurs et les lames d'onde sont des composants essentiels des microscopes à lumière polarisée utilisés en pathologie diagnostique, des polarimètres qui mesurent des analytes optiquement actifs tels que le glucose, et des dispositifs à cristaux liquides qui contrôlent la lumière dans les écrans et les instruments ophtalmiques.

History

Malus a établi sa loi d'intensité en 1809, et Nicol a conçu le prisme polarisant en calcite qui porte son nom en 1828. Les polariseurs en feuille pratiques sont devenus largement disponibles après qu'Edwin Land a inventé le film polarisant dichroïque dans les années 1930, fondant la Polaroid Corporation.

Key figures

• Étienne-Louis Malus
• William Nicol
• Edwin Land

Seminal works

• hecht2017
• salehteich2019

Frequently asked questions

Quelle quantité de lumière traverse deux polariseurs croisés ?

Idéalement aucune ; lorsque les axes de transmission sont perpendiculaires, la loi de Malus donne une transmission nulle car le cosinus de quatre-vingt-dix degrés est zéro, c'est pourquoi les polariseurs croisés apparaissent sombres.

Comment une lame quart d'onde produit-elle de la lumière polarisée circulairement ?

Si une lumière polarisée linéairement entre à quarante-cinq degrés par rapport aux axes de la lame, la lame retarde une composante d'un quart de longueur d'onde par rapport à l'autre, et les deux composantes d'amplitude égale se combinent pour former une polarisation circulaire.