DE LA POLARISATION

146‘J. Dans l’élude qui vient d’êlre faite de la transmission de la lumière par les milieux biréfringents, nous ne nous sommes Jamais occupés des intensités relatives des deux faisceaux émergents. C'est qu'en effet, pour les conditions simples dans lesquelles nous nous sommes placés, le fait observé est toujours le même : l'image ordinaire et l'image extraordinaire offrent des intensités égales. Il n'en est plus ainsi lorsque la lumière incidente, avant de pénétrer dans le spath, a déjà traversé un cristal à un axe ; nous allons voir que le fait de cette transmission préalable a modifié profondément le faisceau lumineux et lui a imprimé des qualités spéciales, une sorte de dissymétrie.

1470. Amilyse de» propri^tét» de* telstwaax ordinaires rt extraordinaires. — Prenons d'abord isolément le rayon ordinaire a„, fourni par un premier spath A, et faisons-le tomber sur un second spath B. Généralement il se partagi* en deux rayons, l'un que nous appellerons encore ordinaire h,„ l’autre extraordinaire fc,. Ces deux rayons donnent en général à leur sortie de B des images d’intensités différentes ; mais le rapport de leurs intensités dépend de l'angle que fait la section principale de B avec celle de A. Si les deux sections sont contenues dans un plan commun, si elles se confondent, les deux images b„, 6, se réduisent à une seule b„. C’est comme si les deux spaths avaient formé un cristal unique. Si l'on fait tourner le cristal B de manière à ce que l'angle a, que vont faire les sections principales des deux sections, aille en croissant. on voit l’image bt apparaître d'abord Irés-faible; puis croître en intensité de plus en plus, à mesure ijue b„ décroît. Pour a = 4.Vfr, = b„.

a continue à croilre au delà de 45", alors b, l’emporte de plus en plus en intensité sur bo, et pour «=90“ l'image 6„ s’est éteinte complètement et bc a pris son éclat maximum. A partir de a = 90° jus(|u’à a = 180°, l’inverse a lieu, réparait, son intensité va croissant, en même temps bg s'afTaiblit; pour a — 135°, les deux images redeviennent égales, et pour a = 180“ b, s’éteint et b„ possède son intensité maximum. De 180° à 360“, les deux images repassent par les mêmes variations ; ces changements d’intensité peuvent être tous résumés dans le tableau suivant ;

■x — 0 une seule image, à..

ê, diminue, augmente.

St =90* . . une seule image, êj

ot>90“<180“ Iig diminue, ê. augmente.

a=135* be — 0..

st= 180» une seule image ê..

Des résultats tout à fait analogues sont obtenus quand on fait tomber sur le spath B le rayon extraordinaire Og fourni par le spath A. On peut les résumer ainsi :

st=ü une seule image, tg

st>U<90“ diminue, S. augmenti'.

56 = 45“ gj := 6,.

CI = 9ü“ une seule image,

st>90*<180“ 6. diminue. Cl augmente.

st^i55*. , . , 6, 51= gÿ,

a = I80“ une seule image St.

1171. Loi de naiim. — Kii résumé, quand un objet lumineux est regardé à travers deux spaths suiierposés, on aperçoit en général quatre images de cet objet ; deux plus faibles, deux plus intenses. Elles ont toutes la même intensité (piand les sections principales des deux cristaux font un angle de 45°. Les quatre images se réduisent à deux, dans quatre positions rectangulaires : celles où les sections principales sont parallèles ou perpendiculaires entre elles.

Les variations d’intensité des quatre images ont été évaluées numériquement par les méthodes photoiuétriques ; elles s'expriment d’une manière très-simple : b„ et varient proportionnellement à cos’ a; ft, et 6„ varient proportionnellement à sin’ a. Celle loi du phénomène porte le nom de loi de Malus, du nom du physicien qui l’a découverte.

1472. Lumldre polarlM^r. [.a lumière qui a été transmise par un milieu biiéfringcnl a perdu, par le fait même de cette transmission, les caractères de la lumière naturelle; on l’a nommée lumière polarisée. De plus, les deux rayons, l'ordinaire et l’extraordinaire, quoique

DE LA PÜLARISATIOÎS. AW

identiques en apparence, manifestent des propriétés diflércntes quand la section principale d'un cristal à un axe se présente à eux suivant tel ou tel azimut. I^ur polarité n’est donc pas identique? Ces deux faits, qui ont été mis ici en évidence par le phénomène de la double réfraction, peuvent l’être aussi par l’emploi d'une surface réfléchissante. Ainsi, qu’on fasse tomber le rayon a„ fourni par le premier spath, sur une lame de verre, avec une inclinaison de Ô5"2;)' sur la surface, on reconnaîtra que ce rayon sera réfléchi à la façon d’un rayon de lumière naturelle si le plan d’incidence sur le verre coïncide dans ce cas avec la section principale du spath A, ou bien l'angle a des deux plans égale zéro. Mais si « est>0 et va croissant, l’intensité du rayon réfléchi diminue, quoique l’inclinaison de la lumière sur la surface vitreuse ne varie pas; pour a = 90", la réflexion n’a plus lieu, l’intensité du rayon réfléchi est nulle. Elle va croissant à partir de 90" pour atteindre son maximum à 180", lorsque le plan d’incidence se confond de nouveau avec la section principale. On voit encore là se manifester cet étal de dissymétrie du rayon et se prononcer clairement la polarité qui lui appartient. Si au lieu de a„ on fait servir le rayon a, ù la même expérience, on trouve pour a = O l’intensité du rayon réfléchi nulle, et pour a = 90" l’intensité de ce rayon maximum.

1475. Poiarloailoii par réiirxioa. — La lumière naturelle peut être convertie en lumière polarisée par d’autres méthodes que celle de la double réfraction: la téflexion et la réfraction simples peuvent opérer la même conversion. Sur une plaque de verre noir non étamée MM,, placée

à l’extrémité d’un tube, et faisant avec l’axe PI'' de ce tubejun angle P'PM, ifig. 752) égal à 55" 25', on fait tomber un rayon de lumière naturelle dans une direction SP telle que l’angle SPM égale aussi 55"2.5'. Dans ces conditions, la lumière se (réfléchit suivant PP'. On la reçoit en P' sur un spath dont la section principale coïncide avec le plan d’incidence SPP' du rayon, et on constate que le rayon réfléchi PP' traverse

le spath et donne une seule image qui est identique par ses propriétés à l'image 6» déjà obtenue. Il y a deux images, b„, b„ d’inégale intensité quand la section principale fait un angle avec le plan primitif de réilcxion du rayon sur le plan noir. Les deux images sont égales quand cet angle est de 45”. Enfin, &„ s’éteint et pi apparaît seul quand les deux plans sont perpendiculaires. En un mot, le rayon réfléchi PF se comporte comme le ferait un rayon ordinaire a„ sortant d’un cristal biréfringent dont la section principale serait parallèle au plan SPF.

Le plan d’incidence SPF, dans lequel la lumière naturelle se transforme par voie de réflexion en lumière polarisée, a été appelé plan de polarisation. Nous dirons, par suite, comme conséquence des résultats d’expérience qui ont été indiqués dans le chapitre de la Double réfraction et dans les paragraphes précédents, qu’un rayon de lumière naturelle, par sa transmission dans un cristal à un axe, se convertit en un rayon ordinaire polarisé dans le plan de la section principale et (1472} un rayon extraordinaire polarisé dans un plan perpendiculaire à la section principale.

Si l’on fait tourner la glace MM, de manière à changer l’angle d’incidence du rayon SP avec la surface, et qu’en même temps on fasse mouvoir le tube de telle sorte que le nouveau rayon réfléchi suive toujours l’axe PP', on reconnaît que, dans ces conditions nouvelles, la lumière réfléchie renferme d’autant moins de lumière polarisée que l’angle SPM s’écarte davantage de 35°, 25. Aussi a-t-on nommé cet angle de 35°, 25 Vangle de polarisation pour le verre. En général, pour un corps quel' conque, solide ou liquide, Tangle de polarisation sera l’angle que doit faire un rayon incident de lumière naturelle avec la surface polie de ce corps pour que le rayon réfléchi soit polarisé au maximum.

147 4. Loi de Brew*»er. — Brewster a énoncé le premier une loi trèssimple concernant l’angle de polarisation, et qui permet d’en déterminer a priori la valeur par la seule connaissance de l’indice de réfraction du corps étudié. La tangente de l'angle de polarisation d'une .tubstance est égale à l'inverse de l'indiù-

de réfraction de cette substance Tg o = i-

Cela revient à dire que l’angle de polarisation est toujours tel que le rayon réfléchi est perpendiculaire au rayon réfracté. En effet, soient IP (fig. 733) le rayon incident formant

Fig. ir».