LXIII« MANIPULATION
ÉTUDE D'UN RAYON NATUREL, CIRCULAIRE, PARTIELLEMENT POLARISÉ OU ELLIPTIQUE.
Théorie.
On peut considérer les rayons circulaires et elliptiques comme le résultat de la superposition de deux rayons polarisés rectangulaires, issus d'un rayon polarisé primitif, présentant Tun sur l'autre un retard de^- Quand ces rayons
sont égaux, ils produisent un circulaire; quand ils sont ioégaux, ils engendrent un elliptique, dont la nature dépend du rapport de leurs amplitudes.
Les quarts d'onde sont donc des générateurs de rayons elliptiques ou circulaires.
Inversement, si l'on fait traverser un quart d'onde par un rayon déjà circulaire ou elliptique, on y introduira un nouveau retard égal à t-; le retard primitif des rayons constituants est par suite annulé ou élevé à -> et partant il y a reconstitution d'un rayon rectiligne.
Un quart d'onde agit donc différemment sur les divers rayons : un rayon naturel reste naturel; un rectiligne est rendu circulaire ou elliptique; un circulaire est restauré;
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enfin un elliptique peut être restauré aussi, quand certaines conditions d'orientation sont satisfaites.
Le quart d'onde est, par conséquent, un polariscope circulaire et elliptique.
On peut aussi l'employer pour analyser une vibration elliptique. En effet, recevons un rayon de ce genre sur un mica quart d'onde et plaçons la section principale de cette lame dans une direction telle que la polarisation rectiligne soit rétablie : nous trouvons ainsi la direction pour laquelle les deux rayons rectangulaires, dans lesquels l'ellipse se décompose, ont une différence de marche égale à un quart d'ondulation; or, cette direction est celle des axes de l'ellipse. Mais nous pouvons aussi déduire de cette observation la valeur de l'angle fx que fait la section principale de l'analyseur, placé à l'extinction, c'est-à-dire dans l'azimut de la polarisation rétablie, avec la section principale du mica quart d'onde; on
a dès lors tang/x = -; la tangente de cet angle exprime donc
le rapport des longueurs des axes de l'ellipse d'oscillation. Le signe de cette tangente dépend du sens dans lequel la lumière est polarisée elliptiquement et de la nature de la lame quart d*onde.
Verdet résume ces conditions de la manière suivante (*) : les angles sont supposés comptés de droite à gauche pour l'observateur qui reçoit le rayon.
Tanfenle de ranyle du plan de polarisalioo Section principale avec
de la lame la secUon principale
paralUIe au (rand axe de la lame
de l'ellipse. quart d'onde.
I Polarisation elliptique ) b
de droite à gauche. \ a
Polarisation elliptique ) o
de gauche à droite. \ a
! Polarisation elliptique ) ^
de droite à gauche. ( a
Polarisation eUiptique ) ^ b
de gauche à droite. ( a
(») Verdet, Leçons d*Optique physique j t. II, p. 76.
Fig.
io6.
La méthode que nous venons de décrire a été imaginée par de Senarmont, et elle porte son nom; Jamin en a indiqué une autre reposant sur remploi du compensateur de Babinet formé de deux prismes de quartz ABC et CBD (Jlg. io6) dont les faces externes sont parallèles, mais dont les sections principales sont croisées. Par suite de la petitesse de l'angle ABC, les deux rayons auxquels donne naissance un rayon tombant normalement sur la face d'entrée AB sont si voisins qu'ils peuvent être considérés comme confondus. Un rayon ordinaire sortant du premier prisme devient extraordinaire dans le second, et réciproquement. La différence de marche varie donc de MN en AC et en BD; nulle en MN, elle peut devenir plus loin égale à des multiples de la demi-longueur d'onde. Placé entre un nicol et un analyseur parallèles, le compensateur fournira donc, dans l'image extraordinaire, des franges noires aux points où
cette différence de marche égale (2/1 -m) -• Cet appareil pei^
met ainsi de compenser la différence de marche des composantes de la vibration elliptique et de rétablir la polarisation plane. Il fournit en effet, entre deux vibrations rectilignes, une différence de phase variable d'une façon continue, suivant une loi linéaire, à partir du milieu où cette différence est nulle.
Description.
L'étude des rayons polarisés se fait sur un cercle divisé quelconque muni d'alidades à bonnettes, dans lesquelles on dispose le polariseur, le compensateur et l'analyseur. On peut utiliser les goniomètres de Babinet ou de Brunner ; Jamin avait fait construire un cercle spécial qui porte son nom et que nous décrirons plus loin en parlant de la réflexion métallique.
Le quart d'onde le plus généralement employé est le mica : nous l'avons déjà signalé. L'épaisseur de o°»",o32 est celle qui
correspond à un retard de j du rayon ordinaire sur le rayon
extraordinaire en lumière jaune.
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Soleil a construit des quarts d'onde de large section, en accolant deux prismes aigus de quartz et les recouvrant d'une lame parallèle, en duplication croisée; dans les prismes, Taxe est parallèle à l'arête réfringente, tandis qu'il est perpendiculaire à cette direction dans la lame.
Le parallélépipède de Fresnel peut aussi jouer le rôle d'un quart d'onde, car un rayon incident polarisé dans un azimut de 45° y devient circulaire. Mais cet instrument déplace le faisceau; le prisme de Dove, dont la section est isoscèle, ne présente pas cet inconvénient. Je renvoie aux Traités théoriques pour ce qui est de ce dernier polariscope.
C'est le compensateur de Babinet, modifié par Jamin, qu'on emploie le plus généralement quand on veut étudier une vibration elliptique : les deux prismes droits égaux de quartz, dont il se compose, se présentent l'un h l'autre par leur face hypoténuse, mais sont orientés à angle droit par rapporta leurs axes, ainsi qu'il a été dit ci-dessus. L'un d'eux est fixe sur la bonnette E {/ig- 107); Tautre se déplace parai-
Fig. 107.
lèlement à son axe par le jeu de la vis micrométrique BA, qui mesure son déplacement.
Cet appareil donne des franges colorées, même en lumière parallèle; une croisée de fils très fins placée dans la bonnette, parallèlement aux franges, permet de fixer leur position. On peut obtenir avec cet instrument n'importe quelle différence de marche; il peut donc remplacer en toute circonstance un quart d'onde.
Le bilame de Bravais, composé de deux quarts d'onde juxtaposés, dont les sections principales sont à angle droit,
constilue encore un excellent polariscope elliptique de la plus grande sensibilité; car les teintes différentes qu'il présente permettent de reconnaître une très faible polarisation elliptique.
Tous ces polariscopes sont ajustés dans des anneaux pouvant tourner Tun dans Tautre.
Manuel opératoire.
