liumière complètement et partiellement polarisée

— Nous aA'ons supposé dans l'expérience précédente que l'intensité du faisceau polarisé devenait complètement nulle à 90° du plan de polarisation : il n'en est ainsi en réalité que si l'on a fait arriver la lumière sur le polariseur sous un angle d'incidence particulier, qu'on appelle Vangle de polarisation, et qui est de o4°3o' ; c'est le seul pour lequel la lumière soit complètement polarisée. Si l'angle d'incidence n'a pas cette valeur, une partie seulement du faisceau réfléchi est polarisée : ce faisceau se compose donc d'une certaine proportion de lumière polarisée, mélangée avec de la lumière naturelle, dont l'intensité reste invariable. Sil'on fait tourner l'analyseur, l'intensité de l'image variera donc entre des maxima représentés par la somme des lumières naturelle et polarisée, et des minima égaux à Tintensité de la lunjière naturelle seule; les minima ne sont donc plus nuls.

o49. lioi de llalus. — Les intensités du faisceau polarisé ont été mesurées par les méthodes photométriques; Malus a montré que l'intensité de Vimage donnée par l'analyseur est proportionnelle au carré du cosinus de Vangle formé par les plans d'incidence des deux miroirs.

Soient V l'intensité de ce faisceau, I celle du faisceau incident, a l'angle des deux plans

r = Icos2 a.

ooO. Polarisation par réfraction. — La réflexion n'est pas le seul phénomène qui ait pour effet de polariser la lumière. Si l'on fait tomber sur le miroir analyseur un fais-

ceau de lumière qui ait traversé une lame de verre à faces parallèles, on constate qu'il est partiellement polarisé. On augmente l'effet en produisant l'incidence sous l'angle de polarisation 54''3b' ; néanmoins la polarisation complète n'est jamais obtenue par le passage à travers une seule glace. Elle se produit seulement quand le faisceau se réfracte à travers une pile de glaces, formée d'un certain nombre de glaces superposées, que la lumière rencontre successivement sous le même angle. Chaque réfraction polarise une partie de la lumière qui est restée naturelle, et il arrive un moment où la polarisation peut être regardée comme complète. Si l'on fait tourner le miroir analyseur, on voit que les extinctions se produisent lorsque les deux plans d'incidence sont parallèles, et les maxima lorsqu'ils sont perpendiculaires. La réfraction polarise donc la lumière dans un plan perpendiculaire au plan d'incidence.

Par conséquent, si l'on désigne toujours par a l'angle des deux plans d'incidence, on a

r = Isin2a

o51. Polarisatiou par double réfraction. — Enfin, si l'on reçoit sur le miroir analyseur les deux faisceaux réfractés qui sortent d'un cristal concave, on constate qu'ils sont tous deux polarisés, mais à angle droit. Le rayon ordinaire est polarisé dans le plan delà section principale, et le rayon extraordinaire dans le plan perpendiculaire : les maxima de l'un correspondent doiic aux extinctions de l'autre et réciproquement. Si l'on appelle a l'angle de.la section principale avec le plan d'incidence du miroir analyseur, l'intensité du faisceau ordinaire est

1=1 COS^ tt

et celle du faisceau extraordinaire

= I sin2 a

Il résulte de là que la somme des deux images est

(1) On sait que

sin'a ri- cos*a =: 1.

POLA.RISEURS.

Fis. 363.

Si l'on projette les deux images de sorte qu'elles empiètent I l'une sur l'autre (flg. 3t5b), la partie commune a garde une intensité constante pendant toute la rotation.

La position représentée montre un maximum ide l'image inférieure et un minimum de l'autre.

bo2. Polariseurs. — On voit cfu'on peut 1 prendre indifféremment comme polariseur un i miroir, une pile de glaces ou un cristal biré- Ifringent. Quel que soit celui de ces appareils I qu'on emploie, la lumière polarisée a les mêmes 1 propriétés et produit toujours les mêmes elïets, I pourvu que le plan de polarisation soit le même. ILe plus simple des polariseurs est la lame de iglace noire disposée pour recevoir la lumière sous un angle t de 54° 3.^)'. Mais on préfère généralement à cet appareil et à la ipile de glaces dont nous avons déjà parlé des cristaux biréffringents. Un cristal naturel de spath d'Islande peut servir ; à cet usage ; il donne deux : faisceaux polarisés à angle i droit, mais qui, à la sortie, eempiètentgénéralementl'un tsur l'autre, à moins que le i cristal ne soit très épais.

IDans ce cas, si la présence (des deux faisceaux est un i inconvénient, on peut arrêtter l'un par un diaphragme I de diamètre convenable. On Uui donne plus souvent la

fformedite d'un prisme biréfringent qui sépare mieux les deux faisceaux : pour cela on taille un prisme de spath ayant ses .arêtes parallèles à l'axe, et on l'achromatise par un prisme ide verre (fig. 366). La lumière tombe normalement sur le verre, qu'elle traverse sans déviation ; en pénétrant dans le ■•spath, elle se divise en un faisceau ordinaire et un faisceau extraordinaire ; ce dernier, qui est fortement dévié, peut être conservé ou arrêté par un diaphragme.

Le prisme de Nicol est un spath disposé pour arrêter le faisceau ordinaire ; on le partage en deux moitiés par un trait ide scie dirigé très obliquement (fig. 367), on polit les deux inouvelles faces et on les i^ecolle à l'aide de baume de Canada, 'dont l'indice de réfraction est compris entre les indices ordimaire et extraordinaire du spath, qui sont 1,654 et 1,483.

Dans ces conditions, le faisceau ordinaire se réfléchit totalement sur le baume et va se perdre dans la monture qui est

On se sert aussi quelquefois de tourmaline, cristal qui présente une teinte verdàtre plus ou moins foncée, et qu'on taille en lames parallèles à Taxe. Lorsque la lame est très mince, elle donne deux images; à^mesure que l'épaisseur augmente, le rayon ordinaire étant le plus absorbé, l'image ordinaire s'affaiblit plus vite, et elle se trouve complètement éteinte pour une épaisseur de 2 millimètres. On a alors un polariseur qui ne laisse passer que le faisceau extraordinaire, mais dont la couleur est parfois gênante.

5S3. Analyseurs. — H faut remarquer que la lumière polarisée ne se distingue en rien au premier abord de la lumière naturelle; elle se propage, se réfléchit et se réfracte suivant les mêmes lois, quant à la direction ; pour mettre sa nature en évidence, il faut la recevoir sur un analyseur, dont la rotation fera éprouver au faisceau des variations d'intensité conformes à la loi de Malus.

La glace noire que nous avons employée tout d'abord pour polariser la lumière peut servir aussi à l'analyser ; cette propriété est générale, et tous les appareils que nous venons de décrire peuvent servir indifféremment de polariseurs ou d'analyseurs.

3o4. Expérience des deux apatbs. — Nous signalerons en particulier ce qui se produit lorsqu'on fait tomber un faisceau de lumière naturelle d'intensité I sur un polariseur et un analyseur formés chacun d'un spath donnant deux images. Le polariseur le divise en un faisceau ordinaire, polarisé dans le plan de la section principale, et un faisceau extraordinaire,

polarisé à angle droit, ayant tous deux pour intensité ^, Cha-

cun de ces faisceaux,.en traversant l'analyseur, se décompose

noircie à l'intérieur; le faisceau extraordinaire traverse seul le cristal et sort polarisé perpendiculairement à la section principale.

Fig. 367.

Dans le prisme de Foucault, une mince lame d'air remplace le baume de Canada, ce qui permet de diminuer la longueur totale du prisme.