POLARISATION

L'expérience mootreque, lorsque le plan d'incidence est pcrpeniculaire à l'axe optique, le rayon extraordinaire suit les deux lois émentaires delà réfraction. Toutefois, la valeur constantes' du pport des sinus des angles d'incidence et de réfraction, pour le yen extraordinaire, diffère de la valeur constante n que présente même rapport pour le rayon ordinaire. Dans certains cristaux, quartz par exemple, n' est plus grand que n et le rayon extraornaire y est plus dévié que le rayon ordinaire ; ces cristaux sont dits sUifs. Dans d'autres cristaux au contraire, et le spath est de ce rahre, n' est plus petit que n ; ces cristaux sont appelés négatifs. Il existe dans les cristaux biréfringents une direction particulière, lie de l'axe optique, suivant laquelle il n'y a pas, à proprement rler, double réfraction. Eu effet, si l'on taille dans un cristal de alh une face artificielle perpendiculaire à l'axe cristallograpbique, xpérlence montre que tout rayon incident normal à cette face ne ane pas, par son passage à travers le cristal, deux rayons réfracs de directions différentes. Toutefois, suivant le prolongement rayon incident cheminent en réalité, et avec la môme vitesse, ux rayons polarisés à angle droit, c'est-à-dire tels que leurs brations respectives s'effectuent dans des plans perpendiculaires tre eux .

Ajoutons que la théorie de la double réfraction conduit à une Bstruction géométrique générale des deux rayons réfractés. Polarisation par double réfraction. — Quelles que soient les nditions dans lesquelles un rayon lumineux tombe sur un cristal réfringent, les deux rayons ordinaire et extraordinaire qui en sultent, que les directions de ces rayons soient d'ailleurs confones entre elles ou distinctes, sont toujours polarisés à angle droit ; d'autres termes, les vibrations des deux rayons réfractés s'effecent toujours dans des plans désormais invariables et respectiveent perpendiculaires entre eux.

Les vibrations du rayon ordinaire se font dans le plan de la ction principale du cristal, celles du rayon extraordinaire dans un an perpendiculaire à cette môme section. Supposons que le plan de la figure 302 soit une face, naturelle ou tificielle, d'un cristal biréfringent. Considérons un rayon incident lumière naturelle arrivant en 0, dont les vibrations s'effectuent, m moment donné, suivant XX Q\ ^ojent, en putrç, PP', SS' le§

traces, sur lafi;^urc, du plan de la section principale mené par 0 du plan perpendiculaire à celte section. On peut dire quelcschog se passent comme si, à son entrée dans le cristal, toule viljrali incidente telle que XX' était décomposée, d'après la règle parallélogramme, en deux autres vibrations s'eiîectuant suiva PP' (rayon ordinaire) et 8S' (rayon extraordinaire), vibrations q se propageraient dans le cristal avec des vitesses et par conséqueQ suivant des directions différentes.

441. Caractères différentiels de la lumière naturelle et de la lumière polarisée rectilignement. — Si la lumicro qui arrive en 0 (Bg. 301) est naturelle, les vibrations, d'apr ce que nous avons dit plus haut{§ 438), se font dans des azimul

variables après chaque inter-'-1 valle de temps infiniment pelit.u Par suite, la somme des vibfiill tiens composantes suivant PP'"] ouSS',mêmependantuntemps i très court t, aura même valeur pour ces deux directions, ce qui i veut dire que les intensités iu-.j mineuses des deux rayons ord naire et extraordinaire seront!

dans tous les cas, égales entrér elles. L'expérience montre qu'il en est bien ainsi.

Supposons, au contraire, que la lumière incidente soit polarisée.

a. Si la direction, alors invariable, des vibrations incidentes se confond avec la bissectrice XX' de l'angle POS, les deux vib lions composantes, op' (rayon ordinaire) et os (rayon extraordinai seront égales entre elles ; l'intensité lumineuse sera donc la mô dans les deux rayons réfractés.

b. Lorsque la direction des vibrations incidentes ne se confo pas avec la bissectrice XX', les vibrations composantes auront 1 amplitudes différentes ; l'amplitude, et par conséquent l'inten^ lumineuse, sera plus grande dans le rayon ordinaire ou dans le rayon extraordinaire suivant que la direction des vibrations ind. dentés sera plus rapprochée de PP' ou de SS'.

c. Lorsque la vibration incidente s'effectue suivant PP' oir suivant SS'', la composante vibratoire suivant SS' ou suivant PP

Fig. 301

Décomposiliou d'une vibration incidente par un corps Liréfringent,

PRISME DE NIGOL. 'î'Sl

^t nulle ; en d'autres termes, le rayon extraordinaire ou le rayon irciinaire est complètement éteint.

Toutes ces conséquences peuvent être vérifiées par l'expérience. 1 suffit pour cela de faire tomber un faisceau lumineux sur un l omier spatb qui le décompose en deux faisceaux ordinaire et xtraordinaire d'intensités toujours égales, quelle que soit l'orienition de la section principale. Si l'on fait alors tomber sur un i cond spatb l'un des faisceaux précédents et que l'on fasse tourner

0 second cristal biréfringent afin de changer l'orientation de sa lion principale, on observe dans les deux nouveaux faisceaux

idinaire et extraordinaire obtenus ainsi les variations d'intensité t les extinctions énumérées ci-dessus.

Dans les expériences relatives à la polarisation, on donne les

ms de polariseur à la partie de l'appareil (prisme biréfringent, uroir. . .) qui polarise la lumière incidente et à' analyseur à la

'■lie, généralement constituée par un prisme biréfringent, qui

rmet de reconnaître si la lumière est polarisée.

442. Prisme de Nicol. Tourmaline. — La présence de deux ayons réfractés, lorsqu'on fait usage d'un prisme biréfringent pour 'Olariserou analyser la lumière, est souvent très gênante ; mais on leut se débarrasser de l'un des deux rayons réfractés en faisant isage du prisme de Nicol.

Ce prisme est constitué par un cristal de spath taillé d'une façon jjéciale, sur laquelle nous ne pouvons insister ici, puis scié en iGux suivant un plan perpendiculaire à la section principale. Les leux moitiés ainsi obtenues sont ensuite réunies et collées avec du luume de Canada dont l'indice de réfraction a une valeur interiiédiaire entre celles des indices ordinaire et extraordinaire du path,

La figure 302 représente, en coupe, un prisme de Nicol dont

s deux parties sont réunies suivant DD'.

Lorsqu'un rayon de lumière tombe suivant LI sur un pareil irisme, dont la section principale est GDG'D', ce rayon se bifurque -i donne, d'une part un rayon extraordinaire IRe, d'autre part un rayon ordinaire IRo plus dévié que le précédent, car, pour le spath,

1 indice ordinaire est plus grand que l'indice extraordinaire. Or les iiiodificalion;: que l'on a fait subir au prisme de spath sont telles que Tdce à la présence du baume de Canada interposé en DD' et

dont l'indice est inférieur à relui du rayon ordinaire, ce rayo subit en K la rénexion totale et est renvoyé vers la paroi noirci de la mouture M qui l'absorbe en L", Quant au rayon exlraordi

Fig. 302. — Coupe longitudinale d'un prisme de Nicol.

iiaire, il continue au contraire sa route et émerge suivant EL^ parallèlement àla direction du rayon incident.

Un nicol ne laisse donc passer que le rayon extraordinair par conséquent le seul rayon transmis est polarisé de telle sor que ses -vibrations s'effectuent dans le plan de la section principal

Lors donc que l'on voudra analyser, avec un prisme de Nicol, faisceau de lumière, il sulBra de recevoir ce faisceau sur ce pris et de faire tourner celui-ci autour de la direction du faisceau comm axe. Si, pendant cette rotation, le faisceau transmis ne subit aucun variation d'intensité, cela veut dire que le faisceau incident est C07 stitué par de la lumière naturelle *. Si, au contraire, l'intensité vari,' la lumière incidente est polarisée et sa polarisation est compl ou partielle suivant que l'on peut obtenir ou non l'extinction co plètedu faisceau transmis par l'analyseur. De plus,la direction d vibralionsincidentes est perpendiculaire à la direction qu'a laseciio principale au moment oii le faisceau transmis est éteint oulorsqu" présente son minimum d'éclat.

Certains cristaux biréfringents jouissentde lapropriétéd'étein naturellement, lorsqu'onles considère sous une épaisseur suffisantè l'un des deux rayons réfractés. De ce nombre est la tourmaline, qui

1 Nous admeLlous ici implicilemeat que le faisceau incideat eslcoustu^ soit par de la lumière naturelle soit par de la lumière polarisée rccUU* gnement.

•Islallise en prisme à six pans ordinairement colorés en vert ou en run et dont l'axe optique est parallèle aux arêtes du prisme. Ces •istaux, lorsqu'ils ont une épaisseur convenable, absorbent comètement le rayon ordinaire et netransmettentque l'extraordinaire, ne lame de tourmaline taillée parallèlement à l'axe constitue donc volonté un polariseur ou un analyseur fort commode, dont le ,ul inconvénient est de colorer la lumière transmise.