CHAPITRE XX

POLARISATION DE LA LUMIÈRE

211. POLARISATION RECTILIGNE. — Les phénomènes d'interférence prouvent péremptoirement que la lumière consiste dans le mouvement vibratoire de l'éther, mais ils ne nous apprennent rien sur la direction des vibrations par rapport au rayon suivant lequel se propage le mouvement.

Nous avons montré (voy. Liv. I, chap. IV) qu'il existe deux formes principales de vibrations : les vibrations longitudinales et les transversales. L'étude des sons nous a offert des exemples de ces deux espèces de mouvements. Il s'agit de savoir si les vibrations lumineuses sont longitudinales comme les ondes sonores qui se propagent dans l'air, ou si elles sont transversales comme les vibrations des cordes.

La comparaison suivante 'aidera à faire comprendre la manière différente dont se comporte une vibration selon qu'elle est longitudinale ou transversale. Imaginons qu'on laisse tomber des aiguilles sur un crible dont le" fond horizontal porte une série de fentes rectilignes et parallèles entre elles : si les aiguilles ont leur axe dirigé verticalement, c'est-à-dire perpendiculairement au plan du crible, elles passeront à travers ce dernier, quelle que soit l'orientation des fentes; si, au contraire, les aiguilles ont leur axe horizontal, celleslà seules qui seront parallèles aux fentes traverseront le crible. Supposons que les aiguilles soient parallèles entre elles et que , pour une certaine position du crible, elles'le traversent toutes, il n'y en aura plus une seule qui pourra passer, si on l'ait tourner le crible de 90".

Modification qu'éprouve la lumière dans son passage à travers une plaque de tourmaline. — Il existe des corps qui se comportent à l'égard de la lumière comme le crible dont nous venons de parler le fait par rapport aux aiguilles qui se présentent pour le traverser. Prenons, par exemple, deux plaques de tourmaline, taillées parallèlement à l'axe du cristal, plaçons-les l'une der-

OPTIQUE

rière l'autre cl faisons tomber sur le système un pinceau de rayons lumineux normal à La surface des plaques : on remarque alors que, suivant l'orientation respective des plaques l'une par rapport à l'autre, la lumière traverse le système ou est interceptée. Lorsque les axes des deux tourmalines (il s'agil ici de l'axe cristallographique) sont parallèles, le système est transparent; lorsqui les axes sont croisés, c'est-à-dire tournés de 90° l'un par rapport à l'autre, la lumière ne traverse plus l'ensemble des deux plaques, bien que chacune d'elles séparément soit transparente.

[Ces expériences, et une foule d'autres relatives aux effets de la lumière polarisée, sont faciles a répéter à l'aide de la pince h tourmalines. Ce petit appareil, représenté dans la Fig. 240, se compose de deux plaques de tourmaline parallèles à l'axe, enchâssées chacune dans un disque métallique. Les deux disques A et P sont eux-mêmes montés dans deux anneaux qui représentent les extrémités d'un ressort contourné en forme de pince et destiné à appliquer les plaques l'une contre l'autre ; les disques peuvent tourner dans les anneaux qui leur servent de montures, ce qui permet de donner aux axes des tourmalines telle orientation qu'on désire.]

Des phénomènes décrits ci-dessus, nous tirons deux conclusions : la première, c'est que la tourmaline ne possède pas une structure moléculaire identique dans toutes les directions, mais qu'elle appartient à la classe des milieux anisotropes (cf. § 43a, p. 66); la seconde, que la lumière "qui a traverse une plaque de tourmaline n'est pas constituée de la même manière clans toutes les directions perpendiculaires au trajet du rayon lumineux. Cette absence de symétrie autour du rayon transmis par une Lourmaline est tout à fait incompréhensible si on admet que les vibrations étherées se font dans le sens suivant lequel se propage la lumière; elle s'explique, .a et p. Disques métalliques dans au contraire, tout naturellement dans l'hypothèse de

chacun desquels est enchâssée une ... . ■ * 1

vibrations transversales. Mous pouvons des lors nous rendre compte du mode d'action de la tourmaline sur la lumière qui traverse une plaque de ce milieu réfringent : la tourmaline ne laisse passer que les vibrations lumineuses qui s'effectuent dans un azimut déterminé par rapporl à l'axe cristallographique de la plaque; la lumière transmise est donc composée de vibrations transversales qui ont toutes la même direction; par conséquent elle ne pourra traverser une seconde tourmaline que si les axes des deux plaques sont parallèles; dans le cas contraire, la.lumière ne passera pas.

Fig. 240. — Pince à tourmalines.

plaque de tourmaline parallèle à l'axe. — D. Disque en liège portant le cristal C, dont on veut étudier les propriétés optiques.

211a. Plan de polarisation, plan de vibration. Direction des vibrations dans la lumière polarisée et dans la lumière naturelle. — On dil que la lumière esl polarisée reclilignemc.nl, quand, par suite de son passage à travers une tourmaline ou par tout autre moyen, elle a subi une modification telle que toutes \eé

POLARISATION DE LA LUMIÈRE

vibrations qui la composent soient orientées de la même manière, en sorte Qu'elles s'effectuent toutes clans dn même plan. On appelle plan de polarisation d'un rayon le plan qui contient à la lois le rayon considéré H Taxe crisjallographique de la tourmaline, cet axe occupant la position dans laquelle le rayon polarisé ne passe pas. Nous admettrons avec Fresnel que la tourmaline ne laisse passer que les vibrations perpendiculaires à son axe; il s'ensuit que les vibrations qui composent un rayon polarisé s'effectuent dans un plan perpendiculaire au plan de polarisation. Ainsi, le plan de vibration est perpendiculaire à celui de polarisation. Supposons, par exemple, que le plan de vibralion soit celui de la Fig. 241 ; les os- -JL cillât ions des atomes de l'étber s'ac- ;

complissent de part et d'autre de la / i jj v

droite AE qui représente le rayon A \

polarisé, et il en résulte une onde i.---''

linéaire ABCDE dont les monts et les

VaUX SOnt tous situés dans U11 même ^-^l. -DlrecUon des vibrations lumineux dans

un rayon polarise rectilignement.

plan. Si l'on imagine un second plan

perpendiculaire au précédent et le coupant suivant la droite AE, on a le plan de polarisation.

De ce que la lumière ordinaire ou naturelle traverse une tourmaline, quelle que soit l'orientation de. l'axe cristallographique de la plaque, nous devons en conclure qu'un rayon de lumière naturelle est produit par des vibrations qui sont toujours transversales, mais qui s'exécutent dans des directions sans cesse variables, en sorte qu'il en est toujours dans le nombre qui se trouvent dans 'les conditions requises pour pouvoir traverser une plaque de tourmaline. Si on veut se représenter un rayon de lumière naturelle , on n'a qu'à faire tourner l'oncle linéaire et plane de la Fig. 241 autour de la droite AE : après tin tour complet, cette oncle aura engendré une figure à trois dimensions, qui nous donnera les vibrations de l'étber clans un rayon de lumière naturelle.

212. Interférence des rayons polarisés. — Les phénomènes qu'on observe dans l'interférence de la lumière polarisée prouvent directement cpie les vibrations d'un rayon polarisé sont normales au rayon et qu'elles s'effectuent toutes dans le même plan. En effet, si l'on fait interférer deux rayons polarisés de la même manière, c'est-à-dire dont les plans de polarisation sont parallèles, on constate une similitude parfaite entre les phénomènes produits clans ces conditions et ceux que donne l'interférence de la lumière naturelle. Prend-on, au contraire, deux rayons polarisés à angle droit, c'est-à-dire dont les plans de polarisation sont perpendiculaires l'un à l'autre, on ne peut plus les faire interférer : quelle que soit la différence de marche des deux rayons, on ne parvient, pas à les détruire l'un par l'autre. Ainsi donc, deux rayons polarisés à angle droit n'interfèrent pas.

On démontre l'a cilement l'interférence des rayons polarisés clans le même plan, an moyen de l'expérience des deux miroirs de Fresnel (voy. § 203), en ayant soin d'interposer entre la source ltunineuso et le système des miroirs une plaque do tourmaline : les rayons réfléchis se trouvent alors polarisés dans le môme plan, et les franges d'interférence apparaissent comme si l'on avait employé de la lumière, naturelle.

OPTIQUE

Pour démontrer que les rayons polarisés à angle droit n'interfèrent pas, on a recours à la diffraction par deux ouvertures très-voisines (cf. § -210). Plaçons devant chaque ouverture une tourmaline, et donnons aux axi s des doux tourmalines des directions parallèles ; l'interférence des rayons diffractés se produira exactement de la même manière que si l'on opérait sur de la lumière naturelle; nous verrons apparaître non-seulement les franges résultant do la diffraction produite par chaque ouverture séparément , maifj encore les franges dues à l'interférence mutuelle des rayons diffractés par l'une des ouvertures avec ceux de l'autre. Tournons l'une des tourmalines do 90°, et aussitôt les franges de deuxième classe disparaissent; celles de la première classe subsistent seules.

De ce fait que deux rayons polarisés à angle droit donnent toujours la même intensité lumineuse, quelle que soit leur différence démarche, il faut nécessairement conclure que les oscillations de l'éther sont normales au rayon, qu'en d'autres termes, elles appartiennent à la catégorie des vibrations transversales ; car, pour peu que la vibration fût inclinée, on pourrait la décomposer en deux mouvements, l'un perpendiculaire et l'autre parallèle au rayon; et alors les composantes parallèles devraient nécessairement se renforcer ou s'affaiblir mutuellement.

213. Polarisation par réflexion. — Le passage de la lumière à travers line plaque de tourmaline n'est pas le seul moyen que nous ayons pour polariser les rayons lumineux; il en existe un grand nombre d'autres. Ceux flont nous allons nous occuper ici en particulier sont éminemment propres à élucider d'une manière plus approfondie la nature de la lumière polarisée.

Sur le miroir de verre noir AB (Fig. 242) faisons- tomber un rayon lumineux LI sous l'incidence de 54"35'; le rayon réfléchi IR qui prendra naissance aura acquis la propriété de ne' plus pouvoir être réfléchi par un second miroir CD que dans certaines conditions. Si , par exemple , l'angle d'incidence sur la seconde glace est aussi de 54°35', et que les plans des deux surfaces réfléchissantes soient parallèles, le rayon IR se réfléchira presque sans perte dans la direction RL' ; mais , à mesure qu'on fait tourner le miroir CD autour de IR comme axe, de manière à obtenir entre le plan d'incidence sur la première glace et le plan d'incidence sur la seconde un angle de plus en plus grand , l'intensité du rayon réfléchi par la lame CD diminue progressivement jusqu'à ce qu'elle devienne nulle, quand les deux plans d'incidence sont perpendiculaires l'un à l'autre; à ce moment-là, le miroir Cl) ne réfléchit plus aucune portion de la lumière qui lui est renvoyée par le miroir AB.

Nous voyons donc que les deux miroirs de verre se comportent l'un à l'égard

Fig. 242. — Polarisation de la lumière par réflexion et par réfraction.

POLARISATION DE LA LUMIÈRE

le L'autre comme deux plaques de tourmaline; et, en effet, on peut, sans modifier les résultats, substituer à chaque lame de verre une tourmaline. Supposons, par exemple, qu'au lieu de recevoir sur la glace CD le rayon réfléchi IR, nous le fassions tomber sur une plaque de tourmaline TT, dans ce cas, le rayon en question passera ou sera arrêté, selon que la tourmaline se trouvera orientée dans un sens ou dans l'autre ; si L'axe TT de la tourmaline est situé dans le plan do réflexion, le rayon lll sera éteint; au contraire, il traversera presque sans déperdition la tourmaline, si L'axe de celle-ci est perpendiculaire au plan de réflexion.

Nous en concluons, conformément à la définition donnée au § 211a, que le rayon réfléchi par le miroir AB est polarisé dans le plan qui passe par l'axe TT de la tourmaline, c'est-à-dire dans le plan d'incidence LIR; par conséquent, les vibrations du rayon ÏR s'effectuent dans une direction perpendiculaire au plan de la figure; c'est ce que nous avons voulu indiquer en représentant ce rayon par une série de points, chacun de ces points figurant la projection de la trajectoire décrite par la molécule oscillante. Et la preuve, d'ailleurs, que la réflexion polarise la lumière dans le plan d'incidence , c'est la manière dont le second miroir CD se comporte à l'égard du rayon IR réfléchi par le premier.

213a. Angle de polarisation. Loi de Brewster. — On observe les mêmes phénomènes de polarisation quand on remplace les lames de verre par toute autre substance polie; seulement, l'angle sous lequel il faut faire tomber la ktmière pour obtenir le maximum de polarisation varie suivant la nature de la surface réfléchissante. On appelle angle de polarisation d'une substance l'angle d'incidence pour lequel le rayon réfléchi est complètement polarisé. Cet angle est de 54"35' pour le verre, de 52°45' pour l'eau, de 57°22' pour le cristal de roche, de 68°8' pour le diamant etc.

D'après une loi découverte par Brewster, il existe une relation fort remarquable entre l'angle de polarisation d'une substance et son indice de réfraction : la tangente de l'angle de polarisation est égale à l'indice de réfraction de la substance réfléchissante. Si nous désignons l'angle de polarisation par jj et l'indice de réfraction par n, nous avons donc : tgja — n.

[Connaissant l'une des deux quan- k titésp ou n, on peut calculer l'autre.

C'est ainsi qu'on a été à même de ^ d ('terminer l'indice de réfraction des substances opaques.]

La. loi tic Brewster peut être présentée A sous une autre forme : soit, en effet, LI (Fig. 243) le rayon lumineux rencontrant, sons l'angle .(«-. polarisai ion, la surface de séparation AB entre deux milieux inégalement réfringents; LIN sera l'angle de

nn1n.rinn+îrm »> . a, ; * in 1 ~ta t 1 • viB- 248. — Démonstration du la Un du Browster

poi.uis.itii.n/;, soient IR le rayon réfléchi i i ■ ,: .,

■ ' , , .... rulalivo a l'anglo du polarisation,

correspondant, lequel est polarisé dans

fâ6 OPTIQUE.

le plan d'incidence, ot [T lu rayon rétracte; qui est, ainsi iju'oji le verra § 214, polarisé dans nn plan perpendiculaire au plan d'incidence. Désignant par r l'angle de réfraction N 1 1', nous avons, en vertu de la loi générale de la réfraction :

sm //

si n r

Or, on sait, d'après un théorème do trigonométrie, que la tangente d'un angle est égale au rapport entre le sinus et le cosinus de cet angle ; nous pouvons donc poser :

t"-. /) Bm & , et, en vertu de la loi de Brewster :

eos^

shlî> =n

cos p

Des deux équations (1) et (2), nous tirons :

sm p sin p

cos p sin r

• d'où : cos p ~ sin r

et, pour que ces deux lignes trigonométriques soient égales, il faut que les angles /< et r soient complémentaires, c'est-à-dire que leur somme égale un angle droit.

Mais l'angle p a aussi pour complément l'angle ot ou son égal (i ; donc P = r; d'autre part, l'angle de réfraction N'IT a pour complément l'angle BIX, que je désigne par y : donc^i = y. Par conséquent les angles fi et y sont complémentaires, et par suite le rayon IR est perpendiculaire au rayon 1T.

La loi de Brewster s'énonce alors de la manière suivante : lorsqu'un rayon lumineux tombe sur une surface sous V angle de polarisation , le rayon réfléchi est perpendiculaire au rayon réfracté.

214. Polarisation par réfraction. — La lumière est aussi polarisée par la réfraction. Pour le démontrer, on remplace les miroirs de verre par deux plaques de verre transparent AB et A'B' (Fig. 242). Faisons de nouveau tomber sur la première plaque un rayon lumineux LI sous l'angle de 54°35' : nous obtiendrons, comme précédemment, un rayon réfléchi IR polarisé dans le plan d'incidence et, en outre, un rayon réfracté IE qui traversera la plaque et émergera suivant El' ; or ce rayon réfracté étant reçu sur une seconde plaque de verre parallèle à la première, la traversera sans perte notable suivant I'E'L" ; une très-faible portion seulement se réfléchira dans la direction I'S. Mais, si on fait tourner la plaque A'B' de 90° autour de El' comme axe, la majeure partie du rayon El' est réfléchie et il n'en passe qu'une portion insignifiante. De là résulte que le rayon El' est polarisé dans un plan perpendiculaire au plan de la ligure, c'est-à-dire au plan d'incidence; par suite, les vibrations se font dans le plan d'incidence, mais toujours normalement au rayon; c'est ce qu'indiquent sur la ligure les hachures transversales placées sur le trajet du rayon IEI'E'L".

Nous ferons remarquer que la polarisation du rayon réfracté n'est pas empiète, puisqu'un peu de lumière travei^se encore la seconde plaque A'B', alors même que celle-ci est orientée de manière que les deux plans d'incidence soient perpendiculaires l'un à l'autre.

Si maintenant on compare l'intensité du rayon 111 réfléchi par la plaque^AB avec l'intensité de la lumière réfléchie par la plaque A'B', quand le plan d"incidence sur cette dernière est perpendiculaire au plan d'incidence sur la pic-

POLARISATION DI LA LUMIÈRE. W7

ttiière, on trouve que ces intensités sont sensiblement égales enti'e elles. D'où il suil que la proportion de lumière polarisée que renferme le rayon réfracté [El' est égale à la quantité de lumière polarisée obtenue par La réflexion sur La pla-r

[ueÀB, !<■ rayon réfléchi IR étant d'ailleurs entièrement polarisé.

En résumé, Lorsqu'un rayon lumineux rencontre la surface polie d'un milieu iransparenl , il donne naissance à un rayon réfléchi polarisé dans le plan Wincidence et à un rayon réfracté polarise dans un plan perpendiculaire nu premier, el les deux rayons renferment la même quantité dë Lumière polarisée.

215. Théorie de la polarisation par réflexion et par réfraction. — Pour expliquer l'origine de la polarisation par réflexion et par réfraction, nous devons admettre que tout milieu transparent laisse passer de préférence les vibrations lumineuses qui s'effectuent dans Le plan d'incidence, et qu'il réfléchit celles qui sou! perpendiculaires à ce même plan. On conçoit dès lors qu'un rayon lumineux qui tombe sur une plaque de verre la traversera sans subir de modification, s'il est uniquement composé de vibrations dont les trajectoires sont situées dans le plan d'incidence. Supposons, au contraire, que les vibrations affectent différentes directions par rapport au plan d'incidence, dans ce cas, la surlace de la plaque de verre exercera sur ces vibrations une action particulière, en vertu de laquelle celles qui constituent le rayon transmis seront ramenées dans le plan d'incidence, tandis que les vibrations du rayon réfléchi seront orientées perpendiculairement à ce plan. En un mot, toute vibration qui rencontre la lame de verre est décomposée en deux composantes perpendiculaires entre elles, l'une située dans le plan d'incidenoe, l'autre située dans un plan faisant avec le premier un angle droit.

Cette décomposition est facile à comprendre; nous pouvons, en effet, considérer un rayon de lumière naturelle comme forme par la réunion de deux rayons polarisés à angle droit. Soient, par exemple, les vibrations OVi, OVa , OVi (Fig. 244) , perpendiculaires au rayon qui coupe le plan de la figure au point 0. Chacune de ces vibrations, telle que Vi, peut être décomposée, suivant la règle du parallélogramme, en deux vitesses, situées, l'une dans le plan OY, l'autre dans le plan OX perpendiculaire au premier. En opérant la même décomposition sur les vitesses Vj et Va , on obtient finalement deux systèmes do vitesses Oy., Oya , Oy3, et Oxi, Oxa, Oxs, représentant deux séries de rayons polarisés, les plans de polarisation étant d'ailleurs perpendiculaires l'un à l'autre.

244. — Décomposition d'une vibration en deux mitres , perpendiculaires entre elles.

La décomposition dont, nous venons de parler n'est jamais complète avec une seule plaque de

verre; mais on peut polarisera peu près entièrement le rayon transmis aussi bien que le rayon réfléchi , en employant une série de plaques de verre; c'est ce qui arriverait, par exemple, si La plaque AB de La Fig. 242. était remplacée par une pile de glaces, c'est-à-dire par plusieurs plaques appliquées les unes

OPTIQUE

sur les autres. Toutefois le rayon transmis par une pile de glaces n'est jamais polarisé entièrement d'une manière absolue, tandis qu'une seule réflexion suffit, en général , pour polariser en totalité la lumière, quand celle-ci rencontre la surface réfléchissante sous l'angle de polarisation.

Kg. 2-1:5. — Trajectoire des molécules étlidrées dans la polarisation elliptique.

216. POLARISATION ELLIPTIQUE. — H a été dit, dans lé paragraphe précédent, qu'on peut considérer un rayon de lumière naturelle comme composé de deux rayons polarisés a angle droit ; mais on suppose, en outre, que les deux vibrations composantes varient continuellement de grandeur l'une par rapport, h l'autre; tel était précisément le cas des composantes Oyi , Oy* , Oy3, relativement aux composantes Ox., Ox., Oxj dans la Fig, 244. Si, ail contraire, les deux composantes considérées conservent toujours les mêmes valeurs relatives, elles se composent en une seule vibration, dont l'orientation est constante, et elles donnent de cette manière un rayon polarisé dans un seul plan.

D'autres phénomènes apparaissent quand deux rayons polarisés à angle droit suivent la même route, mais avec une différence démarche d'une valeur déterminée. Imaginons, par exemple, que la vibration de l'un des rayons soit dirigée suivant AO (Fig. '24ôj, que

la vibration de l'autre rayon s'effectue dans la direction perpendiculaire ABi, et possède une amplitude plus petite; supposons, en outre, qu'il existe entre les deux mouvements vibratoires une différence de phase égale à un quart de longueur d'onde. Une molécule d'éther, telle que A, située sur le trajet com- .muu des deux rayons, se trouvera alors animée de deux vitesses , l'une dirigée suivant AO, et croissant depuis A jusqu'en O, l'autre dirigée suivant AB>, et diminuant de A en Bi; la première vitesse aurait pour effet de transporter la molécule vibrante de A vers O; la seconde vitesse, agissant seule, ferait marcher la molécule viers Bi.

Ces deux mouvements vont se composer pour donner une résultante qui, variant d'une manière continue en grandeur et en direction, fera parcourir à la molécule A le chemin AB, dans un intervalle de temps correspondant au quart de la durée d'une vibration. Pendant le deuxième quart de X, la vitesse dirigée suivant AA' décroîtra, tandis que celle qui agit dans la direction de OB, parallèle à AB1, changera de signe et ira eu augmentant de valeur absolue; la molécule vibrante parcourra alors le chemin BA', puis successivement dans les instants suivants les portions de courbe A'B' et B'A.

On démontre par l'analyse mathématique que la trajectoire totale ABA'B' ainsi décrite pendant la durée d'une vibration est une ellipse; aussi appelle-t-on lumière polarisée elliptiquement celle qu'on obtient , comme nous venons de le montrer, par l'interférence de deux rayons polarisées à angle droit, présentant entre eux une différence de marche déterminée et ne possédant pas la même intensité. Le petit axe BB' de l'ellipse décrite par la molécule vibrante atteint sa grandeur maxima, quand la différence de

marche des deux rayons qui interfèrent est de .—- ; lorsque la différence de marche a une

valeur supérieure ou inférieure à il n'est pas nécessaire que les intensités des deux

rayons soient inégales, et le petit axe diminue de plus en plus, jusqu'à ce que finalement l'ellipse se transforme en ligne droite pour une différence de marche égale à 0 ou

à . — On peut encore produire la polarisation elliptique avec deux vibrations reeti-

lignes inclinées l'une sur l'autre, et ayant une différence de marche comprise entre o

et 1 ■ ' •

POLARISATION DE LA LUMIÈRE

217. Production de la polarisation elliptique. — Nous avons dans Le phénomène Je la réflexion totale un moyen de nous procurer très-facilemenl de la lumière polarisée elliptiquement. Ou a vu, S 141, qu'il y a réflexion totale toutes les fois que la Lumière se présente pour passer d'un milieu dans un autre moins réfringent, sous un angle d'incidence suffisamment grand qu'on nomme l'angle limite. Tant que l'incidence est supérieure- a cet angle limite, lo rayon lumineux donne naissance h un rayon réfléchi et à un rayon retVaete , tous deux polarisés perpendiculairement l'un à l'autre (cf. § 214). Mais, du moment que la réflexion totale a lieu , la portion de lumière qui traversait la surface de séparation quand la réfraction était encoro possible, est réfléchie à son tour, et, en outro, les vibrations qui la composent sont en retard sur colles de l'autre portion, d'une quantité qui varie avec «l'incidence et avec l'angle limite ; de là, polarisation elliptique do la lumière par le fait de la réflexion totale. — [La différence do phase qui se produit dans ces circonstances «entre les deux portions du faisceau réfléchi totalement est nulle pour une incidence égale h L'angle limite ou à 90°; entre ces deux termes, elle varie d'une manière continue, en passant par un maximum qui, pour le verre, s'élève h environ 1/8 ), , et correspond à l'incidence de 54°30'.]

En général , la lumière se polarise elliptiquement, en proportion plus ou moins grande, toutes les fois qu'elle se réfléchit, excepté dans le cas où l'incidence est égale à, l'angle de polarisation. [La réflexion sur les surfaces métalliques est surtout favorable à la production de la polarisation elliptique.]

Pour reconnaître de la lumière polarisée elliptiquement, on peut se servir d'une plaque de tourmaline. On observe alors que la tourmaline, quelle 'qu'en soit l'orientation, n'éteint jamais complètement le rayon polarisé elliptiquement, ce qui distingue cette espèce de lumière de celle qui est polarisée rectilignement; d'autre part, le faisceau polarisé elliptiquement, vu à travers la tourmaline, présente des intensités maximum et minimum clans deux positions rectangulaires de la plaque, phénomène qui ne se produit pas avec la lumière naturelle, ni avec la lumière polarisée circulairement dont il sera question dans le paragraphe suivant. On sait que la tourmaline éteint les rayons qui sont polarisés dans un plan parallèle à son axe cristallographique; nous en concluons qu'avec de la lumière polarisée elliptiquement, le minimum d'éclat a lieu quand le petit axe de l'ellipse est parallèle à l'axe de la tourmaline, et qu'on obtient, au contraire, le maximum d'éclat, lorsque le parallélisme existe entre le grand axe de l'ellipse et l'axe do la tourmaline.

218. POLARISATION CIRCULAIRE. — Supposons maintenant que les deux axes de la trajectoire elliptique décrite par les molécules étbérées dans la lumière polarisée elliptiquement soient égaux entre eux : dans ce cas, l'ellipse se transforme en Cercle et il en résulte de la lumière polarisée circulairement.

La polarisation circulaire prend naissance quand deux rayons polarisées rectilignement et possédant des intensités égales suivent la même route , avec une différence de marche

de ~, les plans de polarisation étant toujours perpendiculaires l'un h l'autre. On 'réaliserait ces conditions, en faisant subir à un faisceau do lumière naturelle la réflexion totale sous une incidence telle que la différence de phase des deux groupes de rayons réfléchis

pût être égale à -~; mais, pour obtenir, par une seule réflexion, une différence de phase

aussi grande, il faut opérer sur des substances qui ont un angle limite très-petit et par conséquent un indice do réfraction très-élcvé; c'est tout au plus si le diamant permettrait d'atteindre le but. On élude la difficulté en augmentant lo nombre des réflexions totales.

Soit,par exemple, ABCD (Fig.24G) la coupe d'un parallélipèdc en verre dont les angles A et C ont chacun une valeur de 54°,30'; tel est ce qu'on appelle le paraUéMpède de Fresnel. Le rayon lumineux LI, normal h la face AD, rencontrera la face oblique AI sous l'incidence de 54°,30', y subira la réflexion totale, qui le renverra, avec la même incidence, sur la taee opposée CD, en li, où il se réfléchira une, seconde Pois totalement. Chaque réflexion

OPTIQUE

totale produisant un retard de | , le rayon émergent EL' se composera de deux rayons

polarisés à angle droit et possédant une différence

de marche de -j- ; nous- aurons ainsi un rayon

polarisé circulairement.

La lumière polarisée circulairement, vue à travers une plaque de tourmaline, présente la mêmâ intensité dans tous les azimuts; sous ce rapport, elle ne se distingue pas de la lumière naturelle. Mais si on la reçoit sur un second parallélipède de *

Fresnel, il se produit un nouveau retard de -~ ;le '

retard total est alors de -A- , et le rayon qui sort

du second prisme est polarisé rectilignement.

Un autre caractère différentiel entre la lumière

polarisée circulairement et la lumière naturelle est

le suivant : quand on fait interférer deux rayons

dont les vibrations sont polarisées circulairement,

Fig. 24G. - Parallëlipipède de Fresnel, pour eQ gens contraire> n en résulte un rayon pola-

polariser circulairement la lumière. . , ... , c •„ . „„ „^.„i„ A f'Rn

v ■ nsé rectilignement. iSoient, par exemple, ALiJii

et A'C'B'D.' (Fig. 247) deux vibrations circulaires qui s'accomplissent dans le sens indiqué par les flèches courbes, c'est-à-dire, l'une dans le sens direct, l'autre dans le sens inverse. Imaginons qu'on superpose ces| C 15? deux vibrations et qu'on décompose cha-

cune d'elles en deux vibrations rectilignes et perpendiculaires l'une à l'autre, comme le montrent les flèches droites : on voit que les composantes AB et A'B' se détruiront mutuellement, puisqu'elles sont dirigées en sens contraire, tandis que les composantes CD et CD' s'ajouteront pour Fig. 247. — Vibrations circulaires de sens opposé. produire une vibration rectiligne.