T STL SP C L
Spécialité TPN°3 : Polarisation de la lumière
Les sources de lumière ordinaire émettent de la lumière naturelle : la lumière est émise sous forme d’ondes successives dont l’orientation est quelconque et l’ensemble des directions de vibrations présente une symétrie de révolution autour de la direction de propagation.
Une lumière polarisée, par contre, est une lumière pour laquelle la vibration a une direction bien déterminée dans le plan d’onde (plan perpendiculaire à la direction de propagation). L’état de polarisation peut être représenté par la direction de la vibration dans ce plan d’onde.
Lumière naturelle Lumière polarisée
1. Polarisation de la lumière : mise en évidence
Placer un polaroïd P (polariseur) sur le chemin d’un faisceau de lumière parallèle et observer la tache lumineuse sur un écran. Faites tourner la direction de polarisation du polariseur, qu’observez- vous ?
Intercaler maintenant un deuxième polaroïd P’ (analyseur) entre le premier et l’écran.
P restant immobile, faites tourner la direction de polarisation de P’, que constatez-vous ? Préciser les angles particuliers pour lesquels on a un éclairement nul et maximal.
2. Etude de la lumière du Laser :
Proposer une expérience pour montrer que la lumière du Laser est polarisée.
3. Vérification de la loi de Malus :
Loi de Malus : Soit une onde polarisée rectilignement éclairant un polariseur rectiligne (P). Si on appelle α l'angle entre la direction privilégiée du polariseur et celle du champ électrique incident, l'intensité transmise après le polariseur varie suivant la loi dite loi de Malus : It = Imax.cos²α.
Eclairer un luxmètre avec un Laser (muni d’un objectif de microscope)
Placer entre le laser et le luxmètre l’analyseur
Relever L’éclairement en fonction de l’angle de rotation θ de l’analyseur, et ce tous les 10°.
Angle θ (°)
0 5
Éclairement (lux) Angle θ
(°)
-5 -10
Éclairement (lux)
Tracer la courbe E=f(θ)
1. Quel est l’allure de la courbe ? 2. La loi de Malus est-elle vérifiée ? 4. Lunettes 3D (Passive) :
Vous disposez d’une paire de Lunette 3D (imax , TV LG etc …) et d’un polariseur.
Proposez une explication au fonctionnement de ces lunettes Proposez un protocole pour vérifier vos affirmations.
5. Milieux anisotropes
Un ruban d’adhésif transparent constitue un milieu anisotrope du fait des étirements qu’il a subi lors de sa fabrication.
Placer un polariseur et un analyseur croisés (extinction)
En intercalant un ruban de scotch enroulé sur une lame de microscope, la lumière est rétablie On observe les teintes de Newton
(chaque couleur correspond à une épaisseur)
Certains milieux cristallins (spath d'Islande, quartz ou mica, ...) divisent un faisceau incident en 2 faisceaux séparés de polarisations rectilignes orthogonales : on dit qu’ils sont biréfringents. Ce phénomène a été découvert par le danois BARTOLIN vers 1665 sur du spath d’Islande.
spath polariseur
2
Laser 1
TSTL Jé TP N°3 Liste du materiel:
8 groupes :
Banc d’optique
Lanterne
Deux polariseurs
Ecran + élastique
Luxmètre
Laser
Lame de microscope
Prof :
Laser sur pied
+ Spath (Pied + pince)
+ Polariseur sur pied
Scotch
