Angle de Brewster
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Lorsque l'on envoie un faisceau lumineux sur un dioptre, on observe en général une réflexion partielle. Si le faisceau est incliné d'un angle nommé angle de Brewster, la réflexion partielle disparait, à condition que la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée...) soit polarisée dans le plan d'incidence (polarisation dite p ou TM). À l'angle de Brewster (Lorsque l'on envoie un faisceau lumineux sur un dioptre, on observe en général une réflexion partielle. Si le faisceau est incliné d'un angle nommé angle de Brewster, la réflexion...), le rayon réfracté et la direction attendue pour le rayon réfléchi forment un angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) droit.

La formule de Snell-Descartes permet de prévoir facilement l'angle de Brewster si l'on connait les indices de réfraction (En physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — le phénomène de réfraction est la déviation d'une onde lorsque la vitesse de celle-ci change entre deux milieux. Typiquement, cela se produit à...) n1 et n2 des milieux. Écrivant

n_1 \sin \left( \theta_1 \right) =n_2 \sin \left( \theta_2 \right),

et

\sin \left( \theta_2 \right) = \sin \left( 90^\circ - \theta_1 \right)=\cos \left( \theta_1 \right),

on obtient :

\theta_1 = \arctan \left( \frac{n_2}{n_1} \right) .

Interprétation physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la...)

L'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de...) réfléchie dans le milieu 1 trouve son origine dans l'oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à amplitude constante soit amorties. Elles répondent aux mêmes équations quel que soit le domaine.) des charges dans le milieu 2. Comme l'oscillation est perpendiculaire (En géométrie plane, on dit que deux droites sont perpendiculaires quand elles se coupent en formant un angle droit. Le terme de perpendiculaire vient du latin per-pendiculum (fil...) à l'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans...) réfractée, elle se retrouve, dans le cas particulier d'une onde TM à l'angle de Brewster, avoir lieu dans la direction même de l'onde réfléchie, rendant l'excitation de celle-ci impossible.

Applications

  • Dans les lasers dont le milieu amplificateur (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.) est séparé des miroirs de cavité, les dioptres délimitant ce milieu sont inclinés à l'angle de Brewster pour éliminer les pertes par réflexion partielle.
  • Les lunettes polarisantes polarisées verticalement permettent de supprimer la lumière naturelle réfléchie sur des surfaces horizontales à l'angle de Brewster. Elles permettent d'atténuer fortement les réflexions parasites voisines de cet angle.

Calcul à partir des formules de Fresnel

géométrie et polarisations de la lumière à une interface

Les lois de la réflexion-transmission (lois de Snell-Descartes) portent sur les directions des rayons réfléchis et transmis, mais le comportement des ondes TE et TM diffère en ce qui concerne les intensités respectives des ondes réfléchies et transmises (cf. les coefficients de Fresnel). Ces intensités varient avec l'angle d'incidence. À une incidence égale à l'angle de Brewster θb, l'onde TM est totalement transmise et le rayon réfléchi disparait.

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