Polariseur - Définition

Introduction

Un polariseur est un outil qui convertit la polarisation d'une onde lumineuse en un certain état de polarisation : la plupart des polariseurs permettent d'obtenir une lumière polarisée rectilignement dans une certaine direction. Dans ce cas, cette direction est appelée l'axe du polariseur.

Les polariseurs sont présents dans de nombreuses expériences d'optique et sont donc utilisés dans des instruments d'optique. Ils sont également utiles en photographie.

Deux catégories de polariseurs existent :

• les polariseurs par absorption, qui absorbent les états de polarisation non désirés,
• les polariseurs par séparation de faisceau, qui séparent le faisceau lumineux en deux faisceaux de polarisations différentes.

Le mot polariseur est utilisé, la plupart du temps, pour désigner ceux de la première catégorie, qui sont les plus courants et les plus pratiques d'utilisation.

Polariseurs par absorption

Un polariseur en grille métallique convertit un faisceau présentant plusieurs polarisations en un faisceau polarisé rectilignement.

Le plus simple polariseur est la grille métallique, constituée de longs fils de métal parallèles. Les ondes électromagnétiques qui peuvent passer sont celles dont le champ électrique est perpendiculaire aux fils métalliques. En effet, pour les champs électriques présentant une orientation différente, les électrons du métal sont susceptibles d'osciller (comme lors de la réflexion d'une onde lumineuse sur un métal) : les ondes sont réfléchies et donc ne passent pas.

Ainsi, ce polariseur permet d'obtenir une onde polarisée rectilignement perpendiculairement aux fils métalliques.

Cependant, ce résultat n'est valable que pour des ondes dont la longueur d'onde est grande devant l'écartement entre les fils, c'est-à-dire pour les micro-ondes. Il est possible de réduire cet écartement grâce à des techniques avancées de lithographie, mais on préfère généralement utiliser d'autres types de polariseurs si l'on se sert de lumière de longueur d'onde plus courte.

Certains cristaux présentent un dichroïsme, c'est-à-dire une absorption de la lumière différente selon sa polarisation. Ils peuvent donc être utilisés comme polariseurs. Le cristal de ce type le plus connu est la tourmaline, mais on l'utilise rarement car son dichroïsme dépend trop fortement de la longueur d'onde : il apparaît alors coloré. L'Herapathite est dichroïque et moins fortement colorée, mais plus difficile à produire en cristaux de grande taille.

Le film Polaroïd était, dans sa version originale, un arrangement de nombreux cristaux d'herapathite. Sa version suivante feuille H ressemble plutôt au polariseur en grille métallique. Elle est faite de plastique d'alcool polyvinylique (PVA) dopé à l'iode. Le PVA étant une longue molécule, l'étirement de la feuille permet de l'aligner dans une direction particulière. Son fonctionnement est alors analogue à la grille métallique décrite plus haut. Cette matière pratique à utiliser, peu fragile, peu chère et relativement facile à produire, est le type de polariseur le plus largement répandu. On le retrouve en photographie, dans l'affichage à cristaux liquides, ainsi que dans certaines lunettes de soleil.

Un polariseur moderne important est le Polarcor, fabriqué par Corning Incorporated. Ce matériau est un verre contenant des particules d'argent élonguées dans un film près de sa surface. Il est plus durable et polarise mieux la lumière que le Polaroïd, avec une faible absorption pour la lumière correctement polarisée. Il est largement utilisé dans les télécommunications par fibre optique.