Ondes électro-magnétiques

1. Ondes électro-magnétiques 2ème partie: réflexion,réfraction et polarisation

2. Loi de Snell • Soit l’interface entre 2 milieux • milieu 1 d’indice n1 • milieu 2 d’indice n2 > n1 • Sens inverse • Chemin indentique

3. Réflexion totale • Passage d’un milieu n2 à un milieu n1, n2 > n1 • Verre:  42° • Eau:  49°

4. Prisme Périscope Prisme et périscope

5. Mirages • n dépend de la température • n  quand T  • T plus élevée au sol

6. Interférence lumineuse: diffraction • 2 sources ponctuellescohérentes • même fréquence • même phase • Intensité en P • somme vectorielle des champs E • Interférences constructivesdifférence de marche = n l • Interférences destructivesdifférence de marche = n l + l/2

7. Calcul de l’intensité en P • Différence de marche • Interférence constructive

8. Calcul complet • Intensité en P • Distance entre 2 maxima

9. Polarisation linéaire • Direction de polarisation • Direction d’oscillation de E • Onde non polarisée • Toutes les directions permises • Onde linéairement polarisée • 1 seule direction • Décomposition d’une onde polarisée linéairement

10. Polarisation elliptique • Ondes Ex et Ey déphasées de p/2 • Courbe décrite par E • Si Ex,0 = Ey,0 = E0 • Déphasage différent dep/2 • Ellipse inclinée par rapport aux axes

11. Linéaire Circulaire Polarisations linéaire et circulaire

12. Polarisation par absorption sélective • Filtre idéal • Axe de transmission • Transmet si E est parallèle à l’axe • Absorbe si E est perpendiculaire • Loi de Malus • Lumière polarisée E0 • Décomposition de E0 en

13. Absorption sélective (2) • Polariseurs idéaux • I = 0 si q = p/2 • I = 1 si q = 0, p • Polariseurs réels • Polaroïd feuilles J: cristaux hérapathite (Land, 1928) • Polaroïd feuilles K: longues molécules d’hydrocarbure + iode • Conductivité dans le sens des chaînes • Absorption si E est parallèle aux chaînes • Axe de transmission PERPENDICULAIRE aux chaînes • Analogue au polariseur à grille

14. Polarisation par réflexion • Plan d’incidence • Direction d’incidence • Normale à la surface • Oscillation des dipôles • Perpendiculaire au rayon transmis • Donne naissance aux 2 rayons • Seule la composante  au rayon réfléchi permise • Si angle i-r = 90° • Polarisation perpendiculaire au plan d’incidence (s) • Réflexion maximale • Polarisation dans le plan d’incidence (p) • Pas de réflexion

15. Angle de Brewster • Définition • Angle d’incidence t.q. angle i-r = 90° • Si n1= 1 (air) • Réflexion sur une surface • Polarisation préférentielle parallèle à la surface • Lunettes Polaroïd: axe de transmission vertical

16. Réflectance • Définition • Rapport entre l’intensité réfléchie et l’intensité incidente • Dépend • de la polarisation • de l’angle d’incidence • augmente avec i

17. Biréfringence • Matériaux anisotropes • Ex. calcite (CaCO3) • Vitesse de propagation dépend de la direction de polarisation • E parallèle à l’axe optique: v// • E perpendiculaire à l’axe optique: v • Deux indices

18. Biréfringence (2) • Axe optique dans le plan du dessin • Composantes polarisées perpendiculairement • v (rayon ordinaire, suit la loi de Snell) • Composantes polarisées parallèlement • vdépend de la direction (rayon extraordinaire, dévié) • Limite: v// • Lumière sortante: polarisée

19. Lames quart-d’onde et demi-onde • Cristal coupé // à l’a. o. • Rayon incident  à l’a. o. • 2 rayons confondus, polarisation à 45° • Ondes progressent avecdes v différentes

20. Lames quart-d’onde et demi-onde (2) • Différence de phase • Epaisseur