Vu que c’est l’époque des lunettes de soleil et que j’avais fait un article sur les verres photochromiques qui se teignent tout seuls, voyons à quoi servent les lunettes polarisées, qu’on trouve également dans le commerce.
Polarisation de la lumière
En général on schématise une onde lumineuse de cette façon :

C’est une onde électromagnétique, avec en rouge la partie magnétique et en bleue la partie électrique.
On caractérise la lumière par sa longueur d’onde (sa couleur quand c’est dans le visible) et son intensité.
La longueur d’onde correspond à la longueur entre deux crêtes successives sur l’onde, et l’intensité correspond à la quantité d’ondes que l’on reçoit (ou à l’amplitude des ondes, ça revient au même).
Il y a également une autre caractéristique qui existe dans la lumière : la polarisation.
Pour simplifier, ne prenons que la composante électrique de l’onde, mais retenons bien que la composante magnétique est toujours présente et qu’elle est dirigée à 90°.
Voici deux ondes :
Dans les deux cas, nous ne voyons que la composante électrique de l’onde. La différence est que l’une est « debout » et l’autre est « couchée » : c’est ça la polarisation de la lumière. On dit que la première est polarisée verticalement et la seconde polarisée horizontalement.
Il existe aussi d’autres formes de polarisation, comme la polarisation circulaire. Celle-ci est obtenue quand les composantes magnétiques et électriques sont légèrement décalées l’une par rapport à l’autre. C’est alors comme si l’onde se déplaçait en « tournant » :

Le sens de rotation définit alors le sens de la polarisation circulaire.
Verres polarisés
La lumière peut donc être polarisée. L’œil humain n’est pas sensible à ça : la lumière sera vue de façon identique quelque soit sa polarisation.
Maintenant, il existe des filtres qui ne laissent passer que les rayons d’une polarisation bien précise : un filtre vertical ne laisse passer que les rayons polarisés verticalement et bloque toutes les autres.
C’est ce principe qui est utilisé dans les verres des lunettes 3D passives.
Si l’on fabrique des lunettes à verres polarisés autre que pour le cinéma 3D, c’est parce que dans la nature on observe également des phénomènes relatifs à la polarisation de la lumière.
Changement de polarisation de la réflexion
La polarisation d’un rayon lumineux peut être modifiée lors de la réflexion, par exemple à la surface de l’eau.
Quand on regarde la surface d’une rivière, une partie de ce celle-ci est réfléchie vers nos yeux et le reste est transmis à l’eau, où elle va éclairer les poissons puis remonter à la surface et enfin venir vers vos yeux :
On se retrouve donc avec deux images superposées : la réflexion sur la surface et l’image du poisson au fond de l’eau, ce qui n’est pas toujours très pratique.
Il se trouve que la lumière qui se réfléchit est polarisée horizontalement, et la lumière transmise à l’eau est polarisée verticalement. Les deux rayons réfléchi et transmis ont chacun une polarisation différente.
Sans les lunettes, on ne voit pas de différence, car nos yeux sont insensibles à la polarisation de la lumière, mais avec les lunettes polarisées on peut choisir d’éliminer soit la réflexion, soit la lumière transmise (selon l’orientation du filtre).
On obtient alors quelque chose comme ça :

Sur la gauche, on filtre la lumière polarisée verticalement et on ne garde que la lumière réfléchie : on voit surtout le reflet.
Sur l’image de droite, c’est la lumière polarisée horizontalement qui est filtrée : la lumière qui reste est la seule lumière qui passe dans l’eau. Le fond de la rivière est alors visible très nettement.
Le verre polarisé permet d’éliminer les réflexions sur l’eau, le sol et même les nuages. En photographie, il apporte certains effets sympathiques. Sur des lunettes, il élimine les réflexions et améliore la visibilité sur la route.
Si vous avez des lunettes 3D à filtres polarisants (lunettes passives), vous pouvez essayer en plaçant une bassine d’eau par terre et une pièce monnaie au fond. Mettez vous face au soleil et regardez la bassine jusqu’à apercevoir les réflexions du paysage. Penchez ensuite la tête : vous verrez que pour certaines orientations les réflexions à la surface de l’eau sont absentes et pour d’autres, on ne voit qu’elles.
Notez que l’effet marche également avec des filtres des lentilles optiques dits « CPL » : ces filtres bloquent la lumière polarisée de façon circulaire. En effet, la réflexion de la lumière produit également une inversion du sens de polarisation dans le cas d’une polarisation circulaire.