Polarisation de la lumière
En général on schématise une onde lumineuse de cette façon :
(source)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 déplacait en « tournant » :
(source)Le sens de rotation définit alors le sens de la polarisation circulaire.
Verres polarisés
La lumière peut donc être polarisée. Sachez qu’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.
Or, le rayon réfléchi à la surface de l’eau subit une inversion de polarisation. Les deux rayons réfléchi et transmis ont chacun une polarisation différente.
Filtrer les réflexions
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 :
(source)Sur l’image de droite, toutes les réflexions ont été filtrées et elles ne masquent plus le fond de la rivière qui 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. Tenez ensuite les lunettes devant vous et tournez-les : vous verrez que pour certaines orientations les réflexions sont absentes et pour d’autres, on ne voit qu’elles.
