D-X : optique dans les milieux anisotropes ou chiraux

Mots-clefs : biréfringence, surface des indices, milieu uniaxe, lame demi-onde, lame quart d'onde, polariseur, analyseur, loi de Malus, analyseur à pénombre, analyseur à quadrants, milieu chiral, pouvoir rotatoire, polarimètre de Laurent, loi de Biot, mutarotation du glucopyranose, interférences en lumière polarisée, compensateur de Babinet, filtre de Lyot, effet Kerr, effet Pockels, loi de Verdet, photo-élasticimétrie.

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Ci-dessous l'introduction du chapitre :

On étude la propagation d'ondes électromagnétiques dans un milieu anisotrope où le vecteur D est lié au champ électrique par une relation linéaire dont la matrice, symétrique, est diagonalisée. Les effets les plus marquants sont la biréfringence et le non parallélisme entre les directions de propagation de l'onde et de l'énergie. On introduit la surface des indices et on l'utilise pour tracer les rayons réfractés à l'entrée d'un tel milieu. On s'intéresse au cas particulier des milieux uniaxes à symétrie de révolution. Le sujet est vaste et délicat; on est allé à l'essentiel mais on n'est pas resté à la surface des choses.

On se place ensuite dans le cadre expérimental fécond de la traversée d'une lame biréfringente à faces parallèles par un faisceau lumineux parallèle et orthogonal à la lame. On définit en lumière monochromatique les lames demi-onde et quart d'onde qui, couplées à l'utilisation de polariseurs, permettent de créer à volonté des ondes de polarisation déterminée et inversement de connaître la polarisation d'une onde donnée. On montre comment les analyseurs à pénombre et à quadrant augmentent la précision de ces techniques.

On s'intéresse ensuite aux milieux chiraux, c'est-à-dire non invariants par une symétrie plan. On explique leur pouvoir rotatoire par un modèle cinématique, puis un modèle électromagnétique. On en montre l'intérêt en chimie avec un exemple d'expérience réalisée avec le polarimètre de Laurent.

On étudie les conditions d'obtention d'interférences en lumière polarisée et on en montre l'intérêt en lumière blanche: mesure d'épaisseur, fabrication de filtres (celui de Lyot par exemple), etc.

On évoque enfin, sans développement, les biréfringences provoquées par des déformations ou l'application d'un champ transversal, électrique ou magnétique, et le pouvoir rotatoire provoqué par l'application d'un champ longitudinal magnétique.

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