Comment identifier une lumière polarisée : méthodes et applications

Comprendre la polarisation de la lumière

La lumière se compose d’ondes électromagnétiques. Le champ électrique oscille perpendiculairement à la direction de propagation. Si ces oscillations se répartissent au hasard, on parle de lumière non polarisée. Si elles restent dans un seul plan, la lumière est polarisée. Ce comportement joue un rôle majeur en optique, en imagerie et dans la fabrication d’écrans LCD.

Principe de base

Chaque onde électromagnétique porte un champ électrique. Ce champ peut vibrer selon différents plans. Un filtre polarisant ne laisse passer que les vibrations dans un seul plan. Les autres composantes se trouvent bloquées. On appelle ce plan l’axe de polarisation.

Pourquoi tester la polarisation ?

Repérer une lumière polarisée permet de :

• Éviter les reflets gênants lors de la conduite ou du travail au microscope.
• Vérifier la qualité d’un filtre pour photographie.
• Étudier la structure interne de matériaux anisotropes.
• Améliorer le confort visuel avec des écrans ou des lunettes.

Matériel nécessaire

• Deux filtres polarisants identiques ou deux paires de lunettes polarisées.
• Une source de lumière (lampe, écran d’ordinateur ou smartphone).
• Un support pour maintenir les filtres en face l’un de l’autre.

Test avec deux filtres polarisants

1. Placez le premier filtre devant votre source de lumière.
2. Positionnez le second filtre face au premier.
3. Tournez le second filtre progressivement de 0° à 90°.
4. Observez la variation d’intensité lumineuse.

Si la lumière diminue pour atteindre une quasi-obscurité à 90°, elle était polarisée dans le plan du premier filtre. Si l’intensité reste constante, la lumière est non polarisée ou mal polarisée.

Vérification avec un écran LCD

Un écran LCD produit de la lumière polarisée sur un axe fixe. Pour tester :

1. Tenez une paire de lunettes polarisées devant l’écran.
2. Orientez lentement les lunettes autour de l’axe de vision.
3. Notez les zones plus sombres dès que l’axe de polarisation s’aligne à 90°.

Si l’écran s’assombrit ou devient noir, vos lunettes fonctionnent. Le même test s’applique à toute source émettant de la lumière polarisée.

Utiliser des lunettes de soleil polarisées

Les verres de soleil polarisés intègrent un film orienté sur un plan unique. Pour savoir si vos verres sont polarisés :

1. Posez une paire de lunettes polarisées face à vos verres de soleil.
2. Tournez vos lunettes de soleil de 90° par rapport aux lunettes de référence.
3. Observez l’opacité des verres de soleil.

Si l’image s’assombrit jusqu’au noir, vos lunettes bloquent la polarisation. Le test reste valide sur un écran LCD ou directement face au soleil.

Méthode avec film polarisant

Vous pouvez acheter un petit film polarisant dans un magasin d’optique. Coupez un carré de 5 cm sur 5 cm. Tenez ce film devant une source de lumière. Faites pivoter le film sur lui-même et notez l’intensité. Le principe reste identique à celui des filtres professionnels.

Cas de la lumière partiellement polarisée

Certaines sources émettent une polarisation partielle. L’intensité diminuera sans atteindre zéro. Vous observerez une atténuation modérée de 20 à 80 % selon l’angle. Ce phénomène se rencontre dans la réflexion sur surfaces métalliques ou liquides.

Applications pratiques

• En photographie, les filtres polarisants suppriment les reflets sur l’eau ou le verre.
• Au laboratoire, on analyse la structure de cristaux ou de fibres avec une lumière polarisée.
• Dans l’automobile, les pare-brise et rétroviseurs intègrent des films pour réduire l’éblouissement.
• En optique médicale, on détecte des tensions dans les lentilles ou les implants.

Polarimètre et autres instruments

Un polarimètre mesure l’angle de rotation de la polarisation. On l’utilise en chimie pour déterminer la pureté de solutions optiquement actives. Un ellipsomètre détecte l’état complet de polarisation d’une lumière réfléchie. Ces appareils demandent une calibration régulière et des étalons certifiés.

Points clés à retenir

• La polarisation se repère avec deux filtres croisés à 90°.
• Les écrans LCD fournissent une lumière polarisée sur un seul plan.
• Les verres polarisés s’assombrissent lorsqu’on les croise.
• Une atténuation partielle signale une polarisation incomplète.

Pour résumer : tester la polarisation requiert deux filtres alignés puis croisés. L’intensité chute si la lumière est polarisée. Le même principe s’applique aux écrans, aux verres solaires et aux films. Ce simple protocole fournit une réponse fiable en toutes circonstances, de la recherche en laboratoire à l’usage quotidien.

Comment tester si une lumière est polarisée avec des lunettes polarisantes ?

Placez les lunettes devant la source de lumière. Tournez-les lentement à 90 degrés. Si la lumière devient plus sombre ou s’assombrit complètement, elle est polarisée.

Pourquoi la lumière non polarisée ne change pas en tournant un filtre polarisant ?

La lumière non polarisée a un champ électrique qui oscille dans toutes les directions. Un filtre polarisant ne bloque qu’une direction spécifique. Ainsi, la luminosité reste constante lors de la rotation.

Peut-on utiliser un écran d’ordinateur pour détecter la polarisation ?

Oui. Les écrans LCD émettent souvent une lumière polarisée. En plaçant un filtre polarisant devant et en tournant, on peut voir varier l’intensité lumineuse si la lumière est polarisée.

Quelle est la différence entre lumière polarisée et non polarisée ?

La lumière polarisée a un champ électrique avec une direction fixe. La lumière non polarisée a un champ électrique qui change constamment de direction.

Est-ce que toutes les lumières artificielles sont polarisées ?

Non. La plupart des sources lumineuses émettent une lumière non polarisée. Seules certaines sources et certains écrans produisent une lumière polarisée.