Optique

Polariseurs croisés

Deux polariseurs à 90° bloquent toute la lumière (Malus  : I = I₀cos²θ → 0).

Polariseurs croisés — simulation interactive de Optique. Deux polariseurs à 90° bloquent toute la lumière (Malus  : I = I₀cos²θ → 0). Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Loi de Malus

Deux polariseurs à 90° bloquent toute la lumière (Malus  : I = I₀cos²θ → 0).

Les polariseurs ne transmettent que la composante du champ électrique le long de leur axe. À 90° croisés, aucune composante ne subsiste. La loi de Malus prédit l'intensité I = I₀ cos²θ entre les angles — fondement des lunettes de soleil polarisées et des écrans LCD.

• Loi de Malus I = I₀ cos²θ
• Polarisation croisée → noir

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

La lumière traverse un polariseur, puis un deuxième selon un certain angle par rapport au premier. L'intensité transmise dépend-elle doucement de l'angle entre les axes des deux polariseurs ?

Des pronostics à peser

• L'intensité transmise diminue linéairement avec l'angle.
• La lumière passe complètement ou est complètement bloquée – pas de transition douce.
• Oui — l'intensité transmise suit le cos² de l'angle entre les axes, atteignant zéro à exactement 90° (polariseurs « croisés »).

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Angle entre les axes Δθ (°)

Ce que vous mesurez  :

• Fraction transmise (via P2)

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage des polariseurs croisés et appuyez sur Réinitialiser. Les axes des deux polariseurs sont espacés de 90° (entièrement croisés - aucune lumière transmise).
2. Activez la lecture de l’intensité transmise.
3. Réglez l'angle entre les axes des deux polariseurs pour chaque essai et enregistrez la fraction de lumière transmise à travers le second.

Équation gouvernante

La loi de Malus — I = I₀·cos²θ

La lumière déjà polarisée le long d'un axe, passant à travers un deuxième polariseur à un angle Δθ par rapport au premier, transmet une fraction cos²(Δθ) de son intensité. À Δθ = 90° (« croisé »), la transmission tombe exactement à zéro.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

• Pour un essai, calculez la fraction transmise à travers le deuxième polariseur sous la forme 0.5·cos²(Δθ) — le 0.5 correspond à la perte de la moitié de l'intensité de la source non polarisée au premier polariseur, et cos²(Δθ) est la loi de Malus au deuxième. Comparez avec le tableau.
• Expliquez pourquoi la fraction transmise par P2 dépend uniquement de l'ANGLE ENTRE les deux axes, pas de leur orientation absolue — et pourquoi exactement 90° (« croisé ») donne une transmission nulle.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Les lunettes de soleil polarisées bloquent les reflets polarisés horizontalement (comme les reflets sur l'eau ou les routes) en orientant leur axe de polarisation verticalement. Expliquez, à l'aide de la loi de Malus, pourquoi le fait d'incliner la tête sur le côté en portant des lunettes de soleil polarisées peut faire réapparaître soudainement l'éblouissement.
• Les écrans LCD utilisent des polariseurs croisés avec une couche de cristaux liquides entre eux qui peut faire pivoter la polarisation de la lumière sur commande, contrôlant ainsi la quantité de lumière qui traverse chaque pixel. Expliquez pourquoi les polariseurs « croisés » (plutôt que parallèles) sont l'état « désactivé » naturel par défaut pour un pixel.

• AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
• IB Physics — C.3 Wave phenomena
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Bienvenue dans Polariseurs croisés
2. Sélectionnez le primer polariseur
3. Appuyez sur Lecture
4. Intensité à travers les polariseurs
5. Ouvrez l'Inspecteur
6. Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

Ouvrir le laboratoire interactif →

Télécharger la fiche de laboratoire →

Polarisation et loi de Malus