Loi de Malus : deux polariseurs selon un angle
1 · Prédire
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 ?
- 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 »).
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage des polariseurs croisés et appuyez sur Réinitialiser. Les axes des deux polariseurs sont espacés de 90° (entièrement croisés - aucune lumière transmise).
- Activez la lecture de l’intensité transmise.
- Réglez l'angle entre les axes des deux polariseurs pour chaque essai et enregistrez la fraction de lumière transmise à travers le second.
3 · Collecter les données
| Angle entre les axes Δθ (°) | Fraction transmise (via P2) |
|---|---|
| 0.00 | |
| 45.00 | |
| 90.00 |
Tracez la fraction transmise (axe y) par rapport à Δθ (axe x) pour vos trois essais. Où atteint-il exactement zéro ?
4 · Analyser
- 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.
5 · Approfondir
- 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.
La physique derrière cette expérience
La loi de Malus
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. La colonne « fraction transmise » de cette fiche se mesure depuis la source non polarisée d’origine, elle inclut donc aussi les 50 % d’intensité perdus au premier polariseur : fraction transmise = 0,5·cos²(Δθ).
Optique
- Objectif convergent : images réelles au-delà de 2f
- Le point focal : là où les images s’échappent vers l’infini
- Une lentille comme loupe
- Une lentille divergente : toujours virtuelle, toujours réduite
- Un miroir concave : des images réelles comme une lentille convergente
- Un miroir convexe : toujours une image virtuelle réduite
- Le miroir plan : un cas particulier et invariant
- Profondeur apparente : pourquoi une piscine semble moins profonde qu'elle ne l'est
- Réflexion interne totale : l'angle critique
- Un relais à deux objectifs : enchaîner les images
- Le microscope composé : deux lentilles pour un grossissement élevé
- Un agrandisseur photographique : deux objectifs pour une image réelle et plus grande
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