e étant l’épaisseur de la lame. La lu-mière transmise sera, suivant la valeur de φ, elliptique, circulaire ou rectiligne. La lame sera dite « lame-onde »
si φ = 2π : dans ce cas, une vibration incidente polarisée rectilignement émerge polarisée rectilignement, la direction de polarisation étant conser-
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vée. Si φ = π, la lame est dite « lame demi-onde » : dans ce cas, la vibration émergente est polarisée rectilignement, mais sa direction de polarisation est symétrique de celle de la vibration incidente par rapport à l’axe de la lame.
Si la vibration émergente est
circulaire : la lame est dite « lame quart d’onde ».
Application à la réalisation de
polariseurs
Nous avons vu ci-dessus qu’un miroir constitué par exemple par une lame de verre est un polariseur. En effet, une lumière naturelle monochromatique réfléchie sous l’incidence brewsté-
rienne par un tel miroir fournit un faisceau polarisé perpendiculairement au plan d’incidence. La biréfringence des cristaux permet également de créer une lumière polarisée rectilignement. En effet, un faisceau de lumière naturelle tombant sur une lame cristalline fournit, comme nous l’avons vu, deux faisceaux polarisés perpendiculairement.
L’élimination d’un de ces faisceaux permettra d’obtenir un polariseur rectiligne. Elle peut s’obtenir soit par réflexion totale, soit par absorption sé-
lective d’un des faisceaux. Le premier procédé est utilisé dans le polariseur de Nicol, qui est constitué par les deux moitiés d’un rhomboèdre de spath qui a été coupé et recollé à l’aide de baume du Canada ; le rayon ordinaire subit la réflexion totale, tandis que le rayon extraordinaire est transmis (fig. 8). Le second procédé met en oeuvre un cristal de tourmaline, ce cristal biréfringent absorbant la quasi-totalité de la vibration ordinaire et transmettant partiellement la vibration extraordinaire. Un tel phénomène est appelé dichroïsme ; il est utilisé dans la réalisation des Polaroïds, où de très nombreux petits cristaux dichroïques sont orientés parallè-
lement entre eux au sein d’une matière plastique.
Les applications de la polarisation de la lumière sont très nombreuses. En polarimétrie, la direction d’une vibration polarisée rectilignement tourne à la traversée d’un corps dit « optique-ment actif » ; c’est la polarisation rotatoire. Ce phénomène est dû au fait que certaines substances présentent une biréfringence circulaire : la vibration incidente polarisée rectilignement peut se décomposer en deux vibrations circulaires, l’une gauche, l’autre droite, qui se propagent avec des vitesses différentes dans le milieu actif ; à la sortie de ce milieu, ces deux vibrations se recombinent pour donner une vibration rectiligne dont la direction de polarisation fait un angle α avec la direction de polarisation incidente. Cet angle α dépend de la concentration du milieu, de son épaisseur et de la longueur d’onde de la vibration incidente.
Ce phénomène est utilisé par exemple pour le dosage du sucre dans les solutions sucrées.
De nombreux corps soumis à des
actions mécaniques ou électroma-
gnétiques deviennent biréfringents.
L’étude de la lumière transmise par ces corps fournit des renseignements inté-
ressants sur les effets de ces actions.
Par exemple, en photo-élasticimétrie, on réalise la maquette d’un ensemble mécanique en matière plastique, et l’étude de la lumière polarisée émergeant de cette maquette permet d’avoir des renseignements sur les contraintes auxquelles seront soumises les diverses pièces de la réalisation définitive.
G. F.
Quelques savants
Erasmus Bartholin, mathématicien
et physicien danois (Roskilde 1625 -
Copenhague 1698). Il découvrit en 1669 la double réfraction dans le spath d’Islande.
Sir David Brewster, physicien écossais (Jedburgh, Roxburghshire, 1781 -
Allerby 1868). Il découvrit en 1815 les lois de la polarisation par réflexion et imagina le kaléidoscope.
Aimé Cotton, physicien français
(Bourg-en-Bresse 1869 - Sèvres 1951).
Il découvrit en 1896 le dichroïsme circulaire, puis en 1911, en collaboration avec Mouton, la biréfringence magné-
tique. (Acad. des sc., 1923.)
John Kerr, physicien écossais (Ardros-san, Ayrshire, 1824 - Glasgow 1907). Il découvrit en 1875 la biréfringence des isolants électrisés.
Étienne Louis Malus, physicien fran-
çais (Paris 1775 - id. 1812). Il découvrit en 1808 la polarisation de la lu-mière transmise par double réfraction, puis celle de la lumière réfléchie ou réfractée. (Acad. des sc., 1810.) William Nicol, physicien britannique (en Écosse, v. 1768 - Édimbourg 1851).
En 1828, il inventa le prisme polariseur de spath d’Islande qui porte son nom.
polarographie
Méthode d’analyse en solution, qualitative et quantitative, fondée sur l’observation de la courbe de polarisation d’une électrode.
Lors d’une électrolyse, la densité de courant i relative à une électrode varie avec la différence de potentiel V appliquée. On représente cette variation i = f(V) par une courbe, en portant V
en abscisses et i en ordonnées (courbe de polarisation). En polarographie, on utilise comme anode (fig. 1) un bain de mercure en contact avec la solution et comme cathode une goutte de mercure en formation à l’extrémité d’un capillaire (microcathode). On évite toute agitation du bain et l’on fait croître, par déplacement du curseur d’un potentio-mètre, la d.d.p. appliquée. On mesure à chaque instant le courant d’électrolyse, ce qui permet la construction de la courbe de polarisation (fig. 2). Celle-ci est, dans les conditions indiquées, caractérisée par l’existence d’un courant limite im lorsque croît la d.d.p. appliquée : cette limitation provient de ce que l’électrolyse tend à réduire à une downloadModeText.vue.download 37 sur 651
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valeur très faible, au voisinage immé-
diat de la microcathode, la molarité des ions appelés à se décharger sur cette électrode. Quelle que soit dès lors la d.d.p. imposée, la décharge des ions, donc aussi la valeur du courant, est celle que permet la vitesse de diffusion de ces ions vers l’électrode, vitesse proportionnelle à leur molarité. La mesure du courant limite fournit donc, après étalonnage de l’appareil, la valeur de la molarité des ions déchargés sur l’électrode.
En réalité, la vitesse de diffusion des ions dépend aussi du gradient de potentiel entre les électrodes et croît avec lui (migration). On rend négligeable cette influence en ajoutant à la solution une grande quantité d’un électrolyte support, par exemple KCl, non susceptible d’être électrolysé tant que l’électrolyte étudié est présent ; ainsi, le courant est transporté dans sa presque totalité par les ions de l’électrolyte support, sauf sur l’électrode, où seuls interviennent les ions qui s’y déchargent.
La forme de la courbe i = f(V) lui a fait donner le nom d’onde (ou vague) polarographique. En dehors du courant limite, on remarque une zone de montée rapide du courant : la d.d.p. correspondant à i = im/2 est dite potentiel de demi-onde ; celui-ci est caractéristique de la réduction effectuée par l’électrolyse sur la microcathode et voisin du potentiel normal redox du couple étudié ; cela permet donc d’identifier les ions qui se déchargent sur cette électrode.