Le phénomène de polarisation de la lumière est basée sur le caractère ondulatoire de la lumière. La lumière est une onde électromagnétique transverse, avec des champs oscillants, électrique et magnétique, transverses à la direction de propagation. Les oscillations verticales typiques sont illustrées sur la figure de droite.
Un polariseur sert à filtrer les fractions de lumière qui oscillent parallèlement à son axe de polarisation. Si, par exemple, l’orientation d’une onde électromagnétique est de 45° par rapport à l’axe de polarisation du polariseur, celui-ci transmet une onde électromagnétique qui a 50% de l’intensité de la lumière transmise. Si cependant l’angle formé entre l’onde et l’axe de polarisation est 90°, la lumière n’est plus transmise. A l‘inverse, avec un angle de 0° , l’onde traverse le polariseur sans aucune limitation.
Ce phénomène n’est pas limité au spectre visible (lumière visible par l’oeil humain, comme celle de l’arc en ciel); il se produit dans tout le spectre électromagnétique, donc également dans l’infrarouge (IR) et l’ultraviolet (UV). A chaque phénomène ou application son polariseur adapté. En plus des paramètres optiques certaines demandes doivent tenir compte d’autres paramètres : dimensions géométriques, solidité et durée de vie.
Les nanoparticules : quel rôle ont-elles ?
Les nanoparticules sphériques d’argent (colloïdes), incorporées au verre silicate de sodium, absorbent la lumière à une longueur d’onde approximative de 410nm. La bande spectrale d’absorption correspondante est grossièrement équivalente à une distribution gaussienne. Sa localisation dépend de divers facteurs :
- Taille des particules sphériques
- Matériau(x) environnant(s)
- Matériau des particules
La polarisation n’a pas lieu.
Les choses se passent autrement lorsque les colloïdes ont une forme d’ellipsoïdes sphériques. Le rapport des demis axes devient alors un facteur additionnel qui régit la localisation des bandes d’absorption en fonction de la direction des oscillations de l’onde incidente par rapport aux demis axes. La lumière sera filtrée différemment selon sa direction de polarisation. Tout vecteur parallèle à l’axe le plus court (axe b) provoque une bande d’absorption dans la plage UV, tandis que pour une lumière polarisée selon l’axe le plus long (axe a) la bande se propage de la plage visible jusqu’à l’infrarouge. Si les colloïdes incorporés au verre présentent des rapports entre demis axes différents, il se produit une interférence de bandes individuelles, résultant pratiquement en une large bande d’absorption. La géométrie de cette bande d’absorption est régie par la courbe de distribution des rapports des demis axes des particules sphéroïdes.
