Descriptif
Le cours de Polarisation a pour objectif d'introduire la notion de polarisation de la lumière et d'en décrire les propriétés. Cette description s'articulera autour de deux présentations complémentaires: une approche en terme de fonction de transfert (à travers un composant ou un système de détection) utile à l'ingénieur opticien pour l'analyse et la conception de systèmes optiques dans lesquels la polarisation joue un rôle ; une approche microscopique, s'appuyant sur l'électromagnétisme dans les milieux, nécessaire à la compréhension physique des phénomènes de polarisation. Un lien fort vers le cours d'électro-magnétisme sera tracé, avec une articulation temporelle des deux cours. Le cours de Polarisation donne les outils conceptuels et pratiques aux futurs ingénieurs pour aborder les situations dans lesquelles la lumière ne peut être simplement traitée scalairement.
Objectifs pédagogiques
A la fin de ce cours, vous serez capables de :
- décrire un état de polarisation de la lumière via le formalisme de Jones
- représenter un état de polarisation de manière géométrique (ellipse de polarisation, sphère de Poincaré)
- décrire les propriétés polarimétriques simples (biréfringence/anisotropie linéaire et/ou circulaire, diatténuation) d’un milieu (ellipsoïdes des indices, surfaces des vitesses, matrice de Jones)
- construire les rayons réfractés par un milieu anisotrope en s’appuyant sur la surface des vitesses
- décrire le comportement d’un composant simple (polariseurs, lames d’onde, rotateurs) en s’appuyant sur l’ellipse de polarisation
- calculer un déphasage dû aux propriétés anisotropes d’un milieu
- décrire simplement le comportement de composants actifs (cristaux liquides, électro-optiques) et de prismes
- concevoir un générateur d’état de polarisation et un analyseur d’état de polarisation à base de composants simples (polariseur, retardateurs)
- lier les notions de polarisation partielle et de degré de polarisation avec la détection/ la mesure
- modéliser la polarisation via le formalisme de Stokes-Mueller + matrice cohérence
- utiliser les phénomènes d’interférence en lumière polarisée dans l’analyse de propriétés des milieux
Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Institut d'Optique Théorique et Appliquée
- Bases d'électromagntisme
- Bases d'algèbre linéaire
Format des notes
Numérique sur 20Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Institut d'Optique Théorique et Appliquée
Vos modalités d'acquisition :
- 1 examen écrit de 2h (75% de la note)
- 2 quizz intermédiaires de 15 min chacun (25% de la note)
- le rattrapage est obligatoire si :
- Note initiale < 6
Le coefficient de l'UE est : 30
Programme détaillé
1. Représentation de la lumière polarisée :
Formalisme de Jones, ellipse de polarisation
2. Propagation dans les milieux anisotropes :
Ellipsoïde des indices, surface des indices, surface des vitesses, milieux uniaxes, construction des rayons réfractés
Matrices de Jones
3. Composants et instruments utilisés en optique anisotrope
Composants passifs : polariseurs, lames retard
Composants actifs : électrooptiques, cristaux liquides, photoélastiques
4. Interférences en lumière polarisée
Conditions d'observation, calcul du déphasage, applications
5. Lumière partiellement polarisée
Formalise de Stokes-Mueller, notion de dépolarisation, sphère de Poincaré