Angle de Brewster

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Illustration Angle de Brewster.PNG

Lorsque l'on envoie un faisceau lumineux sur un dioptre, on observe en général une réflexion partielle. Si le faisceau est incliné d'un angle nommé angle de Brewster, la réflexion partielle disparait, à condition que la lumière soit polarisée dans le plan d'incidence (polarisation dite p ou TM). Dans le cas contraire, le faisceau réfléchi est complètement polarisé.

À l'angle de Brewster, le rayon réfracté et la direction attendue pour le rayon réfléchi forment un angle droit.

La formule de Snell-Descartes permet de prévoir facilement l'angle de Brewster si l'on connait les indices de réfraction n_1 et n_2 des milieux. Écrivant

n_1 \sin \left( \theta_1 \right) =n_2 \sin \left( \theta_2 \right),

et

\sin \left( \theta_2 \right) = \sin \left( \frac{\pi}{2} - \theta_1 \right)=\cos \left( \theta_1 \right),

on obtient :

\theta_1 = \arctan \left( \frac{n_2}{n_1} \right) .

Interprétation physique[modifier | modifier le code]

L'onde réfléchie dans le milieu 1 trouve son origine dans l'oscillation des charges du milieu 2, charges dont l'oscillation orientée selon le moment dipolaire est perpendiculaire à l'onde réfractée. Dans le cas particulier d'une onde TM à l'angle de Brewster, l'oscillation se retrouve avoir lieu dans la direction de l'onde réfléchie, rendant l'excitation de celle-ci impossible car une charge n'émet pas dans la direction de son moment dipolaire.

Applications[modifier | modifier le code]

  • Dans les lasers dont le milieu amplificateur est séparé des miroirs de cavité, les dioptres délimitant ce milieu sont inclinés à l'angle de Brewster pour éliminer les pertes par réflexion partielle.
  • Les lunettes polarisantes polarisées verticalement permettent de supprimer la lumière naturelle réfléchie sur des surfaces horizontales à l'angle de Brewster. Elles permettent d'atténuer fortement les réflexions parasites voisines de cet angle.

Calcul à partir des formules de Fresnel[modifier | modifier le code]

géométrie et polarisations de la lumière à une interface

Les lois de la réflexion-transmission (lois de Snell-Descartes) portent sur les directions des rayons réfléchis et transmis, mais le comportement des ondes TE et TM diffère en ce qui concerne les intensités respectives des ondes réfléchies et transmises (cf. les coefficients de Fresnel). Ces intensités varient avec l'angle d'incidence. À une incidence égale à l'angle de Brewster \theta_{b}, l'onde TM est totalement transmise et le rayon réfléchi disparait.