Utilisateur:Démosthène/Brouillons/Miroir dichroïque

Un filtre dichroïque ou filtre interférentiel est un filtre optique laissant passer une très petite plage de couleurs et reflétant le reste de la lumière. La gamme de longueur d'onde qui traverse le filtre est généralement très fine. Par comparaison, les miroirs dichroïques et les réflecteurs dichroïques sont généralement caractérisés par les couleurs qu'ils reflètent plutôt que les couleurs qu'ils laissent passer.

Lorsqu'il est utilisé derrière une source lumineuse, le filtre dichroïque produit une lumière que la vision humaine perçoit comme saturée en terme de couleur. Bien qu'ils soient relativement chers, ces filtres sont populaires dans le domaine de l'architecture^[1] et de l'éclairage scénique.

Les réflecteurs dichroïques reflètent en général la lumière visible et laissent passer les rayons infrarouges (chaleur). Le faisceau reflété est donc littéralement plus froid que le faisceau initial. En dissipant la chaleur de l'autre côté du filtre, on peut ainsi fortement intensifier l'intensité du faisceau reflété. Cet effet est utilisé dans de nombreuses ampoules halogènes, elles ont dans ce cas un réflecteur dichroïque (MR16) intégré. Originellement conçu pour les éclairages scéniques pour limiter les risques de surchauffe, il s'agit d'un procédé qui équipe de plus en plus le matériel d'éclairage ménager.

Aspects théoriques[modifier | modifier le code]

Les filtres dichroïques utilisent le principe d'interférence par une couche mince. Les couleurs qu'ils reflètent sont similaires à celle que l'on peut observer sur une tâche d'huile en contact avec de l'eau. En effet, les films fin d'huilent utilisent également le principe d'interférences par couche mince: lorsque un rayon lumineux vient heurter la surface du film, une partie est reflétée et une partie est transmise, puis reflétée à la seconde interface, laquelle est en contact avec l'eau. Le rayon qui a traversé le film parcourt un plus long chemin optique que celui qui se refléte à la première interface: les deux rayons sont déphasés, et l'on observe des interférences. En notant $\delta$ la différence de chemin optique entre les deux rayons et $\lambda$ a longueur d'onde, leur déphasage vaut:

$\Delta \phi ={\frac {2\pi }{\lambda }}\delta$

Puisque le déphasage dépend de la longueur d'onde (qui elle-même est reliée à la couleur du rayon), on obtient des interférences constructrices pour certaines couleurs et destructrices pour d'autres.

Dans un miroir dichroïque, la «tâche d'huile» est en fait une superposition de revêtements optiques que l'on dépose sur une plaque de verre. Les revêtements ont des indices de réfraction et des épaisseurs bien choisis de telle sorte que l'on produise des interférences conduisant à la sélection des couleurs souhaitée. Les revêtements sont en général déposés sous vide ; le nombre de couches, l'indice de réfraction de chacune et leur épaisseur permet de jouer sur la largeur de bande du filtre et de le rendre aussi large ou aussi fin que l'on veut. Contrairement aux filtres ordinaires qui absorbent les fréquences qu'ils coupent, l'intérêt du filtre dichroïque est qu'il n'absorbe rien du tout: il transmet les longueur d'ondes de la bande passante et reflète celles hors de la bande. Ainsi, le filtre ne subit pas d'échauffement.

La séparation d'une lumière blanche en plusieurs bandes de fréquence est en général réalisée à l'aide de filtres dichroïques. C'est par exemple le procédé qui est utilisé dans les vidéos projecteurs. ou les caméras de télévision.

Les filtres dichroïques sont également parfois utilisés pour des verres artistiques, notamment dans le domaine de la bijouterie. En effet, la lumière reflétée dépend de l'angle d'incidence, on observe donc des irisations qui sont plaisantes à la vue.

Une autre application des filtres dichroïques est le filtrage spatial.^[2]

With a technique licensed from Infitec, Dolby Labs uses dichroic filters for screening 3D movies. The left lens of the Dolby 3D glasses transmits specific narrow bands of red, green and blue frequencies, while the right lens transmits a different set of red, green and blue frequencies. The projector uses matching filters to display the images meant for the left and right eyes.^[3]

Dichroic filters applied to long wavelength lighting can mitigate against the attraction or disturbance of insects, birds and other wildlife in industrial applications, reducing adverse environmental impact.

Applications[modifier | modifier le code]

En microscopie par fluorescence, les filtres dichroïques sont utilisés comme lames séparatrices. Lorsqu'on vient sonder un échantillon en lui envoyant un signal à sa fréquence de résonance, il interagit avec la lumière et réémet de la lumière à une fréquence différente. On place ensuite une caméra pour récupérer l'information. Pour s'assurer que la caméra ne reçoive que la réponse de l'échantillon et pas le signal de sonde, on place en général un laser dichroïque qui vient séparer la réponse de l'échantillon avec la fréquence de la sonde.

Certains projetcteurs LCD utilisent trois filtres dichroïques (au lieu des trois prismes conventionnels) pour séparer la lumière blanche de la source en trois couleurs avant de traverser les trois unités LCD.

Les miroirs dichroïques peuvent également être utilisés comme séparateur d'harmonique pour les lasers.

Propriétés[modifier | modifier le code]

Les miroirs dichroïques sont offrent des caractéristiques particulièrement bonnes en terme de filtrage, bien meilleures que celles des filtres conventionnels. De plus, ils sont relativement simples à fabriquer, et donc à moindre coût, comparé par exemple aux miroirs métalliques. En revanche, ils sont plus coûteux (et parfois très nettement) que les filtres classiques en plastique. Ils sont également plus fragiles que ces derniers. Leur durée de vie est supérieure à celle des filtres classiques car ils n'absorbent pas la lumière qu'ils filtrent mais la reflètent. Cependant, le fait même de refléter la lumière rend leur bande passante dépendante de l'orientation deu faisceau incident. L'absence d'absorption permet également de travailler à puissance élevée, ils sont par exemple utilisés dans le laser le plus puissant du monde, (National Ignition Facility). Enfin, ils sont résistants aux hautes températures et résistent bien à la déformation ou à la fusion.

References[modifier | modifier le code]

[1] The Copenhagen Opera House

[2] Optics Letters

[3] ttp://www.cnet.com.au/dolby-stakes-its-claim-in-3d-movie-tech-339282656.htm

[1]

[2]

[3]

Utilisateur:Démosthène/Brouillons/Miroir dichroïque

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Propriétés[modifier | modifier le code]

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