Vibration polarisée et non-polarisée
On a établi que, lors de la propagation d'une onde électromagnétique plane, la partie variable des vecteurs \(\vec E\) et \(\vec B\) est toujours dans le plan d'onde, c'est-à-dire orthogonale au vecteur unitaire \(\vec u\) qui définit la direction et le sens de propagation.
Par ailleurs, il existe des dispositifs permettant précisément d'identifier une direction de vibration (dans le plan orthogonal à la direction de propagation) : ces dispositifs sont des analyseurs directionnels.
On constate ainsi que la vibration d'un champ électromagnétique et sa propagation peuvent se présenter sous différentes formes : vibration non-polarisée ou vibration polarisée.
Dans le paragraphe suivant (A4c.), on précisera par quelques simulations la représentation schématique de la propagation de vibrations électromagnétiques polarisées.
a. Vibration non-polarisée
Dans ce cas, il n'y a pas de direction privilégiée de vibration de \(\vec E\) et \(\vec B\) dans le plan d'onde. La vibration électromagnétique résulte d'une équi-répartition aléatoire des vibrations sur toutes les directions du plan d'onde.
C'est le cas de la lumière naturelle, ou de la lumière émise par les atomes dans une lampe électrique, ou des ondes électromagnétiques en général.
b. Vibration polarisée
Dans ce cas, il y a, à tout instant, une direction identifiable de vibration de \(\vec E\) et de \(\vec B\).
Il y a alors plusieurs possibilités :
Soit cette direction de vibration (= DIRECTION DE POLARISATION) évolue au cours du temps.
Un cas particulier est celui où la direction de la vibration tourne au cours du temps : on dit alors que la polarisation est ROTATOIRE.
Cette polarisation rotatoire peut elle-même être "circulaire" (si le champ reste constant en norme) ou "elliptique" (si le vecteur champ tourne en décrivant une ellipse).
Soit cette direction de vibration est unique et reste fixe : on dit alors que l'onde est POLARISEE RECTILIGNEMENT.
Cette dernière situation est celle d'une onde fabriquée par un dispositif POLARISEUR.
Il existe différents types de polariseurs selon la nature et la longueur d'onde de l'onde considérée.
- Pour une onde lumineuse, la polarisation peut s'obtenir par différents procédés (par exemple : réflexion, double réfraction, traversée d'un matériau polariseur...).
- Pour une onde électromagnétique de longueur d'onde voisine du centimètre, on peut utiliser une grille dont la distance entre les fils sera de ce même ordre de grandeur.
- Dans le cas d'une corde vibrante, la polarisation de sa vibration transversale serait obtenue soit directement en l'excitant selon une direction fixe, soit en la guidant par une fente lui imposant sa propre direction comme direction de vibration.
Dans tous les cas, l'énergie des vibrations est absorbée sauf pour une direction particulière de vibration, qui devient la direction de polarisation à la sortie du dispositif polariseur.
Il convient de bien noter que la structure des ondes planes électromagnétiques (établie au §.A.3.c de ce chapitre) signifie que la connaissance de l'un des champs \(\vec E\) ou \(\vec B\) suffit pour que l'autre soit complètement déterminé, puisque l'un et l'autre sont, comme on l'a vu, reliés :
\(\frac{\partial}{\partial t} = \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d} \phi} \frac{\partial \phi}{\partial t} = - V \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d} \phi}\) et \(\overrightarrow{\mathrm{rot}} ~ \vec E = \vec k \wedge \vec E'\)
Autrement dit :
si l'un des champs \(\vec E\) ou \(\vec B\) se propage, l'autre aussi, et avec les mêmes caractéristiques de propagation : vitesse, direction et sens,
si l'un est polarisé, l'autre aussi et dans une direction telle que le trièdre \(( \vec E, \vec B, \vec u )\) soit direct,
la valeur de la norme de l'un des champs impose l'autre (par la relation \(E = V.B\)),
plus généralement, il n'y a pas d'action sur l'un qui ne soit en même temps action sur l'autre.
Cette raison de structure s'exprime par le terme de champ "électromagnétique" en un seul mot... puisqu'il s'agit en fait d'un seul champ \(( \vec E, \vec B )\).