Sciences

Polarisation

DéfinitionClassé sous :chimie

Matière

Quand une particule chargée libre est soumise à un champ électrique, elle est mise en mouvement par ce champ sous l'action de la force de Coulomb. C'est par exemple ce qui se passe pour les électrons libres dans un conducteur. Toutefois, tous les matériaux ne sont pas conducteurs, et dans la plupart d'entre eux, les particules chargées (ions et électrons) ne sont pas complètement libres de leurs mouvements, formant des groupements de charges totales nulles (atomes ou molécules). Cependant, sous l'action d'un champ électrique extérieur, les particules individuelles (électrons ou ions) vont localement se déplacer les unes par rapport aux autres à l'intérieur de ces groupements, les particules de charges électriques opposées se déplaçant dans des directions opposées (mais de manière limitée contrairement aux charges libres). On parle du phénomène de "séparation des charges".

Ainsi, après application d'un champ électrique sur un matériau isolant, les molécules ou atomes dont il est constitué sont déformés de telle manière que les barycentres des charges positives et négatives qui les composent ne coïncident plus, cette situation se présentant pour certaines molécules même en l'absence d'un champ électrique extérieur (exemple, la molécule d'eau). Un tel atome ou une telle molécule possède ce que l'on nomme un "moment dipolaire électrique" (induit ou spontané), grandeur qui caractérise à la fois la distance entre ces barycentres et la valeur absolue des charges déplacées. S'il existe, ce moment dipolaire est porté par chacun des "groupements neutres" qui forment le matériau, et l'on définit le vecteur polarisation "P" comme la moyenne volumique de ce moment dipolaire. Cette polarisation P crée elle-même un champ électrique E qui se superpose, à l'intérieur du matériau, à un éventuel champ initialement appliqué. Dans les situations les plus simples de la polarisation induite, le vecteur polarisation est proportionnel au champ électrique appliqué "E", le facteur de proportionnalité pouvant être un tenseur d'ordre 2 (une matrice) si le matériau est anisotrope. De plus, si le champ électrique est suffisamment intense, la réaction des charges locales face au champ E est plus complexe et la relation entre P et E pas nécessairement linéaire.

Lumière

Propriété d'une onde lumineuse qui décrit le comportement des vecteurs électrique et magnétique au cours de sa propagation (une onde lumineuse étant une onde électromagnétique). Plus précisément, la polarisation d'une onde lumineuse indique les directions que prend, au cours de l'évolution temporelle ou le long d'un rayon lumineux donné, le vecteur champ électrique (ou le vecteur champ magnétique) dans le plan orthogonal au vecteur d'onde. On peut citer comme cas particuliers :

- la polarisation linéaire pour laquelle le vecteur champ électrique "pointe" constamment dans une direction donnée
- la polarisation elliptique (dont la polarisation circulaire est un cas particulier) pour laquelle le vecteur champ électrique décrit une ellipse.

Bien souvent, la lumière naturelle n'est pas polarisée, ce qui signifie que les "déplacements" des vecteurs champs électrique et magnétique sont désordonnés.