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Auteur(s)
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Michel HENRY : Agrégé de Physique - Docteur ès Sciences - Maître de Conférences à l’Université Pierre et Marie Curie
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La découverte de l’activité optique naturelle dans le quartz par Arago en 1811, puis dans l’essence de térébenthine et diverses solutions de sucre par Biot en 1817, ouvrit un large champ d’investigations aux physiciens et surtout aux chimistes : pour la première fois, ils disposaient d’une sonde permettant d’agir au niveau moléculaire.
Plus tard, en 1846, Faraday montra la possibilité de modifier l’activité optique par diverses actions, en particulier celle d’un champ magnétique.
Comme la biréfringence naturelle, mais dans un domaine différent, l’activité optique est essentiellement liée à l’état de polarisation de la lumière, c’est-à-dire à l’orientation dans l’espace du champ électrique de l’onde lumineuse.
Pour décrire l’activité optique et comprendre comment il est possible d’en tirer des renseignements sur la structure moléculaire des composés actifs, nous devons nous fixer un modèle de la lumière. Nous reviendrons plus en détail 1 sur cette question, mais signalons dès à présent que nous utilisons le modèle de l’onde plane monochromatique ou, éventuellement, d’une superposition d’ondes planes.
Les mesures fournissent l’énergie transportée par l’onde, proportionnelle à la valeur moyenne du carré du champ électrique. Dans beaucoup de cas, cette donnée suffit, mais des renseignements complémentaires peuvent bien entendu être fournis par l’analyse de l’état de polarisation de la lumière 2.
Après avoir rappelé les caractéristiques essentielles de l’activité optique (§ 3, 4, 5 et 6), nous examinerons les méthodes de mesure 7, tant visuelles que photoélectriques, puis nous donnerons quelques indications sur les appareils actuellement disponibles 8 et les applications 9.
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- Version courante de déc. 2009 par Jean-Claude MAURIZOT
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Biréfringences provoquées5. Activité optique naturelle
Certains milieux présentent une biréfringence circulaire, éventuellement combinée à du dichroïsme circulaire. Ils sont dits optiquement actifs, ou encore posséder de l’activité optique. Celle-ci peut être naturelle, ou provoquée par une action extérieure. Nous donnons ici les principales caractéristiques de l’activité optique naturelle, et préciserons dans le paragraphe 6 les modifications – peu nombreuses – résultant de l’action d’un agent extérieur.
5.1 Manifestation du phénomène
L’activité optique est la propriété présentée par certains milieux, recevant une onde à polarisation rectiligne, de transmettre une onde à polarisation rectiligne s’ils sont transparents, rectiligne ou elliptique s’ils sont absorbants.
L’interprétation de Fresnel, que nous utilisons toujours, est la suivante : la vibration rectiligne incidente est décomposée en deux vibrations circulaires, l’une droite et l’autre gauche, qui se propagent à des vitesses différentes et se recombinent à la sortie du milieu.
Si elles ont gardé la même amplitude, c’est-à-dire si le milieu est transparent ou uniformément absorbant, la vibration résultante est rectiligne mais tournée d’un angle θ par rapport à la vibration incidente.
Par contre, si elles n’ont pas gardé la même amplitude, c’est-à-dire si le milieu est dichroïque, la vibration émergente est elliptique (figure 10), auquel cas nous parlons d’effet Cotton (figure 11).
Nous reconnaissons là les caractéristiques de la biréfringence circulaire.
L’angle θ entre la direction de vibration de l’onde incidente et celle de l’onde émergente (ou celle du grand axe de l’ellipse) et l’ellipticité Ψ ont pour...
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