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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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Lire l’articleINTRODUCTION
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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Applications8. Appareils de mesure
Nous allons ci-après donner quelques indications sur les appareils de mesure utilisables. Le lecteur doit toutefois prendre garde que l’évolution technologique peut rendre plus ou moins rapidement obsolètes les indications fournies. En particulier, nous ne donnerons pas d’indications de prix.
Tous les appareils actuellement commercialisés ont une sortie numérique, en général selon la norme IEEE, et peuvent être directement reliés à un système informatique, micro-ordinateur ou appareil plus élaboré.
8.1 Sources de lumière
Deux cas peuvent se présenter, selon que l’on souhaite travailler à longueur d’onde fixe ou, au contraire, étudier les variations des paramètres en fonction de la longueur d’onde de la lumière.
Dans le premier cas, la source de lumière est un laser ou une lampe à vapeur de sodium ou de mercure, éventuellement filtrée.
Dans le second cas, on utilise plutôt des arcs à haute pression émettant un spectre pratiquement continu : arc au mercure, ou au xénon, ou au deutérium.
Les diverses radiations monochromatiques sont isolées grâce à un monochromateur soit à prisme, soit à réseau.
HAUT DE PAGE8.2 Polariseurs
Selon la précision recherchée, il convient de choisir entre :
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les filtres polarisants (de marque Polaroid en pratique), économiques et à grand champ, mais aux performances moyennes et absorbant une fraction non négligeable de la lumière (de l’ordre de 30 %) ;
-
les primes polarisants en calcite, de type Glan ou Glan-Thomson, très onéreux, très fragiles, à faible champ, mais aux performances inégalées à ce jour.
8.3 Modulateurs
-
Le modèle le plus simple est un polariseur oscillant, à une fréquence de quelques hertz ou quelques dizaines de hertz, pour des raisons mécaniques évidentes.
Si l’on désire utiliser une fréquence plus élevée, il faut remplacer le polariseur oscillant par un dispositif plus élaboré, modulateur électro-optique...
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