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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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Absorption. Dichroïsme3. Biréfringences
3.1 Notions générales
Cet article est consacré à l’étude et à la description des procédés de mesure de l’activité optique, dite aussi biréfringence circulaire 3.3. Toutefois, pour être complet, nous rappelons brièvement l’existence et les propriétés de la biréfringence linéaire 3.2.
De façon tout à fait générale, la propagation de la lumière dans un milieu matériel est décrite à l’aide de l’indice de réfraction n, rapport de la vitesse de propagation de la lumière dans le vide à la vitesse de la lumière dans le milieu.
Pour les matériaux les plus communs, comme le verre, l’eau, les gaz, la majorité des liquides, l’indice de réfraction ne dépend ni de la direction de propagation de l’onde ni de son état de polarisation ; par contre il varie avec la fréquence de l’onde, ce qui constitue le phénomène de dispersion. De tels milieux sont dits isotropes.
En ce qui concerne les matériaux qui nous intéressent ici, l’indice de réfraction dépend à la fois de la direction de propagation, de l’état de polarisation, et aussi de la fréquence de l’onde. De tels milieux sont dits anisotropes ou biréfringents.
La description, à partir des équations de Maxwell, des propriétés optiques de ces milieux (article Optique des milieux matériels [A 1 080] dans le traité Sciences fondamentales) conduit à admettre l’existence de modes propres, c’est-à-dire de vibrations capables de se propager sans que leur état de polarisation soit modifié, encore qu’à des vitesses différentes. Selon les milieux, ces modes propres sont à polarisation rectiligne, circulaire ou elliptique. Il est remarquable que, dans chaque cas, nous trouvons deux modes propres et deux seulement, possédant des états de polarisation...
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