Qu'est-ce qu'un rotateur de Faraday?
Un rotateur de faraday est un appareil sans pièces mobiles qui modifie la polarisation ou l'angle de forme d'onde de la lumière qui le traverse. La lumière traverse l'air ou d'autres matériaux sous forme d'une série d'ondes, appelées rayonnements électromagnétiques, présentant les caractéristiques des champs électriques et magnétiques. Le dispositif fonctionne sur le principe que la lumière traversant un cristal ou un matériau transparent solide changera de polarisation si un champ magnétique est présent.
Découvert par le scientifique Michael Faraday en 1845, l’effet des champs magnétiques sur les ondes lumineuses a été la première preuve que la lumière était une onde électromagnétique. Il a constaté que la modification de l'intensité du champ magnétique affectait l'angle de polarisation de la lumière. Nommé effet Faraday, il constitue la base du rotateur, qui utilise l'effet expérimental dans un appareil pratique.
La lumière traversant de nombreux matériaux, y compris le verre et l'eau, peut affecter l'angle de polarisation sans utiliser de champs magnétiques. Cet effet est appelé polarisation optique et les fabricants de lunettes de soleil en tirent parti en fabriquant des lentilles qui bloquent les angles polarisés autres que la lumière normale. L'effet de l'éblouissement est réduit car la lumière réfléchie par l'eau ou les bâtiments aura un angle de polarisation différent.
Pour construire un rotateur de faraday, un aimant entoure un matériau transparent. À mesure que la lumière passe, le champ magnétique fait tourner l'onde lumineuse d'une quantité spécifique. La quantité de rotation peut être déterminée par une équation utilisant l'intensité du champ magnétique, la longueur du cristal et la constante de verdure du matériau. Cette constante est différente pour tous les matériaux et varie avec la température; des tableaux de constantes sont publiés pour les matériaux à différentes températures.
Les équipements laser utilisent souvent un rotateur de Faraday en tant que dispositif de protection afin d’empêcher l’énergie du laser réfléchie de pénétrer dans l’unité. Lorsqu'un laser crée un faisceau de lumière, il est très cohérent, ce qui signifie qu'il contient la lumière d'une forme d'onde spécifique. Lorsque la lumière quitte le laser, elle est souvent réfléchie ou traverse un autre équipement et une partie de la lumière peut potentiellement être renvoyée vers le laser. L'ajout d'un rotateur de Faraday empêche cela, car la lumière qui passe à travers le rotateur est polarisée typiquement à 45 ° du faisceau d'origine et ne peut pas réfléchir en retour. L'angle peut être modifié, mais une polarisation plus importante nécessite une intensité de champ magnétique supplémentaire.
Un avantage supplémentaire d'un rotateur de Faraday est que la lumière le traversant puis revenant dans la direction opposée n'est pas retournée. Si le rotateur polarise la lumière à 45 °, puis frappe un miroir et revient, le rotateur le polarisera à 45 ° de plus. Les filtres polarisants optiques ou les dispositifs qui créent des degrés de polarisation spécifiques pour une utilisation en laboratoire peuvent tirer parti de cet effet. Cela fonctionne en réfléchissant une partie de la lumière à travers le rotateur, créant deux faisceaux lumineux polarisés à des angles différents.