prisme de Glan-Foucault

Un prisme de Glan-Foucault est un élément optique polarisant composé de deux blocs de calcite (carbonate de calcium cristallin) cimentés au niveau de leurs faces d'hypoténuse avec un mince entrefer entre eux, généralement de 0,1 à 0,5 mm. La lumière entrant dans le premier bloc se divise en rayons ordinaire et extraordinaire selon la biréfringence du cristal ; l'entrefer et la géométrie angulaire font qu'une polarisation est réfléchie à l'interface tandis que l'autre passe à travers, produisant une sortie polarisée linéairement à partir d'une entrée non polarisée.

Le prisme fonctionne en exploitant la réflexion interne totale. Lorsque le rayon ordinaire frappe l'entrefer à un angle plus raide que l'angle critique (environ 33 degrés pour la calcite), il est réfléchi et perdu ; le rayon extraordinaire, voyageant à une vitesse différente, frappe l'interface à un angle moins profond et la traverse. Cette géométrie rend le Glan-Foucault plus efficace que les conceptions plus simples car l'entrefer permet un angle d'acceptation plus large et réduit les effets chromatiques par rapport aux variantes cimentées.

Variantes et limites pratiques

Les conceptions apparentées incluent le prisme de Glan-Thompson (entrefer à l'interface perpendiculaire plutôt qu'à l'hypoténuse) et le polariseur de Glan (cimenté sans entrefer). Le Glan-Foucault se situe à mi-chemin : meilleur rapport d'extinction et meilleure transmission que les polariseurs de Glan sur les longueurs d'onde visibles, mais plus sensible aux contraintes mécaniques et aux changements de température car l'entrefer peut se dilater ou se contracter. Les ouvertures claires standard vont de 10 à 25 mm. Les rapports d'extinction atteignent généralement 1:10 000 ou mieux dans la bande visible.

Le prisme doit son nom aux travaux sur la polarisation d'Augustin-Jean Fresnel, affinés plus tard par Léon Foucault dans les années 1850. Il reste courant en spectroscopie de laboratoire, en travaux laser et en équipement de test optique où la lumière non polarisée doit être convertie en un état linéaire pur sans perte inacceptable. Les applications laser de haute puissance le rejettent souvent car le faisceau réfléchi peut causer des dommages optiques en aval, et la lentille thermique dans les cristaux devient problématique au-delà de quelques watts.

La durabilité dépend du maintien de l'entrefer propre et du boîtier rigide. La contamination par la poussière, les cycles d'humidité et les vibrations peuvent dégrader les performances. La calcite elle-même est cassante et sensible aux chocs mécaniques ; les coins et les bords s'écaillent facilement. Le stockage dans un environnement sec et l'évitement des chocs thermiques sont des pratiques courantes. Le coût est modéré par rapport à d'autres polariseurs de précision, ce qui rend cette conception courante dans les laboratoires d'enseignement et les bancs optiques standard.