OPTIQUEOptique non linéaire
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L'optique non linéaire est l'ensemble des phénomènes qui résultent de la non-linéarité de la réponse d'un milieu matériel à l'action d'une onde électromagnétique du domaine optique. Elle est une conséquence de l'invention du laser : le premier exemplaire a été construit en 1960 ; la première expérience d'optique non linéaire fut faite en 1961 (génération de second harmonique) ; dès 1962, la plupart des effets de l'optique non linéaire étaient expliqués théoriquement.
Le champ électrique d'une onde électromagnétique polarise tout système matériel. En champ fort, ce qui explique la nécessité de l'emploi du laser, la polarisation induite dévie du régime linéaire valable en champ faible. Certains effets de l'optique non linéaire sont la transposition en optique d'effets déjà connus à plus basse fréquence : génération d'harmoniques, amplification paramétrique. D'autres sont l'équivalent d'effets déjà connus en résonance magnétique nucléaire. Mais certains sont propres à l'optique, comme l'effet Raman stimulé, découvert par hasard. Ce qui est caractéristique de l'optique non linéaire, c'est l'importance du phénomène de propagation.
Susceptibilités non linéaires
Les ondes rencontrées en optique non linéaire sont, en général, assez intenses pour que les champs électromagnétiques puissent être traités classiquement. La quantification du champ n'est nécessaire que pour traiter les processus spontanés (par exemple : luminescence paramétrique, diffusion Raman, etc.) qui initient certains phénomènes de l'optique non linéaire. En revanche, la matière est en général traitée quantiquement. Dans un milieu matériel non chargé et non conducteur, les équations de Maxwell macroscopiques s'écrivent :
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Écrit par :
- Daniel RICARD : docteur en sciences physiques, chargé de recherche au C.N.R.S., laboratoire d'optique quantique de l'École polytechnique, maître de conférences à l'Ecole polytechnique
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OPTIQUE - Optique électronique
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BABINET THÉORÈME DE
Considérons une source lumineuse ponctuelle A dont un système optique donne une image ponctuelle A′. Limitons maintenant l'ouverture du système soit par un écran percé d'un petit trou T, soit par l'écran complémentaire E, c'est-à-dire ayant la forme du trou T. Autour de A′, dans une région normalement non éclairée, on observe une figure de diffraction. Babinet a démontré que les anneaux de diffrac […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theoreme-de-babinet/#i_21090
CHAMBRE NOIRE ou CHAMBRE OPTIQUE, reproduction graphique
L'invention de la camera oscura (chambre obscure dite aussi chambre noire) comme moyen de reproduction d'une image et son exploitation perspective remonte à des temps très anciens. Déjà Aristote, dans ses Problematica avait fait remarquer que les rayons passant par une ouverture constituaient une image dont la grandeur augmentait à mesure que s'accrois […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/chambre-noire-chambre-optique/#i_21090
CINÉMASCOPE
Le premier des procédés de film large projeté sur grand écran qui ait connu un grand succès commercial ( La Tunique , de H. Koster, 1953). Le Cinémascope est fondé sur un procédé optique très ancien, l'anamorphose, qui, par un jeu de miroirs et de lentilles, comprime l'image dans le sens vertical et la restitue ensuite dans sa largeur normale. Le physicien et inventeur frança […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cinemascope/#i_21090
COULEUR
Les radiations lumineuses perçues par notre œil se distinguent non seulement par leurs intensités, mais aussi par des caractéristiques qualitatives, leurs couleurs, qui n'ont d'abord été définies que par des comparaisons souvent grossières : les lumières comparables à celle du jour sont dites blanches, celles qui nous viennent de la plupart des feuilles au printemps sont vertes... Les mêmes adject […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/couleur/#i_21090
DIAPHRAGME, optique
Dispositifs mécaniques qui limitent l'étendue du faisceau lumineux d'un système optique. On distingue deux diaphragmes : le diaphragme de champ, qui définit les dimensions de l'image, et le diaphragme d'ouverture, qui contrôle l'angle du cône des rayons lumineux qui concourent à former cette image. Dans les objectifs photographiques, le diaphragme de champ est tout simplement le cadre de l'émulsio […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/diaphragme-optique/#i_21090
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DISTORSION, physique
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DOUBLET, optique
Combinaison de deux lentilles dont les paramètres (rayons de courbure des faces, indice des verres et courbes de dispersion) sont choisis de manière à annuler une (ou plusieurs) des aberrations, le plus souvent l'aberration chromatique. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/doublet-optique/#i_21090
ÉQUATIONS AUX DÉRIVÉES PARTIELLES (notions de base)
Beaucoup de phénomènes peuvent être décrits par une fonction. Par exemple, le déplacement d’un mobile dans l’espace peut être défini par une fonction f ( x , y , z ) où les coordonnées x , y et z correspondent à tous les points de l’espace oc […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/equations-aux-derivees-partielles-notions-de-base/#i_21090
ÉVANESCENTES ONDES
Ondes électromagnétiques qui se créent à proximité de la surface d'un milieu, se propagent parallèlement à cette surface et s'amortissent très rapidement à l'intérieur du milieu. Lorsque la lumière passe d'un milieu transparent d'indice de réfraction n 1 à un autre milieu transparent d'indice n 2 , on observe un faisceau transmis et un faisceau réfléchi […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-evanescentes/#i_21090
FORME
Dans le chapitre « Caustiques et optique écologique » : […] D'abord, on peut donner raison à Gibson en ce qui concerne l'idée que des discontinuités constitutives de morphologies peuvent être véhiculées par la lumière. Nous considérerons le cas le plus simple, celui des caustiques. Dans l'approximation de l'optique géométrique dans un milieu homogène et isotrope, les caustiques sont faciles à décrire. Soit S 0 une surface émettrice de rayons lumineux, c'e […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/forme/#i_21090
FRESNEL LENTILLES DE
Il serait impossible de fabriquer des lentilles de très grandes dimensions ou à très forte courbure à l'aide de techniques courantes. Fresnel proposa de remplacer le bloc de verre unique par une lentille centrale entourée d'anneaux et de segments d'anneaux de verre prismatiques, calculés et assemblés de manière à présenter un foyer optique commun. Tous les phares maritimes sont équipés de lentille […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lentilles-de-fresnel/#i_21090
IMAGE ANIMÉE
Dans le chapitre « La fantasmagorie » : […] La technique des projections lumineuses et animées évolue très vite. Durant les années 1790, des physiciens imaginent un nouveau genre de spectacle lumineux, la fantasmagorie, qui renoue avec le passé sulfureux de la lanterne de peur. De grandes séances d’images lumineuses, animées, en couleurs et sonores, sont données à Paris à partir de 1792, par le magicien Paul Philidor puis par Étienne-Gaspar […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/image-animee/#i_21090
INTERFÉRENCES LUMINEUSES
Dans le chapitre « Vibrations lumineuses » : […] Augustin Fresnel a été le premier à expliquer les phénomènes de l'optique physique en admettant que la lumière est constituée par des vibrations transversales ; il assimilait les vibrations lumineuses aux vibrations élastiques transversales des solides. Cette dernière hypothèse aboutit à de nombreuses contradictions qui ont conduit à remplacer la théorie mécanique de Fresnel par la théorie électr […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interferences-lumineuses/#i_21090
LUMIÈRE
Dans le chapitre « Optique géométrique » : […] C'est la plus ancienne des approches de la lumière, qui étudie son trajet et la formation des images. Dès l'Antiquité, Euclide rédigeait un traité d'optique comportant les notions de rayon lumineux, de propagation rectiligne et le principe de « retour inverse » de la lumière. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lumiere/#i_21090
MÉDAILLE D'OR DU CNRS 2017
Dans le chapitre « Alain Brillet, un expérimentateur imaginatif » : […] Alain Brillet, physicien français, est un spécialiste de l’optique . Il est né le 30 mars 1947 à Saint-Germain-en-Laye (Yvelines). Diplômé de l’École supérieure de physique et chimie industrielles (ESPCI) de la ville de Paris, il entre en 1970 au CNRS où il sera directeur de recherche à partir de 1982, après avoir travaillé au sein de l’université Paris-Sud (Orsay), puis à l’université Nice-Sophia […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/medaille-d-or-du-cnrs-2017/#i_21090
MICRODENSITOMÈTRE
Instrument qui mesure la densité optique d'une petite surface plus ou moins transparente, généralement un film ou une plaque photographique. Il comprend de nombreux éléments optiques. Une source lumineuse intense sert à éclairer une fente optique réglable très petite (quelques micromètres) qui est optiquement conjuguée avec un point de la surface à densitométrer. Le flux lumineux sortant excite un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/microdensitometre/#i_21090
MOIRÉ FRANGES DE
Une suite de bandes alternativement opaques et transparentes constitue un réseau d'amplitude. Superposons deux réseaux identiques à pas constant. Supposons que l'un de ces réseaux soit fixe et l'autre solidaire d'un élément mobile et que le mouvement ait lieu perpendiculairement à la direction des traits. Si la direction des traits de l'un des réseaux fait un angle α faible avec la direction des t […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/franges-de-moire/#i_21090
MONOCHROMATISME
Caractère d'une vibration représentée par une fonction sin 2πν t , cos 2πν t ou exp 2 iπνt du temps t , où ν est la fréquence. En physique des vibrations, la vibration monochromatique joue le rôle d'une vibration élémentaire, puisque tout phénomène, périodique ou apériodique, peut être analysé en composantes […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/monochromatisme/#i_21090
ONDES, physique
Dans le chapitre « Diffraction » : […] Le phénomène de diffraction est la modification des caractéristiques d’une onde qui rencontre un obstacle. Il est commun à tous les types d’ondes mais est particulièrement intéressant dans le cas optique, où il se présente comme une perte de netteté des contours de l’image d’un objet éclairé. Il est la cause principale de la limite de performance des microscopes optiques. Incompatible avec la des […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-physique/#i_21090
PHOTOMÉTRIE
La photométrie proprement dite s'occupe de la comparaison quantitative des lumières (émises par des sources, transportées par des faisceaux ou agissant sur des récepteurs), d'après leur perception par l'œil. Elle est dite objectivement homochrome si les lumières étudiées ont toutes la même couleur, leurs compositions spectrales étant en outre identiques […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/photometrie/#i_21090
PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2018
Dans le chapitre « La technique d’amplification à dérive de fréquence des lasers intenses » : […] Si, en 1960, les premiers lasers fonctionnaient de manière continue, les physiciens ont rapidement trouvé le moyen de créer des impulsions de lumière d’une durée d’abord de l’ordre de la nanoseconde (10 -9 seconde), puis de la picoseconde (10 -12 seconde) et de la femtoseconde. À la simple cavité laser succède alors la notion de chaîne laser qui […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/prix-nobel-de-physique-2018/#i_21090
STROBOSCOPIE
Technique permettant la visualisation de phénomènes périodiques matériels trop rapides pour être suivis par l'œil. Elle utilise une lampe émettant, à la fréquence f voisine de celle du phénomène F, des éclairs de durée beaucoup plus courte que la période du phénomène à étudier (afin que le mouvement observé soit insensible pendant la durée des éclairs). Entre deux éclairs, la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/stroboscopie/#i_21090
TAVELURE EFFET DE, physique
Voir à travers un matériau opaque est un défi qui excite l'imagination. Une équipe de chercheurs de l'université Twente à Enschede (à l'est des Pays-Bas) a réalisé un montage original qui exploite les propriétés des images obtenues par illumination d'un objet fluorescent . L'idée de ces physiciens est d'analyser la « configuration tavelée », qui caractérise l'image formée par la diffusion d'un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-de-tavelure-physique/#i_21090
Voir aussi
Pour citer l’article
Daniel RICARD,
« OPTIQUE -