Cristaux photoniques

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Bonjour à tous.

Quand j'entends parler de cristaux photoniques et de fréquences interdites, j'ai tendance à rapprocher ça aux briques acoustiques dont chaque alvéole constitue une cavité résonante et qui filtrent les autres fréquences.

J'ai par contre du mal à me représenter la chose.

Dans le cas de l'opale par exemple, définie comme étant un cristal photonique naturel, qu'est-ce qui dans sa structure cristaline fait que certaines fréquence passent tandis que d'autres sont filtrées ?

J'aimerais également comprendre d'autres phénomènes rencontrés dans les milieux cristallins comme la biréfringence ou la polarisation de la lumière.

Est-ce que c'est l'agencement des atomes qui constitue une sorte de guide d'onde ?

[darrigan]

Bonjour,

Déjà je peux te conseiller de fouiller dans la Catégorie:Ondes_électromagnétiques du wiki.

Une onde électromagnétique et constituée d'un champ électrique et d'un champ magnétique (d'une certaine fréquence f), perpendiculaires entre eux, et à la direction de propagation. C'est le plan contenant la composante électrique qui sert de référence pour le plan de polarisation.
- La lumière du soleil n'est pas polarisée, cela signifie que les ondes électromagnétiques sont émises avec des plans de polarisation aléatoires dans toutes les directions (et aussi dans toutes les directions de propagation).
- La lumière du soleil qui arrive sur une flaque d'eau, ou sur une surface métallique, est en partie réfléchie et devient partiellement polarisée, et aussi en partie absorbée ou transmise. En fait, parmi toutes les ondes de polarisations différentes qui arrivent à la surface de l'eau, celles dont la polarisation est parallèle à la surface de l'eau ont plus de chance d'être réfléchie que transmise dans l'eau ; c'est le contraire pour les ondes dont le plan de polarisation est perpendiculaire à la surface de l'eau.
Il existe des filtres optiques spéciaux (filtres polarisants, polaroïdes) qui ne laissent passer la lumière qui est polarisée selon une direction, et qui absorbent la lumière polarisée selon la direction perpendiculaire. (Et que se passe-t-il pour les polarisations intermédiaires ? Hé bien on peut toujours considérer qu'une onde polarisée selon une certaine direction est composée de deux deux ondes dont les polarisations sont projetées !).

Avec Google image tu vas trouver plein de schémas et exemples de représentations des ondes polarisées, de filtres, et d'applications.

Je vais déjà essayer de te répondre rapidement sur la biréfringence. Elle se manifeste pour des matériaux ou milieux (liquides ou solides) dans lesquels existe une anisotropie de l'orientation des molécules ou motifs cristallins.
- Exemple pour un liquide (je ne commence pas pas le plus simple) : le nitrobenzène liquide, qui est un composé très polaire, lorsqu'il est à l'état liquides, les molécules sont soumises à l'agitation thermique et n'ont aucune orientation privilégiées dans l'espace ; mais si l'on impose un champ électrique statique entre deux plaques parallèles (condensateur) dans un récipient contenant le nitrobenzène, alors les molécules vont s'orienter toutes dans le même sens en moyenne (et en moyenne seulement car il y a toujours l'agitation thermique qui s'y oppose), ce qui crée une anisotropie selon l'axe du champ électrique. Ainsi, un faisceau de lumière qui arrive dans le récipient, selon de sa polarisation soit parallèle à cet axe ou bien perpendiculaire à cet axe, ne sera pas dévié de la même manière car les indices de réfractions sont alors différents. C'est cela la biréfringence, dans ce cas, induite par un champ statique (et dans ce cas c'est que l'on appelle soit l'effet Kerr, soit l'effet Pockels, qui sont deux effets d'optique non-linéaire).
- Exemple pour un solide cristallin : si tu considère un solide cristallins, qu'il soit ionique, covalent ou moléculaire, mais dans lequel le motif constituant la maille élémentaire possède une certaine anisotropie axiale, alors là aussi la matériau possèdera deux indices de réfractions différents, selon que la lumière qui le traverse soit polarisée // à cet axe ou bien perpendiculaire à cet axe. Dans ce cas, le matériau est biréfringent naturellement, contrairement à l'exemple précédent ou la biréfringence était induite (ou possible) que parce que l'on avait imposé un champ électrique (brisure de symétrie). La calcite par exemple est connue pour cela. La biréfringence est un effet d'optique linéaire, puisque c'est en fait lié directement à l'indice de réfraction. (Google Image va te donner plein d'exemples de calcite biréfringente).

Est-ce plus clair pour toi ?

Les cristaux photoniques, c'est un peu plus complexe à expliquer... je ne vais pas m'y risquer maintenant !

[1618033]

Je te remercie pour tes explications.

Pour ce qui est des cristaux photoniques, je ne cherche pas à entrer dans les détails, simplement à me représenter la chose.

Je suis tombé sur cet article :

http://www.futura-sciences.com/fr/news/ ... ire_36705/

Un passage en particulier m'intrigue :

"Leur cristal est creusé de cavités minuscules, de 0,75 micron de diamètre et 3 microns de profondeur. Ces dimensions correspondent aux longueurs d'onde de l'infrarouge, et le matériau peut efficacement capter l'énergie thermique reçue sous cette forme."

Qu'est-ce qui fait qu'il y a résonance avec les infrarouges ? C'est le diamètre ou la profondeur ?

Je découvre qu'il existe également les cristaux phononiques :

http://endirect.univ-fcomte.fr/index.ph ... 1&art=1916

Un autre article très intéressant qui ne précise cependant pas l'échelle du montage ( nanométrique ? ) :

http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=5955