116
LE VERRE
Te
4+ conduit à un indice élevé et à une forte dispersion de même que
Pb
2+ , Nb
5+ , Ti
4+ et Ce
3+ . Les ions Ba
2+ et La
3+ augmentent l’indice mais peu
la dispersion. Les verres qui ont le plus faible indice et la plus faible dispersion contiennent du fluor et/ou P 2 O 5 .
Lorsqu’un cation est introduit dans une composition verrière, la dispersion qu’il confère à l’indice de réfraction est corrélée à la basicité optique du réseau (Sect. 1). Selon la valeur de celle-ci, la position de la bande
d’absorption dans l’ultraviolet est plus ou moins proche de la limite du
spectre visible. Or, ainsi que le montre la théorie électromagnétique, la
variation de l’indice de réfraction en fonction de la longueur d’onde est
d’autant plus rapide que la bande d’absorption est plus proche.
L’autre catégorie de défauts qu’il a fallu éliminer est particulièrement
gênante dès que l’on cherche, pour obtenir des images lumineuses, à réaliser des systèmes optiques de forte ouverture. En effet, les rayons marginaux qui correspondent à de grands angles d’incidence, ont des chemins optiques qui peuvent avoir des longueurs sensiblement différentes
de ceux des rayons paraxiaux ce qui altère la qualité des images. La
réduction de ces « aberrations géométriques » a été réalisée lorsqu’on a su
tailler des lentilles à surfaces asphériques.
Les lois de Fresnel permettent de connaître la fraction R de l’énergie de
la lumière incidente qui est réfléchie par une surface de verre polie
d’indice de réfraction n. En incidence normale,
.
L’énergie réfléchie augmente avec l’incidence ; elle atteint 100 % en incidence rasante. Pour le verre sodocalcique n ≈ 1,52, en incidence normale, R = 0,04. Par conséquent la fraction de l’énergie lumineuse transmise par une feuille de verre dans l’air ne peut excéder 92 %.
Depuis 50 ans les développements des enceintes à vide ont permis
d’obtenir sur le verre par évaporation thermique puis par pulvérisation
cathodique des films d’épaisseur contrôlée qui éliminent, par interférences dans un domaine spectral choisi, la lumière réfléchie. On a pu ainsi
concevoir des systèmes optiques constitués de nombreuses lentilles qui
restent très lumineux. Récemment ces dépôts de couches minces ont été
appliqués à de grandes feuilles de verre pour réaliser des vitrages antireflets.
4. Optique non linéaire
Depuis l’invention du laser, on a constaté expérimentalement que lorsque, dans un milieu transparent, l’éclairement énergétique I est très
intense, les polarisations induites dans les systèmes microscopiques que
contient ce milieu s’écartent du régime linéaire valable en champ faible.
R
n 1
–
(
)/ n 1
+
(
)
(
)
2
=
LE VERRE
Te
4+ conduit à un indice élevé et à une forte dispersion de même que
Pb
2+ , Nb
5+ , Ti
4+ et Ce
3+ . Les ions Ba
2+ et La
3+ augmentent l’indice mais peu
la dispersion. Les verres qui ont le plus faible indice et la plus faible dispersion contiennent du fluor et/ou P 2 O 5 .
Lorsqu’un cation est introduit dans une composition verrière, la dispersion qu’il confère à l’indice de réfraction est corrélée à la basicité optique du réseau (Sect. 1). Selon la valeur de celle-ci, la position de la bande
d’absorption dans l’ultraviolet est plus ou moins proche de la limite du
spectre visible. Or, ainsi que le montre la théorie électromagnétique, la
variation de l’indice de réfraction en fonction de la longueur d’onde est
d’autant plus rapide que la bande d’absorption est plus proche.
L’autre catégorie de défauts qu’il a fallu éliminer est particulièrement
gênante dès que l’on cherche, pour obtenir des images lumineuses, à réaliser des systèmes optiques de forte ouverture. En effet, les rayons marginaux qui correspondent à de grands angles d’incidence, ont des chemins optiques qui peuvent avoir des longueurs sensiblement différentes
de ceux des rayons paraxiaux ce qui altère la qualité des images. La
réduction de ces « aberrations géométriques » a été réalisée lorsqu’on a su
tailler des lentilles à surfaces asphériques.
Les lois de Fresnel permettent de connaître la fraction R de l’énergie de
la lumière incidente qui est réfléchie par une surface de verre polie
d’indice de réfraction n. En incidence normale,
.
L’énergie réfléchie augmente avec l’incidence ; elle atteint 100 % en incidence rasante. Pour le verre sodocalcique n ≈ 1,52, en incidence normale, R = 0,04. Par conséquent la fraction de l’énergie lumineuse transmise par une feuille de verre dans l’air ne peut excéder 92 %.
Depuis 50 ans les développements des enceintes à vide ont permis
d’obtenir sur le verre par évaporation thermique puis par pulvérisation
cathodique des films d’épaisseur contrôlée qui éliminent, par interférences dans un domaine spectral choisi, la lumière réfléchie. On a pu ainsi
concevoir des systèmes optiques constitués de nombreuses lentilles qui
restent très lumineux. Récemment ces dépôts de couches minces ont été
appliqués à de grandes feuilles de verre pour réaliser des vitrages antireflets.
4. Optique non linéaire
Depuis l’invention du laser, on a constaté expérimentalement que lorsque, dans un milieu transparent, l’éclairement énergétique I est très
intense, les polarisations induites dans les systèmes microscopiques que
contient ce milieu s’écartent du régime linéaire valable en champ faible.
R
n 1
–
(
)/ n 1
+
(
)
(
)
2
=