Diffusion multiple de la lumiere : destruction de la retrodiffusion coherente par la rotation faraday magneto-optique

par RALF LENKE

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de G. MARET.

Soutenue en 1994

à Grenoble 1 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Le cone de retrodiffusion coherente de la lumiere provient de l'interference constructive d'une onde se propageant le long d'un chemin direct en diffusion multiple (dm) avec son chemin inverse. Cette interference constructive existe pour tous les chemins et l'intensite lumineuse retrodiffusee est environ le double de celle que l'on attendrait dans le cas d'une diffusion incoherente. D'un point de vue theorique, le cone des ondes vectorielles provient du theoreme de reciprocite, qui dit que la matrice de diffusion du chemin inverse est la transposee de celle du chemin direct, et qui decoule directement des equations de maxwell. Nous avons etudie la rotation faraday (rf), le seul effet susceptible de detruire, en laboratoire, la reciprocite des matrices de diffusion et donc le cone. La rf change la direction de la polarisation d'une onde lumineuse se propageant parallelement a un champ magnetique. Le signe depend de la direction du champ par rapport a celle de la propagation, la rf peut donc agir comme une diode optique et detruire le cone. Pour expliquer l'influence de la rf sur le cone, nous avons developpe un modele vectoriel d'une propagation aleatoire de la lumiere avec une hypothese simplificatrice: les matrices sont independantes de la direction de propagation. Avec ce modele nous obtenons des formules simples dans la limite de la diffusion multiple et en omettant les e ffets de bords. Ces formules montrent trois choses: i) pour des diffuseurs de mie, la longueur de correlation *#f pour la rf est en principe identique a la longueur de depolarisation circulaire #p#c. Mais comme cette longueur est beaucoup plus grande que le libre parcours moyen de transport * (la lon gueur sur laquelle la lumiere perd l'information de sa direction initiale), il ne reste plus qu'une seule longueur de correlation, la longueur *. Nous avons *#f =*. Ii) pour les diffuseurs de rayleigh il faut introduire la nouvelle longueur de correlation *#f car dans ce cas la lumiere est partiellement retrodiffusee, comme par un miroir, ce qui ne rend pas la rf aleatoire. Iii) pour decrire correctement l'influence de la rf, il est necessaire de connaitre toute la distribution des longueurs de pas de la marche aleatoire. Avec notre modele nous pouvons aussi expliquer qualitativement l'influence de la rf pour les chemins courts ainsi que les effets de bords. Il apparait que la violation de la reciprocite ne suffit pas pour detruire le cone mais que les chemins de la lumiere doivent aussi avoir une certaine asymetrie par rapport a leur trajectoire dans l'espace. Nous avons pu demontrer experimentalement qu'il est possible d'influencer le cone par la rf. Les echantillons ont ete prepare par broyage d'un verre paramagnetique contenant des ions tb#3#+. A 23 teslas et a -243c, pour certains echantillons, le cone etait presque totalement detruit. Le comportement de ces echantillons peut etre bien decrit a l'aide de notre modele, dans la limite de la diffusion multiple. Grace a ces resultats il est possible d'evaluer les longueurs *, *#f et #p#c. En particulier, la derniere provient de la mesure, avec une polarisation initiale lineaire, de l'angle de rotation de la polarisation du cone de retrodiffusion. Enfin nous observons qu'une distribution exponentielle de la longueur de correlation *#f decrit bien le comportement de nos echantillons


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  • Détails : 172 P.
  • Annexes : 43 REF.

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