Ellipsoïde des indices

La surface d'onde est l'ensemble des points atteints à un instant t par les extrémités des rayons émis par une source.

Si le milieu est isotrope[1], tous les rayons se déplacent à la même vitesse. La distance atteinte à un instant \(t\) est donc la même et est égale à \(V \cdot t\), où \(V\) est la vitesse du rayon lumineux dans le milieu considéré. La surface d'onde est donc une sphère de rayon \(V \cdot t\).

On va noter indice de réfraction le paramètre \(n\) : \(n = c / V\)\(c\) est la vitesse de la lumière dans le vide (300000 km/s).

Dans un milieu anisotrope[2], la surface d'onde n'est plus une sphère, puisque la vitesse des rayons dépend de la direction de ce rayon. La surface d'onde est alors un ellipsoïde, dit ellipsoïde des indices[3] ou indicatrice[4]. Cet ellipsoïde possède trois axes orthogonaux, avec :

  • un grand axe noté \(N_g\),

  • un petit axe noté \(N_p\),

  • un axe perpendiculaire aux deux autres, et dont la valeur est intermédiaire, où elle est appelée \(N_m\).

Indicatrice dans un matériau isotrope : sphère (© Michel Dubois)
Indicatrice dans un matériau anisotrope : ellipsoïde des indices (© Michel Dubois)