lunettes 3D devant ecran ordi

Cet article-ci est en réponse à Joël (de www.scout123.net) qui s’amusait avec des lunettes 3D devant un écran d’ordinateur et constate qu’un des deux verres était totalement noir devant l’écran, et m’avait demandé des explications !
J’espère que cet article te permettra de comprendre :).

lunettes 3D devant ecran ordi

Comment se fait-ce ? La réponse réside dans le caractère polarisé de la lumière.

Lumière polarisée

La polarisation de l’onde lumineuse indique la direction selon laquelle l’onde oscille. Avec la lumière du jour (soleil ou une lampe), des ondes de tous les plans de polarisation sont entremêlés. Avec un projecteur de cinéma 3D, seuls certains plans de polarisation bien précis sont émis.
Notez que le plan de polarisation n’est pas à confondre avec le sens de propagation de la lumière. Sur l’image qui suit, les deux ondes se propagent dans le même sens, mais ont des plans de polarisation différents.

principe de la polarisation de la lumiere

Lumière polarisée et verres polarisants

Les lunettes 3D portent des verres dits « polarisants ». Cela veut dire que ces verres sont des filtres qui ne laissent passer la lumière contenue que dans un seul plan de polarisation.
Si on imagine une fourchette de cuisine et une pièce de monnaie : pour que la pièce puisse « traverser » la fourchette, elle doit être dans le même sens que les piques de la fourchette.
Ici, c’est la même chose : un verre polarisant verticalement ne peut laisser passer que les ondes polarisées verticalement et un verre polarisant horizontalement ne laissera lui aussi que passer la lumière horizontalement.

Dans des lunettes 3D avec deux verres on trouve un verre polarisé verticalement et un verre polarisé horizontalement (ceci est faux avec les verres récents, voir plus bas).

lumiere polarisee et filtre polarisant

Sur un écran LCD, la lumière qui nous arrive est aussi polarisée (la technologie LCD est faite ainsi à cause des cristaux liquides justement et ceci n’est qu’une conséquence sans intérêt pour l’utilisateur).
C’est donc quand on regarde un écran LCD avec des lunettes polarisées que les choses deviennent intéressantes : la lumière émise étant polarisées, seul l’un des deux verres laissera passer la lumière, l’autre la bloquera.
Si on tourne les lunettes de 90° sur le côté sans bouger l’écran, alors le verre précédemment transparent devient bloquant et le verre précédemment bloquant devient transparent :

lunettes 3D devant ecran dordi 2

Notez que ceci marche avec tous les écrans LCD et surtout avec les petits écrans à cristaux liquides à cellules comme ceux des calculatrices ou de compteur de vélos.

Polarisation plane, polarisation circulaire

Pour aller plus loin, j’avais proposé à Joël de regarder un miroir au travers des lunettes. Le résultat est particulièrement spectaculaire : l’image d’un verre (le gauche par exemple) devient opaque quand on le regarde au travers du même verre (le gauche).

Ceci ne peut pas s’expliquer avec la lumière polarisée selon un plan (horizontal/vertical), mais s’explique par la polarisation circulaire (avec un sens de rotation horaire/anti-horaire) de la lumière. Les lunettes 3D actuelles n’utilisent plus la polarisation plane mais une polarisation circulaire, qui possède pas mal d’avantages, comme le fait de pouvoir tourner la tête tout en conservant l’impression 3D).

Le principe de filtre à polarisation circulaire fonctionne alors un peu comme le principe vis/écrou : une vis ne rentre que dans un écrou qui a le même sens que lui. Il n’entre pas dans les écrous inversés (écrou de sécurité par exemple). Ici, la lumière ne traverse qu’un polariseur dont le sens de polarisation est le même que le sien.

Donc à priori, la lumière issue d’un verre de gauche ne traverse qu’un autre verre gauche. Seulement nous avons un miroir, et comme le sens du pas de vis semble inversé dans un miroir, la lumière réfléchie a son sens de polarisation inversé. La lumière traversant un verre de gauche, s’inversant sur le miroir ne peut donc passer qu’au travers d’un verre droit ensuite.

La polarisation de la lumière est un phénomène qui est utilisé ici avec des filtres polarisants (les verres) afin de projeter une image différente à chaque œil au cinéma (stéréoscopie). Mais elle est aussi utilisée en cristallographie ou en analyse physico-chimique pour identifier très rapidement des minéraux, cristaux, substances, qui ont chacun leur "signature" au travers de polariseurs.

Les photos ont été fournies par Joël