Le dernier élément optique utilisé sur la table est un polariseur. Comme la lumière peut être considérée comme une onde dans de nombreux cas, elle a également une direction d’oscillation. Cela ressemble à une corde, où l’onde produite oscille dans la direction du mouvement de la main. Un polariseur est une sorte de filtre qui ne laisse passer que la lumière qui oscille dans une certaine direction. L’analogie avec la corde peut aider à mieux visualiser ce phénomène. Le polariseur est comme deux bâtons à travers lesquels l’onde passe, ce qui amortit les oscillations dans la direction perpendiculaire à ces bâtons.
Les polariseurs de lumière utilisent une substance qui absorbe la lumière oscillant dans une certaine direction. Cela fonctionne généralement en utilisant des chaînes de polymères. Dans ces chaînes, les électrons de valence ne peuvent se déplacer que le long de ces chaînes, mais pas perpendiculairement. Pour qu’une substance absorbe la lumière, les électrons doivent pouvoir se déplacer dans la direction dans laquelle elle oscille. Comme cela n’est pas possible pour la lumière polarisée perpendiculairement à ces chaînes, cette lumière est simplement laissée passer, tandis que la lumière polarisée parallèlement est absorbée. Cela a pour effet que lorsque deux polariseurs sont croisés, ils ne laissent passer aucune lumière. Tout ceci, bien que nécessaire pour comprendre l’énigme, ne l’explique pas encore à lui seul. En outre, le concept de biréfringence est nécessaire.
Il s’agit d’un effet assez complexe qui n’est pas facile à comprendre. La première chose à comprendre est qu’il existe trois types de polarisation différents. La première est la polarisation linéaire, comme expliqué ci-dessus, la deuxième est circulaire et la troisième est elliptique. La différence entre ces trois types de polarisation est la différence de phase entre la composante verticale et la composante horizontale de la polarisation :
(source: Principles of Physical Optics)
Dans la lumière normale, polarisée linéairement, les composantes x et y sont précisément en phase. Par conséquent, lorsqu’elles sont additionnées, il en résulte une oscillation, exactement entre les deux composantes. Il existe cependant des matériaux dans lesquels les deux composantes sont affectées différemment, ce qui introduit un déphasage. Pour que cela se produise, un matériau doit avoir deux indices de réfraction différents, l’un pour l’axe rapide et l’autre pour l’axe lent. Ainsi, dans ce cas précis, la lumière polarisée linéairement, produite par la première feuille de polarisation, pénètre dans le scotch. Le scotch est un matériau biréfringent avec un axe rapide et un axe lent. La lumière polarisée peut être divisée en deux composantes, le long de l’axe lent et de l’axe rapide respectivement. Chacune de ces composantes est affectée par un indice de réfraction différent et introduit donc un déphasage. Ce déphasage dépend de multiples aspects. Les indices de réfraction sont évidemment essentiels, mais l’épaisseur est également importante. C’est pourquoi des couleurs différentes sont visibles à différents endroits. Cela représente différentes quantités de scotchs les uns au-dessus des autres. La dernière chose qu’il convient d’expliquer est la raison pour laquelle des couleurs différentes sont visibles. La raison en est que tout indice de réfraction dépend de la longueur d’onde et donc de la couleur de la lumière. Le déphasage précis dépend donc de la couleur. Dans des circonstances normales, rien n’est visible. La seule raison pour laquelle quelque chose devient visible est le second polariseur. Comme expliqué ci-dessus, un polariseur ne laisse passer qu’une certaine direction de polarisation. Une fois de plus, la lumière est composée de deux éléments. L’une le long de l’axe rapide et l’autre le long de l’axe lent. Par conséquent, lorsqu’une partie de l’une des composantes est retirée, celle-ci est affaiblie. Cependant, les deux composantes n’ont pas la même composition de couleur, comme expliqué plus haut, et la lumière qui sort aura donc bien une couleur. Les formes visibles peuvent être obtenues en n’utilisant qu’une certaine quantité de scotch partout, et donc en contrôlant bien l’épaisseur.