USAGE DES SACCHARIMÈTRES A PÉNOMBRE

Les saccharimèlres à pénombre ne présentent plus de teintes différentes à comparer, comme le saccharimètre Soleil, mais toute l'observation se borne à constater Tégalité de deux intensités d'une seule et même couleur : ils conviennent à tous

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les yeux et jouissent, d'autre part, d'une grande sensibilité, car les variations d'intensité de deux plages juxtaposées' sont très rapides pour de petits déplacements angulaires de l'analyseur. Les indications de ces instruments sont, sans contredit, plus précises que celles du saccharimètre Soleil : quand on les applique à la détermination des pouvoirs rotatoires, les lectures d'un même angle diffèrent rarement de plus de i'.

Il existe deux types d'instruments à pénombre : celui de M. Cornu, construit par M. Duboscq, et celui de M. Laurent.

Le premier est fondé sur l'emploi du nicol coupé de M. Jellett; les sections principales des deux moitiés du prisme sont à 5<» Tune de- l'autre; l'extinction n'a donc plus Heu en même temps pour les deux moitiés de ce prisme, qu'il joue le rôle de polariseur ou d'analyseur; mais il existe une position intermédiaire pour laquelle elles présentent des intensités égales. Cette position correspond au cas où la section principale de l'analyseur ou du polariseur est perpendiculaire au plan bissecteur des deux sections principales; elle constitue le repère de l'instrument,

Dans l'appareil Laurent, le rayon primitivement polarisé traverse un diaphragme circulaire, dont une des moitiés est recouverte par une lame de quartz ou de gypse demi-onde parallèle à l'axe; l'arête parallèle à la section principale faisant un angle déterminé avec le plan de polarisation primitif, les rayons émanés des deux moitiés du disque sont polarisés dans des plans symétriques par rapport à l'arête. Les deux plages auront des intensités égales, toutes les fois que la section principale de l'analyseur coïncidera avec le plan bissecteur des deux plans de polarisation. Le repère est analogue au précédent.

Description.

Les polarimètres à pénombre des divers constructeurs ne diffèrent guère entre eux; les fig. 162 et i53 représentent la disposition d'ensemble des deux modèles les plus répandus et le lecteur pourra se rendre compte des détails de leur construction par la coupe de la fig.\^l\\ les mêmes lettres se correspondent dans les deux derniers dessins.

W. — Manip, 3o

466 CnAP. XVII. — FOLAIISATIOH lOTATOIBB.

K(fig. i54)est une lame de bichromate de potasse, destinée il puriOerla lumière jaune des radiations qui t accompagnent

S représente le diaphragme de l'appareil Laurent;, dans l'ap- ))arcil Duboscfj, le nicol coupé joue le rôle d'analyseur eiil

xai" M. — rs&tiE DES sicniiiniHËTRES a vënohbre. 467 jtBl placé en N'. N esl un prisme tti réfringent ou un nicol; |[ représente la lunelle de {ialilêe pai' laquelle on observe le ibénomène.

II. Laurent a eu l'Ingénieuse idée de rcnilix' variable k on té l'angrle (les sections principales de chacune des moitiés

ilu diaphragme; pour atleiiidre ce résultat, il a sufû de rendre

le polariseur mobile, le quartz reslant fixe. Un petit levier,

■^ui est représeinû en UJK sur la figure iSa, perniel 1res sim-

nZ\ (□(

468 «:1IAP. \V1I. — POLARISATION ROTATOIRE.

plcment de faire tourner le premier nicol sur lui-même; on peut donc rendre de la lumière, suivant les besoins de l'observation. Si le liquide est peu coloré, le levier est levé jusqu'à l'arrùl; s'il est coloré, on le baisse plus ou moins; le zéro n'est pas déplacé par cette manœuvre. Toutes les déterminations se font dès lors dans des conditions d'éclairément identiques, quelle que soit la coloration de la solution proposée.

Les tubes T sont identiques à ceux que nous avons décrits précédemment.

11 convient d'employer un brûleur très intense, à lumière bien homogène (*); le double brûleur Laurent réalise tout ce qu'il est possible d'exiger. Il est vrai que la flamme est quelquefois vacillante et que le feu se communique au bec inférieur, mais on atténue ces inconvénients par quelques précautions fort simples. En réglant, à une longueur convenable, le cône intérieur verdâtre D qui se voit au milieu de la flamme (/î^'.iSS), on atteint sans peine un régime stable, auquel correspond une flamme lumineuse et immobile; un tâtonnement préalable devra faire connaître l'ouverture du robinet, la hauteur du cône et la position de la cuiller à sel G, qui correspondent à ce fonctionnement régulier. Le bord de cette cuiller doit être situé sur le prolongement du tube et à o™,oi5 au-dessus : on aurait beaucoup moins de lumière si on ramenait au cœur de la flamme. C'est vers le point B qu'il faut viser : la flamme y est très étroite, mais extrêmement brillante. Plus la pression est forte, plus la lumière est intense et la flamme fixe. Il convient de placer les brûleurs à o™, 200 environ de l'extrémité du polarimètre : on n'a de la sorte à craindre ni échauffement ni projection de sel fondu.

Les saccharimètres à pénombre permettent de déterminer fort exactement les pouvoirs rotatoires spécifiques ; aussi faut-il exiger des constructeurs que le plateau porte deux divisions, l'une en degrés du cercle avec vernier donnant la minute, l'autre en degrés saccharimétriques, pour les titrages de sucre. M. Laurent a même construit des instruments, dans lesquels

(') L'élude des lampes monochromatiques a déjà été faite ci-dessus, LXXVIh m:«nipulatioii, p. 378.

Xmi' M. — USAGE DES SACCHAHIllÈrHKS A PÈKOJIBRH. 4^9

le polariseur glisise sur une règle, de maaière à permettre ' d'employer des tubes de diverses longueurs allant jusqu'à

Manuel opératoire.

' Le brûleur étant réglé et l'appareil dirigé vers la flamme, Popérateurmodifie le tirage delà loupe 0{fig. i53} jusqu'à ce qu'il voie nellenienl les divisions, qui se Irouvenl alors éclairées par ua réflecteur reuvoyanl sur elles la lumière du brûleur.

' Le tube esl rempli d'eau flislillée et placé sur l'appareil ;

470 CIIAP. WII. — POLARISATION! ROTATOIBE.

puis, en tournant le bouton moleté V, on amène le zéro du vernier à i* ou 2* du zéro du cercle, de manière qu'une moitié du disque soit jaune clair, Taulre noir jaunâlre; il est très facile, dans ces conditions, de metlre au point. La ligne de séparation des deux moitiés doit être parfaitement nette.

3* On cherche une seconde fois à diriger l'instrument vers le hrîlleur, en ayant soin de s*assurer le maximum de lumière, car cVst une condition essentielle à la précision des déterminalions.

4^* Le zéro doit être réglé avec soin; il faut que, pour celle position, les deux parties du disque paraissent d'un gris jaunâtre sombreabsolument identique. L'égalité de tons s'obtient par le jeu d'une vis de correction V : tant que l'appareil n'est pas réglé, on a les apparences 6 ou c {fig. i53); on tourne dans le bon sens quand le côté foncé s*éclaîrcit et que le côté clair s*assombrit.

On s*assure d'un bon réglage en cherchant l'égalité sans regarder le vernier; l'alidade fixée, on procède seulement à la lecture, qui ne doit pas comporter d'erreur supérieure à quelques minutes et conduire à zéro par une moyenne de dix observations. J'aipris Thabitude de faire ces essais avant chaque opération, car Tœil ainsi exercé acquiert une rectitude de jugement remarquable.

D"* On remplace le tube d'eau distillée par un autre rempli de la solution à étudier.

L'égalité d'intensité est détruite; on la rétablit en tournant le bouton V dans un sens tel que le côté moins lumineux continue à devenir foncé jusqu'au noir, puis s'éclaircisse au même degré que l'autre moitié. Si le vernier a tourné à droite à partir du zéro, le pouvoir rotaloire est droit.

t)'* M. Laurent fait remarquer dans sa Notice que, si l'on veut faire vérilîor un résultat par un autre opérateur, il convient que ce dernier refasse lui-même toutes les manipulations préparatoires. J'insiste sur cette recommandation, qui est de la plus haute importance.

La plus grosse ditliculté de cette expérience résulte des inégalités de ton qu'on observe souvent dans les diverses parties lies demi-disques, par suite de l'hétérogénéité de la radiation :

XCII^ M. — USAGE DES SAGCHARIMÈTRES A PÉNOMBRE. l\']\

le pointé devient dès lors incertain. Voici comment le constructeur corrige cet inconvénient; il invite Topérateur à fixer la ligne de séparation au centre des demi-disques, et à faire tourner le bouton alternativement dans un sens ou dans l'autre, lorsqu'on est près de Tégalité des teintes, en réduisant de plus en plus Tamplitude des oscillations. On a alors l'apparence d'une petite ombre qui semble aller et venir de chaque côté de cette ligne. On s'arrête lorsqu'elle semble stalionnaire et que cette ligne même, qui paraissait se courber ou s'incliner successivement dans les deux sens, reste droite ei immobile; on arrive même à la faire disparaître. Dans toute cette recherche, on n'a pas quitté l'instrument de l'œil ; en recommençant après un instant de repos, on peut atteindre une précision remarquable.

Résultats.

S'il faut en croire les constructeurs, les saccharimètres à pénombre seraient quatre fois plus précis que l'instrument de Soleil : cette affirmation est peut-être un peu trop absolue, et Ton désirerait la voir appuyée sur des chiffres. Cependant il faut reconnaître la supériorité de ces instruments.

Une plaque de quartz perpendiculaire à l'axe, d'une épaisseur de 0^,01, doit marquer ioo% quand on relève la division en centièmes de sucre, et 2i<>,67 ou 2i<»4i' quand on évalue la rotation en degrés. Elle correspond à une prise d'essai de 168^,200, et non plus de i6s',47i comme précédemment.

On emploie le tube de o"',2o et celui de 0^,22, s'il a été nécessaire de traiter la solution par-j^ de sous-acétate de plomb; la quantité de sucre peut être calculée directement par une règle de trois : une division correspond à os%oi62 pour 100^*=. M. Pellet a publié un Barème qui donne les calculs faits jusqu'à 1260 divisions.

Quand le liquide a été interverti, on consulte, comme cidessus,les Tables de Clerget, en tenant compte toulefois de la légère différence des points de départ. La formule suivante suffit du reste dans la plupart des cas : P représente le pouvoir rotatoire, A la somme ou la différence des nombres lus

sur Téchelle saccharimétrique avant et après inversion, elT la température du liquide au moment de i*essai.

Pzn:

cioo.A

On peut encore écrire :

P 1 ,62 = sucre par litre ( * ) .

(* ) M. Laurent a présenté, le 19 mai 1882, à la Société française de Physique, un nouveau saccharimètre, modifié de manière à pouToir être employé avec une lumière blanche ordinaire : ce résultat intéressant a été obtenu par l'interposition d'un compensateur Soleil, à lames prismatiques de quartz, entre l'analyseur et le cadran; au lieu d'agir par rotation, on mesure par compensalion. Cette modification présente de grands avantages pour les usages iiidus-

Fig. i56.

triels, et j'ai cru devoir la signaler ici, bien que le Dolarimètre à lumière jaune ne paraisse pas devoir être détrôné pour les études purement physiques

Le compensateur complet (/ig. i56] est agencé de façon à pouvoir s'adapter facilement aux polarimètrcs anciens : on peut donc avoir à volonté et instantanément un polarimétre à lumière monocbromatique ou un saccharimètre à lumière ordinaire. L'appareil reste toujours à pétiombre;il n'y a pas à se préoccuper de teinte sensible.

La manipulation de l'instrument reste la même: on met le zéro du vernicrV en face du zéro de la règle R et l'on établit l'égalité de tons au moyen du bouton F;

XCIII® M. — USAGE DU POLARISTRÔBOMÈTRE. l\']Z

XGIIIf MANIPULATION.

USAGE DU POLARISTROBOMETRE.

Théorie.

Quels que soient les avantages des saccharimètres à pénombre, ils ne sont pas néanmoins à Tabri de toute critique, parce qu'ils exigent une source de lumière absolument monochromatique, à défaut de laquelle on ne réalise pas Tuniformité de nuance de chaque plage; l'égalisation des éclairemenls est dès lors assez incertaine.

M. Wild a choisi pour repère les franges d'interférence de Savart, qui se produisent très nettement en lumière blanche et constituent par leur apparition et leur disparition un signe également visible pour tous les yeux. Deux niçois N et N' {Jig. 167) sont les organes essentiels de l'instrument; S est l'organe sensible. C'est un polariscope de Savart, formé de deux lames épaisses de quartz, taillées à & de l'axe et croisées à angle droit.

la plaque du bichromate donne une lumière suffisamment monochromatique pour masquer complètement la petite coloration introduite dans la lumière par la lame demi-onde.

La division de la règle R et le vernier V sont éclairés très vivement par le bec lui-même à l'aide du miroir M, mobile avec le vernier. La lampe N permet de lire le ^de division : la précision est donc presque doublée. Mais le travail des quartz du compensateur doit être parfait.

Pour définir rigoureusement la division de la règle, M. Laurent détermine d'abord très exactement le zéro, puis le point loo» avec une lame de quartz type parfaitement étalonnée. Malgré cela, le compensateur peut encore donner une lecture erronée vers la division 5o. Pour y obvier, on peut opérer comme

il suit :

1** Si la déviation va de aS à 75 sur la division en centièmes de sucre, régler l'appareil non à o, mais à 5o avec une plaque de quartz type étalonnée 5o.

a* Si la déviation est comprise entre 76 et 100, régler à 100 avec une plaque type étalonnée 100.

Or, toutes les fois que les sections principales des deux niçois sont parallèles ou perpendiculaires, les franges manquent dans la partie centrale de l'image; elles redeviennent au con-

Fig. 157.

/XZ" I ~ \Z\ (LZE m

iraire visibles dès que les deux sections sont dans des positions relatives différentes, et leur éclat est maximum lorsque les sections principales sont à 45" Tune de l'autre.

En lumière blanche, Tobservation est possible, mais elle gagne en netteté quand la lumière est simple.

Être ou ne pas être est certainement un repère d'une grande précision ; malheureusement l'œil se fatigue à considérer ces franges si fines el, par suite sans doute de la persistance des impressions sur la rétine, il croit les voir encore alors qu'elles ont déjà disparu. Aussi l'usage du polaristrobomètre ne s'est-il pas généralisé, autant que quelques-uns le prédisaient.

Description.

La disposition d'ensemble du polaristrobomètre est représentée par la /r^. i58.

M. Wild a rendu mobile le nicol polariseur ; au moyen d'un bouton qui se trouve à sa droite, l'observateur fait tourner un pignon commandant la roue dentée N. Le vernier M' marque les déplacements angulaires du polariseur, et la lunette M permet de lire les angles sans quitter l'oculaire : un petit bec de gaz fixé sur Tinstrument ou une bougie éclaire le limbe gradué.

L*une des moitiés du disque présente une division marquée on grammes, allant de o à 3ooà droite eideo à i5o à gauche: chaque intervalle correspond à u' de sucre pur contenu dans i»»< de solution, si Ton emploie un tube de 200"*". Sur le côté opposé du disque se trouve une division en degrés du cercle, donnant le 5 de degré directement et le -^ par le vernier; elle permet d'emplover cei instrument à la détermination des pouvoirs rolatoires.

XCIII* H, — USAGB DU POLARISTHODOUËTRI!. J75

Tel est le polaristrobomètre construit par MM. Herniann et Ptisterà Berne.

Fis. '58.

La lampe monochrorna tique et les tubes sont identiques à Ceux que nous avons décrits précéilemnienl.

Manuel opératoire.

i' Il ne faut pas commencer les observations avani d'avoir ime lumière suffisamment forte et bien homogène.

L'opérateur règle le tirage de l'oculaire de manière à rendre visible la croisée de fils ; il constate que le limbe est sullisamment éclairé et que la lunette d'approche permet de lire distinctement la division. Cela fait, il amène le trait 3oo de la division en grammes dans le champ de vision de la lunette : il doit voir sur un fond jaune clair une série de raies noires liorizontales, d'autant plus distinctes que l'image des fils est plus nette.

2* Tournant alors le bouton placé Si sa droite, il fait disparaître les raies: au moment précis de la disparition, le zéro du

vernier doit être arrêté au zéro du limbe gradué. Les vis de correction S permettent de réaliser exactement cette condition.

Dans cette expérience, il est absolument nécessaire de relever la position précise qui correspond à l'évanouissement des stries : on doit choisir le premier moment de leur disparition et ne pas s'inquiéter de la petite durée pendant laquelle il semble qu'on ne voie plus rien. Quand on travaille dans une grande obscurité, cet intervalle est d'ailleurs inQniment petit: Tobservateur aura soin de se rafraîchir fréquemment le regard en jetant les yeux sur les objets qui l'entourent; il lui arrivera souvent de réformer ainsi un premier jugement par une seconde observation.

3<» Interposons le liquide actif : les franges reparaissent el il faut tourner le polariseur d'un angle a pour les éteindre de nouveau. Il convient de fonder une détermination sur une moyenne de plusieurs observations.

La disparition des raies a lieu quatre fois sur toute l'étendue du disque; dans la pratique ordinaire, on se contente de relever l'angle de rotation dans le premier quadrant. Mais, pour une observation délicate, on détermine le zéro et Ton mesure un pouvoir rotatoire par quatre lectures, en faisant disparaître quatre fois les franges par un déplacement continu du polariseur : on fait la moyenne des nombres relevés. Or, les différences des angles lus ne sont pas rigoureusement de 90**; mais, en prenant la moyenne des quatre valeurs trouvées dans les quatre quadrants, on corrige les erreurs de graduation et de division de l'instrument et l'on atteint une précision remarquable.

La prise d'essai pour un dosage saccharimétrique est réglementairement de 108»' pour 100*^% soit de loos' par litre : si, au lieu de ios% on prend 2ob^ ou 3o8% et qu'on en fasse encore une dissolution dans 100% on obtiendra sur le cercle divisé les chiffres correspondants de 200 et 3oo.

Résultats.

Avec un peu d'habitude on atteint une précision de | pour

XCIIl® M. — USAGE DU POLÀRISTROBOMÈTRE. 4^7

Il est d'usage de dissoudre 2os^ de sucre par loo^^ : chaque Irait du cercle divisé répond à^pour loo de sucre pur contenu dans le produit étudié.

L'inversion se fait exactement comme pour les autres saccharimètres.

Supposons que l'opération directe ait donné 187,8 dans le tube de 200°*™ et l'opération inverse 49,6 dans le tube de 220"*°* à i8<>: la Table suivante donnera le titre vrai de la solution.