REPRODUCTION DU POUVOIR ROTATOIRE 27'J

produirait une rotation à gauche, et la combinaison des deux systèmes ferait apparaître les spirales d'Airy. Avec 5o lamelles, dont chacune ne produirait qu'un retard d un huitième de longueur d'onde, on obtient le même pouvoir rotatoire qu'avec un quartz de 8 millimètres d épaisseur.

Si l'on donne le nom de triade à un ensemble de trois lames consécutives, on peut s assurer, ,i\ ce M . Sohncke ( i ), que la rotation est d'autant plus marquée et d'autant plus indépendante de lazimuth (angle du plan de polarisation du rayon incident avec le plan des axes optiques de la première lame rencontrée que les lames de la triade sont plus minces; enfin on constate que la superposition de n triades congruentes engendre une rotation proportionnelle au nombre des triades, c'est-à-dire à l'épaisseur de la préparation; de sorte que, par une diminution progressive de l'épaisseur des lames, on peut concevoir des piles douées d'un pouvoir rotatoire identique en qualité avec celui du quartz et des autres cristaux actifs.

Cependant la polarisation rotatoire n'exige pas, comme condition indispensable, qu'il puisse se produire un croisement de lames biaxes. A la vérité cette condition paraît le plus souvent réalisée. M. Wyrouboff a fait la remarque que la plupart des corps doués de cette propriété présentent des anomalies optiques. Même quand ces anomalies font défaut, il est toujours possible de mettre en évidence la forme biaxe qui est l'élément de la structure de ces corps, en les faisant cristalliser dans des conditions anormales et surtout en les engageant dans des mélanges isomorphes. Dans ce cas, on constate que le pouvoir rotatoire d'un cristal est d'autant plus élevé que la biréfringence de ses éléments biaxes est plus forte. Néanmoins, le fait que des corps à l'état liquide tournent le plan de polarisation suffit à montrer que le phénomène peut être produit autrement que par une superposition de lames.

Nous avons déjà dit que, d'après Mallard, il suffisait de faire traverser à un rayon de lumière une série suffisamment nombreuses de molécules assez dvssymétriques pour offrir une droite et une gauche. Dans ce cas, c'est la constitution même de ces molécules qui déterminerait la rotation.

Relations du pouvoir rotatoire avec la nature des corps. — Cette conclusion est précisément celle qui paraît ressortir de l'étude des liquides qu'on appelle actifs, c'est-à-dire doués du pouvoir rotatoire.

Tout d'abord, cette étude montre que les variations de ce pouvoir, selon la nature des dissolvants, la concentration des solutions et la température, dépendent exclusivement des combinaisons que la substance est susceptible de former avec les dissolvants; combinaisons qui, pour la plupart, donnent des corps parfaitement cristallisés, qu'on peut isoler de la solution.

Quand la substance ne peut former avec le dissolvant qu'une seule combinaison, le pouvoir rotatoire ne varie ni avec la concentration ni avec la tempé-

(i) roggendurfj's Annalcn, Erg'iiiizung'sband VIII (1878).

PROPRIETES OPTIQUES

rature. Si la substance admet plusieurs dissolvants, el forme avec eux plusieurs combinaisons, le pouvoir rotatoire varie avec la nature des dissolvants, la mncentration et la température.

<>u est en droit d'en conclure, avec M. Wyrouboff i . que la combinaison moléculaire réalisée dans la solution est la même que celle qui se produit dans le corps cristallisé correspondant, et (pie le pouvoir rotatoire spécilique doit être attribué a la totalité de la particule.

Toutes les substances actives a L'état liquide déploient, lorsqu'elles cristallisent, une biréfringence énergique. Mais presque toutes, une fois cristallisées, perdent le pouvoir rotatoire Le sulfate de strychnine est un des rares corps, sinon le seul, taisant exception à cette règle. La mesure de la rotation à léîat liquide taisant prévoir un effet de o°, i par millimètre, on observe en réalité sur les cristaux une rotation de 9 degrés. Cela ne doit pas ('tonner, si l'on réfléchit que, dans le liquide, les particules ne sont pas orientées, ce qui diminue les chances d'en trouver, sur une direction donnée, qui réalisent les conditions de superposition voulues.

Rôle probable des particules complexes. — En résumé, de même qu il qous a paru (pie le caractère optique d'un cristal devait être déterminé par celui de la particule complexe, ainsi il semble naturel île chercher, dans cette dernière, la raison d être du pouvoir rotatoire. Une hvpothèse admissible est celle qui consisterait à imaginer, dans le cas du quartz, que les particules fondamentales , dont 1 assemblage engendre la [.articule complexe, se groupent dans celle-ci autour d un axe ternaire hélicoïdal, coïncidant en direction avec I axe ternaire du réseau. De cette façon, les particules complexes posséderaient cette même symétrie hélicoïdale, et ainsi, suivant le mode, droit ou gauche, d'enroulement des particules fondamentales, il y aurait deux sortes de particules complexes, donnant lieu, lune à des cristaux droits, l'autre à des cristaux gauches, et pouvant se mélanger ensemble dans un même édifice.

L axe ternaire n existant pas dans les particules fondamentales, celles-ci, dans l'édifice complexe, auraient des orientations différentes, mais se répétant identiquement, le long dune rangée parallèle à l'axe, pour chaque strate de trois plans limitrophes. La particule complexe, limitée a ces trois plans, ne pourrait pas avoir de centre, ni de plan de symétrie normal à l'axe. Elle n en aurait pas non plus suivant Taxe, puisque ce dernier contient trois sortes ntationa de particules, et qu'un plan qui les couperait tout. - Mois ne pourrait être un plan de symétrie que s'il appartenait au même titre aux parti" cules, auquel cas les orientations se confondraient. Ainsi la particule complexe serait holoaxe hémisymétrique, comme on -ait que c est justement le cas pour le quartz.

Conséquences de l'hypothèse. — La notion de rotation hélicoïdale,

Ami. </>■ chimie et de physique, 6' série, t. NUI (1886), ]>. 34o.

POLARISATION CHROMATIQUE 281

appliquée aux axes ternaires, revient à imaginer qu'un assemblage ternaire normal peul se composer de trois assemblages du même genre, enchevêtrés les nus dans les autres, de manière à diviser chaque strate en trois. Alors, chaque rangée parallèle à l'axe contient, d'une strate à l'autre, trois particules identique -, mais de trois orientations distinctes.

Si l'axe il enroulement était seulement lunaire, il n'y aurait plus, suivant sa direction, que deux orientations distinctes, à iKd degrés lune de l'autre. .Mallard a montré i que, dans ce cas, il ne pourrait pas y avoir de rotation du plan de polarisation. Ainsi le pouvoir rotatoire ne peut se manifester que dans les assemblages cristallins pourvus d'un axe cristallographique principal.

(l'est ce que vérifie l'expérience, qui nous apprend «pie le pouvoir s observe :

i" Dans les cristaux sénaires ou ternaires (Cinabre, Benzyle, IVriodalc de soude, Quartz, hyposulfate de potasse anhydre, hyposulfate de plomb hydraté, etc.);

- Dans les cristaux quadratiques (carbonate de guanidine, sulfate de strychnine, etc.) ;

'i" Dans les cristaux cubiques chlorate de soude, bromate de soude, alun d'amylamine, etc. .

Toujours, d'ailleurs, quand la forme cristalline s'y prête, on peut s'assurer que la particule complexe est réellement holoaxe hémisymétrique.

Remarquons seulement que, dans les corps à réseau cubique, les axes hélicoïdaux sont multiples et forment des systèmes conjugués. C'est pourquoi, à la différence des cristaux à axe principal, où "la polarisation rotatoire ne se manifeste que pour les rayons parallèles à cet axe, dans les cristaux cubiques le phénomène a lieu, comme le montre l'expérience, quelle que soit la direction des rayons.

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Interférences dans les lames minces. — Supposons qu'une lame mince d'un cristal uniaxe ou biaxe, taillée dans une direction qui ne soil pas normale à un axe optique, vienne à être interposée entre deux niçois croisés, dans l'appareil à lumière parallèle.

Le rayon extraordinaire, sorti du polarisent', tombe normalement sur la lame et sa vibration s'y décompose suivant le^ deux axes de la section elliptique. Mais les deux vibrations composantes se propagent avec îles vitesses inégales. Concordantes à l'entrée, elles ne le sont plus a l'émergence et présentent une

(i) Traite <1e Cristallographie, II. |>. iiv.

289 PROPRIETES OPTIQUES

certaine différence de phase. D'ailleurs, en raison dn peu d'épaisseur de la lame, les deux rayons correspondants ne se séparent pas à la sortie. Ces deux rayons seraient donc dan-; les conditions voulues pour interférer, si leurs vibrations n'étaient pas rectangulaires. En ne laissant passer, de ces vibrations, que les composantes parallèles à sa section principale, l'analyseur rend l'interférence possible et, suivant que la différence déphasé correspond à un nombre impair ou à un nombre pair de demi-longueurs d'onde, il se produit, avec la radiation simple employée, un maximum ou un minimum de lumière.

Lorsqu'on se sert de la lumière blanche, comme les diverses radiations qui la composent ont des longueurs d'onde différentes, la traversée de la plaque mince produit sur ces radiations des effets qui sont loin d'être identiques. Pour les unes, elle introduit une différence de phase qui détermine leur extinction totale. D'autres, au contraire, sont amenées à des états vibratoires concordants el celles-là doivent présenter un maximum d'éclat. Ainsi les diverses radiations in concourent plus à la composition de la lumière émergente dans les mêmes proportions que pour le faisceau incident. Le faisceau émergent est donc coloré. Tel est le phénomène connu sous le nom de polarisation chromatique.

Teintes de polarisation. — Pour que la coloration se produise, il faut que la lame soit très mince ; autrement sa traversée introduirait des différences de phase égales à un grand nombre de demi-longueurs d'onde, auquel cas, l'interférence portant sur beaucoup de radiations à la fois, il se produirait du blanc d'ordre supérieur. Mais il ne faut pas non plus que la lame soit par trop mince ; car les radiations affectées seraient en trop petit nombre pour agir sur la lumière émergente. En général, l'épaisseur des lames qui manifestent des teintes de polarisation très vives est une petite fraction de millimètre (par exemple de un dixième à un centième .

Une lame cristalline trop mince pour retarder sensiblement l'un des rayons émergents reste noire entre les niçois croisés. Si son épaisseur augmente progressivement, sa teinte passe par le gris de fer, puis le gris bleu, arrive au blanc, ensuite au jaune, au jaune orangé, au rouge, au rouge pourpre et finit par atteindre le violet. Au delà, l'indigo et le bleu se manifestent, pour faire bientôt place au vert, après lequel revient la succession du jaune, de l'orangé et du rouge, terminée par l'apparition d'un nouveau violet, teinté de bleuâtre iintes violettes, plus faciles à noter au passage, à cause de leur contraste avec les Duances qui précèdent et celles qui suivent, portent le nom de teintes sensibles et l'on appelle lame sensible une lame qui les fait naître.

La première teint' rouge, dite rouge Au premier ordre, exige, pour se produire, dos plaques très différemment épaisses suivant les substances. Cette teinte se manileste avec une lame de spath d'Islande de omm, 007.9», tandis que,

pour l'épidote, l'épaisseur sérail 0,0144 et, pour la tourmaline, 0,0317. La

topaz< 1 ■>'>•). le quartz o,o6o5, l'orthose ","701, l'apatite 0,124» l'ido-

.', el la pennine o, '» '> \ .

POLARISATION CHROMATIQUE

Les teintes du quatrième ordre sont déjà très peu vives et au delà se produil le blanc <1 ordre supérieur.

Application de la polarisation chromatique à l'examen minéralogique des roches. — Grâce aux phénomènes chromatiques, une lame mince d'une roche, examinée au microscope polarisant, en lumière parallèle, se pare de couleurs qui aident puissamment à la détermination des espèces minérales dont elle se compose.

Kn effet, pour une substance donnée, la teinte de polarisation, dépendant de la différence des vitesses de propagation des deux vibrations, varie : i° avec la

Fig. :3c.;.

Plaque de granité de Vire d'après M. Michel Lévy . — i, quartz en grandes plages; i> et 3, quartz en cristaux isolés; ^, mica; 5 et ('), oligoclase; -. cristal d'orthose ; 8. ortliose en grandes plages.

ttsees; j;

Fig. 3o8.

Plaque de la figure iioy. vue entre les niçois croisés. — Grossissement des deux tiu-ures. 8o diamètres. — Les couleurs de polarisation sont remplacées par des hachures conventionnelles.

lumière employée; a" avec l'épaisseur de la lame; 3° avec la valeur relative des deux axes de la section elliptique déterminée par le plan de la lame, c'est-àdire avec l'orientation de ce plan relativement aux éléments cristallographiques du corps. Ainsi, deux cristaux d'un même minéral, rencontrés, suivant des orientations différentes, par une même lame taillée dans une plaque de roche, s'éclaireront, dans le champ de vision, de teintes différentes. Tel est le cas des lamelles, accolées suivant deux orientations alternantes, qui composent beaucoup de cristaux de feldspath. Au contraire, on reconnaîtra, dans une plaque de roche, les éléments de même orientation (par exemple les petits cristaux alignés de quartz des pegmalites graphiques), à l'identité de leurs teintes dans le champ de vision.

Les figures 3o- et 3o8, où des hachures conventionnelles remplacent les teintes de polarisation, donnent une idée de la différence d'aspect d'une

PROPRIETES OPTIQUES

plaque mince de roche, suivant qu'elle est vue en lumière ordinaire ou observée entre les niçois croisés. Dans ce dernier cas, non seulement les apparences chromatiques définissenl beaucoup mieux les contours des divers minéraux : mais encore elles niellent en évidence, soit la structure compliquée de certains cristaux, simples en apparence, soil l'identité d'orientation de plusieurs Fragments isol< s.

Variation des teintes. — Une plaque d'un minéral étant donnée, si, les niçois restant croisés, on fait tourner la plaque dans son plan, sur le porteobjet, elle doit s'éteindre chaque lois que l'un des axes de sa section elliptique devient parallèle à l'une des -celions principales des niçois. Four les positions intermédiaires, la différence de marche des rayons demeurant la même, les composantes transmises dans l'analyseur sont toujours égales entre elles (i) ; leur valeur absolue seule est variable, ce qui modifie l'intensité, mais non la couleur de la lumière: par conséquent, la teinte de polarisation, sans changer de nature, passe par quatre maxima et quatre minima d'intensité.

Il en est tout autrement quand, la plaque restant fixe, ainsi que l'un des niçois, on imprime a l'autre une rotation autour de l'axe vertical de l'instrument. En effet, quand les sections principales des niçois sont devenues parallèle:-, nous savons que l'interférence qui, pour les niçois croisés, se faisait avecune phase opposée à celle de la sortie de la lame, s'opère maintenant à phase égale. Celles des couleurs qui se trouvaient affaiblies dans le cas précédent sont au contraire renforcées et, par suite, la lame, entre les niçois parallèles, offre une teinte complémentaire de celle qu'elle avait précédemment. Pour les position- intermédiaires, la teinte de la plaque doit varier constamment entre ces deux limites, la valeur absolue et le sens des composantes de linterférence changeant d'une manière continue avec l'angle des sections principales des niçois.