Absorption et radiation dans les vapeurs

Les vapeurs se comportent un peu différemment. Placées sur le trajet d'un faisceau calorifique et lumineux, elles font apparaître dans le spectre non plus des lignes, mais des bandes d'absorption plus ou moins larges, réparties sur la longueur du- spectre suivant une loi qui dépend à la fois de la nature

de la vapeur et de Tépaisseur traversée. Nous avons vu que la vapeur d'eau absorbait de préférence la chaleur obscure, et qu'elle était à peu près transparente pour les rayons lumineux. Aussi est-elle incolore sous une faible épaisseur. Elle se teint de bleu quand l'épaisseur ou la quantité augmente. Quand l'absorption emporte des bandes dans le spectre lumineux, la vapeur est colorée; ainsi celle du brome et de l'iode, très transparente pour la chaleur obscure, est opaque pour certains faisceaux de la région lumineuse.

Comme conséquence, nous pouvons nous attendre à trouver aux vapeurs un pouvoir émissif notable. C'est en effet ce que M. Tyndall a vérifié. 11 n'y a en moyenne, en poids,

que - 0/0 de vapeur d'eau dans l'air, mais les pouvoirs

absorbant et émissif de cette faible quantité de vapeur équivalent au moins à 100 fois ceux de l'air sec avec lequel elle est mélangée, ce qui revient à dire que c'est la vapeur d'eau qui constitue presque à elle seule le manteau protecteur jeté autour de notre globe pour y régulariser les effets de l'action solaire.

Nous verrons dans la Météorologie les conséquences de cette action de la vapeur d'eau. Pour le moment, nous établissons nos principes, et nous avons à démontrer, non seulement que le pouvoir absorbant et le pouvoir émissif augmentent ou diminuent ensemble, mais portent sur les mêmes rayons du spectre. Nous pouvons y arriver au moyen d'une belle expérience faite pour la première fois par Foucault, mais dont les conséquences, restées invisibles pour ce savant, ont été développées par Bunsen et Kirchoff.

82. Spectres d'émission et d'absorption. — Cette expérience, faite par Foucault au moyen de la lumière de l'arc électrique, peut être répétée plus facilement de la façon suivante : sur le trajet d'un faisceau calorifique et lumineux, émané d'une lampe Drummond, étalé en spectre au moyen d'un prisme, on dispose un ou deux forts becs Bunsen dont on rend la flamme bleue et très chaude, en y faisant arriver

iU COURS DE PHYSIQUE.

la quantité voulue d'air. L'interposition de ces becs ne change rien au spectre. On porte alors dans chacune des flammes une petite cuiller de platine renfermant soit un fragment de sodium, soit quelques grains de sel marin. On voit aussitôt la flamme des becs se colorer en jaune, et simultanément apparaître dans la partie jaune du spectre deux lignes noires très voisines qui, examinées isolément, ne sont pas privées de lumière, mais dont Téclat devient subitement plus faible que celui des régions voisines, qui ne change pas. On note la place de ces deux raies. Si alors on masque brusquement ou si on éteint la lampe Drummond, on voit le spectre disparaître, et à la place où y existaient les deux lignes noires, apparaître deux lignes brillantes, qui durent aussi longtemps qu'il y a du sodium dans les flammes et disparaissent aussitôt qu'il est épuisé.

Dans la flamme chaude des becs Bunsen, le sodium s'est ' vaporisé, ou, si on y a mis du chlorure de sodium, ce sel s'est dissocié, et les deux raies brillantes du spectre de la flamme sont faites des deux rayons émis par la vapeur de sodium à cette température. Elles constituent le spectre d'émission du sodium volatilisé. On voit qu'elles rapprochent ce corps, à Tétat de vapeur, des gaz simples. Si le spectre de la lampe Drummond est sillonné de deux raies noires par l'interposition de deuxlampes à sodjum, c'est que ces flammes absorbent précisément les rayons qu'elles sont capables d'émettre. En réalité, il y a toujours, au point occupé par ces deux raies noires, les raies brillantes émises par la flamme du sodium, mais comme leur intensité est notablement inférieure à celle des portions correspondantes du spectre de la lampe Drummond, elles apparaissent en noir sur le fond du tableau.

Les autres métaux, introduits dans la flamme, produisent des efi'ets analogues. Ainsi le calcium donne une raie orangée et une raie verte; le strontium, une raie rouge et une raie bleue; le cuivre, une raie rouge orangé et une verte. Un mélange de ces divers métaux, introduits à l'état de chlorures dans la flamme, donne dans le spectre, et chacune à sa place.

les raies caractéristiques des métaux entrant dans le mélange. Si bien qu'on peut les reconnaître et les dénommer de suite, soit en examinant le spectre de raies brillantes, soit en étudiant les raies d'absorption produites par l'interposition du mélange de vapeurs sur le trajet d'un faisceau de lumière donnant un spectre continu.

83. Spectroscope. — Ni les gaz, ni les vapeurs, dans les conditioms ordinaires, ne sont capables de produire de ces spectres continus. Pour en obtenir, il faut s'adresser aux liquides ou aux solides incandescents. Ainsi les charbons de l'arc électrique donnent un spectre continu, tandis que celui de l'arc, formé de vapeurs ou de gaz incandescents, est un spectre discontinu. De même le fragment de chaux incandescente de la lampe Drummond, un bain de platine ou d'argent fondu donnent des spectres continus.

Si on admet, avec MM. Bunsen et Kirchoff, que le soleil est formé par une masse centrale incandescente, solide ou liquide» entourée par une atmosphère de vapeurs, incandescentes aussi, on s'explique bien les raies nombreuses dont est sillonné le spectre solaire. Elles sont dues à l'absorption exercée par l'enveloppe de vapeurs sur le spectre continu que fournirait le noyau intérieur, si nous pouvions le voir à nu. Leur existence témoigne de la présence dans l'atmosphère du soleil, et probablement dans son noyau, des métaux capables de les produire. C'est là le principe de l'admirable méthode de spectroscopie de MM. Bunsen et Kirchoff, qui nous a permis de connaître la composition chimique des corps célestes. C'est ainsi qu'on a pu découvrir dans le soleil l'existence du fer, du sodium, du nickel, du bismuth, du magnésium, du chrome, de l'hydrogène avec ses quatre raies caractéristiques. Cet hydrogène forme même autour du soleil une enveloppe épaisse, peut-être parce que sa légèreté lui permet de s'éloigner plus du noyau que les autres éléments deratmosphèresolaire.En dirigeant lafente d'un spectroscope de façon à ce qu'elle soit coupée, par moitié, par le bord brillant et lumineux du soleil, la seconde moitié vise cette

atmosphère incandescente d'hydrogène, assez épaisse et assez brillante pour fournir un spectre qui, étant celui d'un gaz, est un spectre à raies lumineuses, formé de quatre raies. Or ces quatre raies viennent se superposer exactement sur quatre raies obscures du spectre brillant fourni par la moitié inférieure de la fente. Le soleil et son enveloppe d'hydrogène permettent donc de répéter Texpérience du renversement des raies que nous faisions tout à l'heure avec d'autres moyens, et cette expérience est évidemment confîrmative de la théorie de Bunsen et Kirclioff sur la constitution du spectre solaire.