iib Unie « du — La meilleure manière de montrer ces raies

à un auditoire consiste à interposer une lentille achromatique à une distance convenable entre le prisme et l'ouverture, on peut alors leur donner une extrême netteté. Voici, dans ce cas, comment l'on dispose l’expérience. Par une fente verticale 0 [fig. G19>, les rayons solaires sont introduits dans

la chambre noire et reçus sur une lentille achromatique L dont la distance focale est de 0", 50 environ, et qui se trouve placée à un mètre de l'ouverture. On reçoit alors une image très-nette de la fente sur un écran situé derrière la lentille. Cette image est produite par les rayons solaires qui, se croisant à l’ouverture, forment par leur ensemble comme un objet lumineux; elle en a les dimensions et se trouve, comme nous l'avons établi ( 1 216), à une distance douhle de la distance focale principale; de plus, la lentille étant achromatique, on n’aperçoit aucune coloration sur les bords de cette image. Mais, place-t-on sur le trajet des rayons lumineux un prisme P dont les arêtes soient verticales, ces rayons sont déviés, chacun selon sa réfrangibilité propre, et sur l’écran se peignent eu RV les unes à la suite des autres, une foule d'images colorées séparées. par de véritables lacunes oti

HAIJÈS «U SPECTRE. 72(

1h lumière fuit complètement defaut, ee sont les raies si bien observées pur Fraunhofer. Ces raies sont innombrables. si l'cX|h sieiice est bien laite, et plus les conditions dans les<|uclles on opère sont favorables à la séparation complète des couleurs, plus nombreuses sont les ligues obscures que l'œil peut distinguer. Ou peut donc dire, comme Newton, qu’il y a une multitude de rayons lumineux, mais il faut ajouter qu'il existe des solutions de continuité dans la série de leurs réfrangibilités.

L'importance de ces rnies est grande pour le physicien, elles lui offrent de véritables repères qui permettent de désigner nettement avec quelle espèce do lumière ont été répétées les -expériences dont il donne les résultats. Aussi, pour éviter toute confusion, est-on convenu de désigner les groupes de lignes les plus snillanls qui se trouvent distribués dans les sept couleurs principales, par les huit premières lettres de l'alphabet: la raie A (fig. 620) étant marquée dans le rouge et la raie II vers le milieu ■ du violet. Dès lors, ou voit que.

dans le spectre, les raies obscures sont cotante des degrés qui présentent un avantage analogue à celui des degrés du thermomètre.

Chacun peut toujours, sans équivoque, se reporter aux rayons qui ont été indiqués.

Tel a été, d’abord, le seul parti que l’on ait tiré de ce phénomène ; mais bientôt I étude des raies des spectres a acquis une bien autre importance. Fraunhofer lui-même reconnut que l'existence de telle ou

OI'TIQlî E.

telle raie était liée intimement avec la nature de la source de laquelle émanaient les rayons luminein. Tel est le^sujet qui va nous occuper en ce moment.

1250. Lta pale» caractérisent In dt\cnn lonrfn de lumière. —

Dès que Frauuhofer eut trouvé dans le spectre les repères qu’il y avait cherchés, il comprit que la découverte qu’il venait de faire ne devait pas avoir seulement un résultat pratique, et qu’elle allait probablement permettre de caractériser les diverses sources lumineuses. Dans ce but, il analysa la lumière des étoiles, et il reconnut que les spectres obtenus se distinguaient par un nombre et par un groupement de raies noires différents de ceux que présentait le spectre solaire. A chaque étoile, correspond un système spécial, mais toujours constitué par des lignes noires parallèles aux arêtes du prisme qui provoque la dispersion des rayons lumineux.

Quant à la lune et aux planètes qui sout éclairées par le soleil, elles donnent de la lumière qui offre à l’analyse toutes les particularités du spectre solaire.

1251. Absence de rnlea dans les flammes ordinaires. — Que l’on examine la (lamine d'une lampe, d’un bec de gaz ou de toute autre source, qui ne contienne aucune trace de vapeur métallique, les spectres que l’on obtiendra avec ces (lammes, en répétant l’exjiérience de Newton, et en prenant les dispositions les plus convenables pour faire apparaitre les raies, offriront toujours ime continuité pai faite, et il ne sera possible d'y apercevoir aucune ligne obscure. Toutefois, l’expérience ne réussit parfaitement qu’en recourant à des précautions que nous ne tarderons pas à faire connaître.

1252. Raie» produite» par les gaz. — brewstcr, en réfléchissant sur les expériences qui viennent d’être rapportées, les rattacha à d’autres faits antérieurement observés et fut conduit, par celte relation qui le frappa, à tenter des essais nouveaux. Il avait remarqué que les solides et les liquides colorés interposés sur le trajet des rayons solaires produisent dans le spectre de larges solutions de continuité; ce sont des bandes noires d'une étendue plus ou moins considérable qui se montrent dans diverses régions du spectre. Les couleurs se trouvent souvent réduites à uu moindre uombre par l’absence de plusieurs d’entre elles qui ont tout à fait disftaru : le milieu coloré les a absorbées et l'espace, qui reste noir, est celui qu’elles auraient dû éclairer. Dés lors Brewstcr se demanda si les raies découvertes par Frauuhofer n’étaient pas dues à quelque milieu absorbant à travers lequel les rayons solaires auraient été obligés de passer. Mais, comme les liquides ou les solides colorés ne donnaient, par leur intervention, que des bandes noires très-étendues, il eut recours aux gaz, dans l'espérance qu'il verrait apparaitre des lignes étroites comparables à celles du spectre solaire. 11 réussit parfaitement. L'acide hypoazolique. placé dans un tube

«AIES !>r SPECTRE.

sur le trajet soit de la lumière solaire, soit d’un bec de gaz. exerça un pouvoir absorbant tel que des raies nombreuses et nouvelles sillonnèrent le nouveau spectre, surtout dans la partie violette. Rrewster crut même reconnaître que plusieurs de ces raies étaient exactement à la place occupée par quelques-unes de celles qui se remarquent dans le spectre solaire : ce dernier résultat aurait peut-être besoin d'être confirmé. Uuoi qu’il en soit, Muller a constaté depuis que l’iode et le brome en vapeur produisaient des effets du même genre.

1253. Unie* brillantes «les mpeurs métalliques. — Les lignes noires, dont il vient d’être question, ne sont pas les seules qui aient été aperçues quand on a fait avec soin une analyse de la lumière. Les vapeurs métalliques incandescentes donnent des spectres que Fraunhofer avait étudiés, et au lieu de raies noires, il vit apparaître des lignes excessivement brillantes, qui variaient eu nombre, en éclat et en étendue, selon la nature du métal i ces raies sillonnent d’ailleurs le spectre dans le même sens que les lignes obscures qui nous ont déjà occupé. M. VVheatstone a repris l’étude du même phénomène, Masson a étendu à un grand nombre de métaux des recherches semblables, et chacun de ces expérimentateurs a üxé les lignes principales qui caractérisent chaque métal.

Les vapeurs incandescentes s’obtiennent directement, quand le métal est volatil, eu le portant à une haute température, et alors ces vapeurs peuvent être prises comme sources de lumière; mais ce procédé n’est applicable qu’à un très-petit nombre de métaux. Le mieux est de faire jaillir l’étincelle électrique entre deux fils formés par le métal que l'on veut étudier : la machine de Ruhmkorff est excellente pour cet objet; la succession rapide des étincelles fait voir le phénomène pour ainsi dire sans interruption. On peut aussi se servir du courant voltaïque pour réaliser la haute température nécessaire à la vaporisation d’un métal : on emploie dans ce cas l’appareil destiné à produire ln lumière électrique (833) et l’on creuse le sommet du charbon inférieur d’une cavité dans laquelle on dépose un globule de métal. Celui-ci s’échauffe par le passage du courant, et en se volatilisant, il donne une teinte spéciale à l’arc voltaïque.

Enfin l’on peut encore observer une combinaison volatile dans laquelle entre le métal; les raies que l’on obtient sont celles qu’eût données le métal employé directement. Un lil de platine imprégné de chlorure de potassium et maintenu dans une flamme pâle et très-chaude donne, en se volatilisant, les raies du potassium. La flamme (pie MM. Kirchboff et llunsen préfèrent est celle du gaz de l’éclairage brûlant avec une lueur pâle dans la lampe dite de Bunsen.

1254. Pouvoir émlaitlf et pouvoir absorbant «l’une vapeur métallique. — Un métal en vapeur donne un spectre qui offre toujours des raies brillantes d’une certaine réfrangibilité; nous ne ferons que traduire

le phénomène, en disant que cette vapeur a le pouvoir d 'émettre en grande quantité l’espèce de lumière correspondante à ces raies. Le s|»ectre du sodium, par exemple, fournit une raie jaune excessivement éclatante; le pouvoir émissif du sodium pour cette lumière jaune est donc considérable. Mais, quoique nous n’ayons fait qu’exprimer le phénomène sous une forme nouvelle, cette forme même reporte notre esprit vers deux principes importants que nous avons mis en évidence dans notre étude de la chaleur rayonnante; elle rappelle d'abord l’identité que nous avons été conduits à reconnaître entre la chaleur rayonnante et la lumière, et en second lieu l’égalité du pouvoir émissif et du pouvoir absorbant, égalité qui est vraie quand on ne considère qu’une espèce de chaleur bien déterminée. Nous sommes donc amenés à rechercher quel est le pouvoir absorbant de la vapeur de sodium pour la lumière jaune que cette vapeur émet en si forte proportion, et de plus, nous sommes, à priori, portés à penser que ce pouvoir seta considérable.

Telle a été en effet l’idée de M. Kirchlioff, idée dont la justesse a été démontrée par le succès. Ce physicien a fait passer un rayon de lumière trèséclalautù travers la vapeur de sodium, et ce qu’il avait prévu est arrivé : le nouveau spectre s’est trouvé marqué d’une raie noire, à l’endroit môme où la ligne jaune du sodium se montrait tout à l’heure, quand on formait exclusivement le s|>ectre avec la vapeur de ce métal. C’est ainsi que ce principe bien compris de l’identité de la lumière et de la chaleur rayonnante a été l’origine toute naturelle d’une des plus importantes découvertes de notre époque.

Les recherches de M. Kirchhoff ont surtout porté sur les alcalis. Parmi les résultats qu’il a obtenus, nous citerons deux des plus nets : la vapeur de lithium donne un spectre réduit à deux raies principales, dont l’une est d’un rouge très-vif et se trouve comprise entre les raies II et G Ifig. 1120). Le potassium donne deux raies rouges très-belles dont l’une correspond exactement à la raie A du spectre solaire et l’autre à la raie B. Les raies de ces métaux ont été renversée s et sont apparues en noir dans les spectres formés par les rayons lumineux très-intenses qui ont été obligés de traverser les vapeurs de ces métaux avant d'être décomposés par le prisme.

1255. Méthode d'expérience de M. KirrhhofT. — Pour observer CCS phénomènes, M. Kirchhoff emploie une méthode d’expérience qui n’est autre d’ailleurs que celle de Fraunhofer. Il dispose la source de lumière I fiy. 021) devant une fente 0 qui est placée au foyer principal d’une lentille convergente L'. Le faisceau lumineux qui pénètre à travers la fente dans le tube L’O donne en sortant de la lentille des rayons parallèles à l’axe (1218) qui tombent sur le prisme P placé dans la position qui correspond à la déviation minimum, et forment un spectre qui est reçu sur

HAIES DU SPECTHE. 728

uni! leutilli! convergente L. Cette lentille fournit, à son foyer, une image très-petite et très-bril|anlc de ce spectre qu'on examine avec une loupe /, située à une distance convenable.

Afin qu’il soit possible de comparer les positions respectives des raies, dans les expériences successives qui seront faites,

M. Kirchhoff place latéralement à l’extrémité d’un tuyau L"M, une plaque de verre divisée par des lignes fines dont la direction est parallèle à la tente. Au bout L" du tuyau une lentille semblable à L ’ est éloignée de M d’une longueur égale à sa distance focale. Et comme une face du prisme renvoie vers l les rayons qui ont traversé ML", l’œil placé eu / voit en même temps que le spectre les divisions grossies du micromètre.

1236. Expérience. — Avec cet appareil, si l’on veut observer la raie du sodium, on met devant la fente 0 la lampe à gaz, dans la flamme de laquelle on introduit un fil de platine charge de chlorure de sodium, et l’on ne voit se projeter sur un fond peu éclairé qu’une raie jaune très-brillante qui est juste placée sur une division du micromètre que l’on peut noter.

Si l’on remplace la lampe à gaz par la lumière de Drummond, que l’on obtient en projetant sur la chaux un jet enflammé de gaz oxy-hydrogène, on n’aperçoit dans la partie jaune du spectre ni raie brillante ni raie obscure. Mais si l’on inter|>o8e entre la lumière de Drummond et la fente, la flamme de la lampe Bunsen, chargée de chlorure de sodium, celle-là même qui a été employée dans l’expérience précédente, ou bien, encore, la flamme de l’alcool salé, aussitôt une raie noire apparaît exactement sur lÿ division où la raie brillante indiquait auparavant une quantité considérable de lumière émise par le sodium. Ainsique nous l’avons dit, l’expérience montre que le pouvoir absorbant de la vapeur du sodium est considérable pour cette même lumière à l’éganl de laquelle son pouvoir émissif est maximum.

Il est une question que l’on pourrait se faire à ce sujet et que nous ne devons pas passer sous silence. Gomment la vapeur incandescente du sodium, qui seule placée devant l’ouverture 0 donnait une ligne brillante, peut-elle obscurcir le spectre de la lumière do Drummond ? Si elle absorbe une partie de cette lumière, elle ne continue pas moins à en émettre qui lui soit propre, et toute celle qu’elle fournirait si elle était seule doit encore venir frapper le prisme. Celle remarque est juste; il est vrai de dire que la raie du sodium existe comme précédemment, mais sa clarté est si faible relativement à celle de la lumière éclatante qui l’environne et qui est duc à la lumière de Drummond qu’elle se détache obscure

72U OPÏIQUK.

sur un fond clair. Mais lorsqu'elle est seule, elle s») détache claire sur le fond obscur, parce que tout le reste du champ visible est peu éclairé.

1257. Application». MM. IxIrrhhofT et Bunuel». Découverte de deux

métaux. — Ces résultats obtenus, MM. Kirebhoff et Bunsen travaillèrent ensemble [tour rechercher avec quel degré d’exactitude l'analyse de la lumière pouvait accuser la présence des divers métaux; ils constatèrent qu’il n'y avait pas de réaction chimique connue qui présentât un pareil degré de sensibilité. Pour en citer le plus bel exemple : 2 milligrammes environ de chlorure de sodium, disséminés c|ans l'atmosphère d’une salle ayant une capacité de 00 mètres cubes, ont donné à lu flamme de la lampe qui brillait dans cette salle, la coloration jaune caractéristique du sodium et, en regardant à travers l’appareil, on vit pendant dix minutes la raie jaune dont nous avons parlé.

Dès lors, une nouvelle méthode d'analyse chimique supérieure à toutes les autres était découverte et nos deux observateurs n’ont pas manqué, dès qu’une substance peu connue leur arrivait, de l’introduire dans la flamme de lu lampe à gaz. Or, il est advenu que deux fois déjà (et c’est à peine si leur travail date d’une aimée), ils ont aperçu, à leur grande satisfaction, des raies brillantes qui ne s'étaient jamais montrées dans les autres spectres. Pour eux, il n’y eut plus de doute, l'apparition de ces raies nouvelles devint le signe certain de la présence dans la flamme do la vapeur d’un métal inconnu, et en effet, les réactions chimiques mirent bientôt en évidence les substances jusqu’alors ignorées qu’avait dévoilées ce nouveau procédé d’investigation. L’un des métaux découverts fut nommé rubidium, à cause de la belle raie rouge qui l’avait annoncé, et l’autre, qui fournit une belle raie bleue- verdâtre, fut nommé cæsium.

1258. Métaux appartenant il l’atmo»phére notaire. — Une idée vraie est toujours féconde enconséquenees. MM. Kirchhofï et Bunsen, qui le savent bien, n’ont pas manqué de poursuivre sans relâche leurs curieuses recherches, et ils n’ont pas hésité à déterminer par leur procédé, la nature chimique des métaux que renferme l’atmosphère du soleil.

« L’analyse par le sjiectre, écrivent-ils, ouvre aux investigations de « la chimie un champ jusqu’à présent inexploré et dont les limites seten-

* dent même au delà de notre système solaire. Comme cette nouvelle « méthode d’analyse n’exige qile l'observation par la vision d’un gaz iucan-

* descent, on comprend facilement qu’elle doit être applicable àl’atmo- « sphère du soleil cl à celle des étoiles liXcs; seulement elle subit une « modification par suite de la lumière qu'émettent les noyaux de ces « astres. » Dans un mémoire précédent « il a été démontré que le spectre

* d'un gaz en combustion se trouve renversé, c’est-à-dire que les raies « brillantes deviennent obscures, lorsqu’un foyer lumineux assez intense « et donnant lui-même un sjiectre continu se trouve placé en arrière de la