LX* M. — VÉRIFICATION DE LÀ LOI DE BREWSTER
une flamme monochromatique jaune, car en lumière blanche on n'obtiendrait plus d'extinction, mais seulement une coloration du rayon.
Ces appareils ont un grave défaut pratique; le collimateur devant être graduellement déplacé oblige à déplacer aussi la source de lumière.
Seebeck a inventé un dispositiftrès ingénieux qui supprime cet inconvénient : le miroir polarisant et Talidadc, qui porte l'analyseur, sont rendus solidaires de telle façon qu'ils s'entraînent l'un l'autre sans que, dans leur mouvement commun, les rayons réfléchis cessent d'être reçus par l'analyseur.
L'appareil de Seebeck se compose d'un cercle vertical portant un collimateur c horizontal et immobile ^fig* io4); au
Fig. 104.
centre est un support destiné à recevoir la lame réfléchissante. Du côté opposé au collimateur est placée l'alidade portant l'analyseur : voici comment le mouvement de celle alidade est rendu dépendant de celui du support de la lame. L'alidade est vissée sur l'arc denté extérieur, concentrique au cercle ; ce cercle est lui-même denté sur sa circonférence, et un pignon, placé entre l'arc et le cercle, engrène avec l'un et l'autre. Quand on fait tourner le pignon, l'arc denté et par suite l'alidade avancent d'un certain angle par rapport au
346 CHAP. m. — OPTIQUE PHYSIQUE.
rayon portant le pignon, et en môme temps le rayon du pignon avance sur le cercle d'un même angle. Si donc on a d^abord disposé le collimateur, la lame et l'alidade de l'analyseur en ligne droite, et qu'on fasse ensuite tourner le pignon d'un angle (3, la lame se déplacera de ce même angle, mais l'alidade fera un angle 2(3; l'analyseur se trouvera donc toujours sur le chemin du rayon réfléchi et l'observateur n'aura qu'à suivre de l'œil le mouvement de l'analyseur, sans avoir à déplacer la lumière.
Manuel opératoire.
Supposons d'abord que l'on ne dispose que de l'appareil de Brewster :
i« On cherche, dans le champ de la lunette mobile, rimage réfléchie de la fente; pour faciliter Tobservation, l'opérateur pourra enlever momentanément la tourmaline.
2" Déplaçant alors simultanément la plate-forme et la lunette d'un mouvement continu, il verra la lumière diminuer progressivement et s'éteindre môme complètement, si la tourmaline est bonne.
3*» Pour déterminer exactement le point de polarisation, il est prudent de le dépasser, de manière à faire reparaître la lumière, puis de revenir en arrière vers le point d'extinction complète.
En recommençant plusieurs fois cette recherche, on fait l'éducation du regard et l'on peut atteindre une grande précision, qu'on augmentera encore par un calcul de moyennes.
4** On lit sur le limbe l'angle que les deux lunettes font entre elles; l'angle de polarisation compté sur la normale eu est la moitié.
Avec l'appareil de Seebeck, l'observation se fait évidemment de même, mais [avec plus de facilité, car l'opérateur agira seulement sur le pignon de l'instrument.
Il est à conseiller de faire cette opération dans une chambre noire, car les yeux gardent ainsi plus de sensibilité pour l'appréciation de l'extinction : un diaphragme percé d'un trou sera placé entre la lampe et l'instrument.
Pour corriger l'erreur résultant de ce que la lame peut
LXl« M. — ÉTUDE DE LA POLARISATION CHROMATIQUE. 347
n'èlre pas rigoureusement perpendiculaire au plan du cercle gradué, Seebeck retournait la plaque de i8o* dans son plan et il faisait la moyenne des lectures.
Résultats.
AngiM de poIarlMtlon. Indices.
Spath fluor blanc 55. 6,7 i,434
Opale commune 55.29,2 1,4^4
Crown 56.36 1 ,5i6
Blende d'Espagne 67. 8,2 a, 371
Diamant 22. 54 i , 439
Eau 36.58 i,336
Huile 34.30 1,469
Il faut remarquer que, l'indice de réfraction n'étant pas le même pour toutes les radiations, la polarisation de la lumière blanche ne peut être complète pour les substances douées d*un grand pouvoir dispersif.
La loi de Brewsler est souvent appliquée pour déterminer les indices de réfraction, quand on ne peut tailler la substance proposée sous forme de prisme ou de lame très mince; ainsi nous verrons, par la suite, que Tindice du verre noir dont est fait un miroir peut être correctement mesuré par Tangle de polarisation.
LXP MANIPULATION.
ÉTUDE DE LA POLARISATION CHROMATIQUE ET APPLICATION A LA MESURE DE L'ÉPAISSEUR DES LAMES MINCES.
Théorie.
On observe les phénomènes de la polarisation chromatique dans la lumière parallèle, en interposant, entre deux niçois, une lame mince d'une substance appartenant à Tun des cinq derniers systèmes cristallins, taillée à faces parallèles, dans
3i8 CHAP. III. — OPTIQUE PHYSIQUE.
une direction autre que la direction perpendiculaire aux axes optiques. La lamelle cristalline observée se montre avec une teinte, dont la nuance et l'intensité dépendent de sa nature, de son épaisseur et de son orientation par rapport à ses axes cristallographiques.
Cette teinte change seulement d'intensité, et non de couleur, lorsque les niçois restent fixes et qu'on fait tourner le cristal autour d'un axe parallèle à la direction des rayons lumineux qui traversent l'appareil.
Les sections principales des niçois étant parallèles, il y a maximum d'éclat quand l'un des axes de l'ellipse, suivant laquelle le plan de la lame mince coupe l'ellipsoïde d'élasticité, coïncide avec la direction commune des sections principales des niçois; il y a, au contraire, minimum quand les niçois sont croisés, et que la direction de l'un des axes de l'ellipse coïncide avec la section principale du polariseur ou de l'analyseur (').
Il en résulte que les directions des axes de l'ellipse de section d'une lamelle cristalline sont celles dans lesquelles il faut placer les sections principales des deux niçois pour éteindre les couleurs.
Une rotation complète de la lame fait par conséquent coïncider quatre fois les axes avec les sections principales des niçois, et la lame paraît obscure dans quatre positions à angle droit.
Si l'on croise alternativement les niçois et qu'on les ramène
( * ) Je n'ai pas à définir ici Tellipsoïde à trois axos dont Fresnel a introdait la considération dans TOptique physique. Mais je crois devoir rappeler les relations qui existent entre les axes cristallographiques, optiques et d'élasticilé dans les divers systèmes.
Dans les systèmes quadratique et rhomboédrique, Taxe de symétrie joue le rôle d axe optique unique et rellipsoïde d'élasticité est de révolution autour de cet axe.
Les autres systèmes sont biaxes : leur ellipsoïde a trois axes inégaux. Daos le système orthorhombique, ces trois axes sont confondus avec les axes cristallographiques ; les axes optiques sont normaux à deux cercles inscrits dans rellipsoïde passant par le centre et par Taxe moyen.
Le système monoclinique ou clinorhombique ne possède qu'un seul plan de symétrie, perpendiculaire à l'un des axes cristallographiques, lequel coÏDcide avec un des axes d'élasticité.
Quant au dernier système, il ne présente plus aucune coïncidence.
LXl' M. — ÉTUDE DE LA POLAUISATION CHROMATIQUE. 3.\()
ail parallélisme, on constate que les phénomènes sont complémentaires dans les deux cas, pour ce qui est de Tintensilé aussi bien que de la nuance. En tournant l'analyseur d'un mouvement continu, on voit donc les deux teintes complémentaires passer de l'une à l'autre par l'intermédiairo du blanc C).
Ces diverses expériences pei*metient d'estimer facilement la direction des axes d'une lame biréfringente; elles conduisent encore à la mesure de l'épaisseur des lames collées sur verre, pour lesquelles le sphéromètre ne peut plus être employé.
Voici comment on opère dans ce dernier cas : les niçois étant à Textinction, on observe une certaine teinte de la lame, le jaune clair par exemple; puis on en cherche l'équivalent dans l'échelle chromatique de Newton, et l'on note l'épaisseur correspondante de la lame d'air. Il suffit, pour connaître répaisseur, de multiplier le nombre ainsi déterminé par l'inverse de la différence des deux indices relatifs à la lumière
jaune de la substance de la lame, soit par —, Cette con-
slante est pour le quartz 109, pour le mica 220 et pour le gypse ii5, d'après Biot qui a le premier indiqué ce procédé (').
La Table de Newton est malheureusement d'un usage peu commode, car les épaisseurs y sont estimées en millionièmes de pouce anglais; on préférera donc recourir à la Table métrique de Brûcke, qui est du reste plus exacte ('). Les teintes indiquées correspondent aux anneaux réfléchis donnant le noir au centre, pour une épaisseur d'air égale à zéro; ces teintes sont, par suite, corrélatives à l'image extraordinaire obtenue avec des niçois croisés (*).
(') Avec un quartz perpendiculaire, une rotation du nicol n'éteindrait plus l'image, mais la ferait passer par toutes les couleurs du spectre. C'est le caractère générique des corps doués du pouvoir rotatoiro.
(■) J.-B. Biot, Trcdté de Physique expérimentale et mathématique ^ p. ^-p et 348; 1816.
(») Billet, Traité d'Optique physique, I, p. 490; i858.
(«) Il existe une autre Table pour les anneaux transmis, qui s'applique aux colorations de l'image ordinaire.
GHAP. III.
OPTIQUE PRYSIQUE.
Épaiisear
millionièmes
de
CoQlears. mllUmèlre.
Noir O
Gris de fer 4o
Gris lavande 97
Gris bleu i58
Gris clair 218
Blanc vordâtro 234
Blanc pur 239
Blanc jaunâtre 267
Jaune paille 275
Jaune paille 281
Jaune clair 3o6
Jaune brillanl 332
Jaune orangé 43o
Orangé rouge 5o5
Rouge chaud. 536
Rouge plus foncé 55 1
Pourpre 565
Violet 575
Épaf«seor
en
milllonlèae»
de
Couleurs. milUmèlre.
Indigo 589
Bleu 66',
Bleu verdâtre 728
Vert 747
Vert clair 826
Vert jaune 843
Jaune verdâtre 866
Jaune pur 910
Orangé 948
Orangé rouge vif 998
Rouge violet 1 101
Teinte de passage 1 1 28
Indigo ii5i
Bleu vert 1 258
Vert d'eau i334
Rouge rose 1495
Gris violacé i652
Il semble, de prime abord, qu'on ne puisse reconnaître facilement les teintes qui figurent dans celte Table; mais deux épreuves très simples permettent de discerner sans peine le? couleurs semblables, qu'on retrouve plusieurs fois répétées dans la série précédente. La première de ces épreuves consiste à incliner la lame; si on la fait tourner autour de son axe, au fur et à mesure que Tinclinaison augmente par rapport aux rayons incidents, les teintes montent, c'est-à-dire correspondent à des anneaux d'un ordre plus élevé, comme si l'épaisseur augmentait; au contraire, si la lame tourne autour d'une droite perpendiculaire à l'axe, les teintes descendent a mesure que l'inclinaison augmente. On procède à la seconde épreuve en faisant traverser deux fois la lame par les rayons lumineux, comme si l'on doublait son épaisseur; la teinte qui apparaît alors définit rigoureusement la première, grâce à l'échelle chromatique.
Ces deux essais sont nécessaires, quand il y a incerliluiie sur les couleurs; on ne saurait procéder autrement pour distinguer, par exemple, le premier violet du second.
LXr M. — ÉTUDE DE LA POLARISATION CHROMATIQUE. 35 1
De Norremberg a présenté au Congrès scienlifique de Carlsruhe, en i858, un instrument qui a été construit spécialement pour opérer en lumière convergente, mais dont on ne se sert plus guère qu'en lumière parallèle.
La glace A {fig. io5), qui fait avec la verticale un angle
(le 54" 35'', polarise le rayon LA; celui-ci, s*élant réfléchi suivant AB', subit une deuxième réflexion sur la glace B', revient suivant BA', traverse la lame cristalline placée en OC
et rencontre enfin le nicol E, qui fait office d'analyseur. Remarquons que le rayon a été polarisé dans le plan d'incidence ; une alidade et un vernier permettent de mesurer les angles que fait avec ce plan la section principale de l'analyseur.
La bonnette renfermant l'analyseur est munie d'un oculaire réglé pour la vision à l'infini.
La lame à étudier se place généralement en C; mais on peut doubler la différence de marche des rayons interférents, en disposant la lame sur la plate-forme inférieure, entre les glaces A et B'.
Cet instrument s'installe le plus commodément devant une fenêtre; à l'aide d'un miroir auxiliaire, convenablemeni orienté, on envoie la lumière des nuées sui\la glace Â. L'illumination du champ de vision doit être bien uniforme, et il faut produire le maximum de polarisation.
Pour éviter la fatigue résultant d'une observation prolongée, il est à conseiller de fixer un écran vertical au support de l'appareil dans le but d'arrêter la lumière extérieure.
La lentille inférieure B' peut agir comme collecteur quand le cristal est placé sur le miroir du pied de l'appareil, mais on n'observe ainsi que les phénomènes en lumière convergente de faible étendue angulaire: nous aurons plus d'avantage à employer à cet eff'et le microscope polarisant.
Manuel opératoire.
L Proposons-nous de déterminer la direction des axes d'une lame parallèle uniaxe et d'évaluer son épaisseur par la méthode optique.
i<> L'appareil est installé d'abord de manière à recueillir Je plus de lumière possible; puis, on incline la glace à 54''; le nicol, mis à l'extinction, doit accuser une obscurité complète.
2'' La lame étant pla^cée en C, on la fait tourner dans son plan; les positions pour lesquelles l'image paraît éteinte correspondent à la section principale et à une section perpendiculaire.
30 On observe avec soin la coloration que prend l'image et
