ÉTUDE DE LA RÉFLEXION MÉTALLIQUE

Théorie.

Après réflexion sur une surface métallique, un rayon polarisé dans les azimuts principaux déterminés par le plan d'incidence et le plan perpendiculaire reste polarisé dans le même plan.

Mais, lorsque le rayon incident est polarisé dans un plan quelconque, la réflexion métallique donne naissance à une vibration elliptique.

Pour étudier les effets de cette réflexion, deux éléments sont à déterminer : les modifications d'amplitude ou d'intensité et les changements de phase.

Jamin a effectué ces études photomélriques (*) par un pro-

(') Annales de Chimie et de Physique^ 3* série, t. XXXIII, p. SSg.

(•) Annales de Chimie et de Physique^ 3« série, XIX, p. 297 (1847); XXII,

cédé indirect qui consiste à comparer Tintensité de la lumière réfléchie sur le métal à celle de la lumière réfléchie à la surface d'une lame de verre. On détermine Tincidence 1 sous laquelle ces intensités sont égales dans l'image ordinaire ei extraordinaire; puis on calcule, au moyen des formules de Fresnel, l'intensité de la lumière réfléchie par le verre. Supposons la lumière incidente polarisée dans le plan dMncidencc, et soit a Tangle de la section principale de Tanalyseuravecle plan d'incidence : l'image extraordinaire fournie par le verre

... . , sin*(''— '') .

aura pourintensité sin*a . . ^; si nous représentons par

X* l'intensité de la lumière réfléchie par le métal, nous aurons pour l'image ordinaire fournie par le métalar«cos*a; d'où, en égalant ces deux valeurs,

sin*(i~- /•)

»r*= tang*a

sin*(t 4-r)

Mais il faut connaître r et, par conséquent, l'indice de réfraction du verre n : on peut se contenter de déterminer à cet effet l'angle de polarisation 1 du verre et de poser n = cotl.

Pour mesurer les changements de phase, Jamin faisait disparaître la différence de marche à l'aide de son compensateur décrit précédemment (*) ; cet appareil étant gradué, il n'y avaii qu'à noter le déplacement du micromètre.

La valeur de l'angle de polarisation est celle de l'angle d'incidence pour lequel les deux composantes du rayon elliptique, parallèle et perpendiculaire au plan d'incidence, onl

une différence de marche égale ù ^; de Senarmont détermi-

nait cet angle à l'afde d'un mica quart d'onde.

Description.

L'appareil de Jamin {fig^ 120) se compose d'un limbe horizontal divisé, soutenu par un pied en cuivre à vis calantes.

p. 3ii (i848); XIV, p. 365(i85o); XXXI, p. a65 (i85i). Cours de Phrtiqut àe VÉcole PoljrUchnique^ par MM. Jamin et Bouty, III, 3« fasc, p. 5i3. ( * ) Vide supra f p. 365.

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Il est muni de trois alidades A, B et C, que Ton règle par des vis de rappel : A et B portent des bonnettes de calibre.

Le tube M est muni d'un cercle azimutal sur lequel tourne un prisme de Nicol; la lumière partant de a* est rendue pa-

Fig. lao.

rallèle par une lentille et polarisée dans un azimut variable à volonté.

Après avoir été réfléchie, elle est reçue dans le tube N qui contient un second nicol ou mieux encore un spath achromalisé, mobile autour de Taxe, et une lunette visant à Tinfini pour donner une image nette de a\ Ce tube est muni d'un compensateur B.

La substance réfléchissante est fixée sur un support de forme spéciale dont on peut régler la verticalité par une vis : on produit l'affleurement au centre à l'aide d'une seconde vis qui commande une coulisse horizontale.

SqS CHAP. m. ~- OPTIQUE PHYSIQUE.

Les métaux sont préparés sous forme de petits disques polis, qu'on flxe au support à Taide d'un peu de cire.

Un miroir de verre et le miroir du mêlai à étudier (au point de vue photoméirique) sont assemblés, en prenant soin que leurs surfaces demi-circulaires soient dans un même plan ei qu'elles se raccordent par une ligne bien droite : ce miroir double se flxe comme les autres sur le support.

Pour opérer en lumière monochromalique, on recouvre l'ouverture a! d'un verre rouge. La lumière est fournie par une lampe Carcel qu'on peut placer dans une boîte fermée au foyer d'une lentille destinée à rendre les rayons parallèles.

Le cercle de Jamîn présente dans son ensemble une grande analogie avec le goniomètre de Babinet : il supplée, du reste, fort bien cet instrument et se prête aussi à la détermination des longueurs d*onde par les réseaux.

Manuel opératoire.

L Déterminations photométriques.

I*» On polarise le rayon dans un plan horizontal ; puis, avant de placer le double miroir sur son support, on amène Tanalyseur sur le prolongement du rayon incident et l'on éteint Tune des images en tournant le prisme biréfringent. Il faut alors fîxer Talidade ù l'aide de la vis de pression dont elle est munie.

a'^ On installe le miroir double, de telle sorte que le plan d'incidence soit perpendiculaire à la ligne de séparation du mêlai et du verre. Le critérium suivant témoigne de la verticalité du miroir : Tiniage qui était éteinte doit rester éteinte, car, le plan de polarisation et le plan d'incidence étant alors horizontaux, la réflexion ne modifîe pas la direction du plan de polarisation.

S*» On fait varier peu à peu la direction de la section principale de l'analyseur, de manière à rendre l'intensité de Timage ordinaire du métal égale à celle de l'image extraordinaire du verre. On reconnaît facilement la moitié qui correspond au métal par la coloration même de l'image. Quant à Timage extraordinaire, c'est celle qui est éteinte lorsque les deux sections principales sont croisées.

L'opérateur note l'angle a pour lequel l'égalité est réalisée.

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4** En opérant de même, il cherche à quel angle en! correspond Tégalité de Timage extraordinaire du métal et de l'image ordinaire du verre; a' doit être complémentaire de a.

5*» Il finit en relevant Tincidence par les verniers dont sont munies les alidades qui portent les deux tubes.

On procédera de même à de nouvelles déterminations, sous des incidences comprises entre 20® et 85°.

Il faut beaucoup d'attention dans cette manipulation, parce que la différence d'aspect et la distance des images à comparer constituent une difficulté sérieuse; cependant voici ce que dit Jamin dans son premier Mémoire :

« Les résultats des expériences faites dans les mêmes circonstances ne diffèrent jamais de plus de quinze minutes, et si Ton commet des erreurs plus graves, c'est que les points de repère, soit pour la mesure des incidences, soit pour la position des plans de polarisation, ne s*obtiennent pas toujours avec une aussi grande exactitude. Faisons remarquer d'ailleurs que, dans chaque quadrant, il y a deux angles a et 90^ — a qui rendent l'image ordinaire ou extraordinaire du métal égale à l'image extraordinaire ou ordinaire du verre; chaque détermination résulte donc de huit observations. »