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Raies spectrales de quelques substances comparées aux raies dans le spectre solaire.

Les astronomes ont alors recours à d'autres considérations que nous allons étudier sommairement.

Les expériences précédentes ne nous ont, en somme, fourni qu'unesorte de thermomètre. L'examen de différents spectres va nous guider dans des voies autrement fécondes. Jusqu'ici nous n'avions observé que des spectres continus plus ou moins larges, sans doute, mais s'offrant à nous sous l'aspect d'un ruban ininterrompu :

ce sont les spectres des objets solides ou liquides incandescents.

Même dans notre bec de gaz, le spectre

était produit par de petites particules solides lumineuses.

Procurons-nous une lampe à alcool ordinaire; la flamme n'est plus éclairante; elle ne donne aucun spectre visible dans notre instrument, mais comme elle est très chaude, elle va nous servir à volatiliser des substances, en d'autres termes à rendre gazeux des corps solides ou liquides.

Projetons donc au milieu de la flamme quelques fragments de sel de cuisine que les chimistes désignent sous le nom de chlorure de sodium. Immédiatement un spectre apparaît, non plus sous forme ,de

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bande, mais sous l'apparence d'une ligne extrêmement étroite. L'aiguille de notre instrument ne donne plus une image étalée. Toutes les couleurs ont disparu, excepté un mince filet lumineux situé dans le jaune. C'est ce qu'on appelle la raie du sodium. Avec un spectroscope plus perfectionné, cette raie se dédoublerait en deux autres très rapprochées.

Maintenant, si, au lieu de projeter un sel de sodium, nous avions introduit dans notre flamme un sel d'une autre substance, nous observerions d'autres raies situées dans des régions différentes. Ainsi, le potassium, base de la potasse que vous connaissez bien, nous eût fourni deux raies principales, l'une dans le rouge, l'autre dans le violet. Le baryum, qui, sous la forme de sel de baryte, entre dans la composition des poudres pour feux d'artifices, nous eût donné une demi-douzaine de raies distribuées dans le jaune et le vert. Les sels de lithine, trop connus des arthritiques, fourniraient une faible raie jaune accompagnée d'une jolie raie rouge, etc. L'hydrogène lui-même donne quatre raies principales caractéristiques correspondant

Dans les spectroscopes puisants, la raie D du sodium est dédoublée en û, et D, (Spectre du bas de la figure).

Dans le haut, ces raies observées au milieu Je l'arc électrique sont encore doubles à leur tour.

à des intervalles sombres dans le spectre solaire.

Vous pensez bien que physiciens et chimistes n'ont pas attendu longtemps pour fixer la position de ces raies qui ne varient pas pour un même corps etqui, parconséquent, suffisent à caractériser une substance. Le jour où cette découverte fut au point, les savants se trouvaient ainsi en possession d'une méthode d'analyse tout à fait nouvelle et qui devait leur rendre les plus précieux services.

Outre que le moyen est expéditif et peu coûteux, aucun autre procédé ne peut rivaliser avec cette aîialyse spect?'ale, au point de vue de la sensibilité. En voici des exemples tout à fait typiques : dans une salle de soixante mètres cubes, pulvérisons une masse d'eau contenant deux milligrammes de sel de cuisine et allumons un bec de gaz, aussitôt la flamme examinée au spectroscope montrera la présence de la raie du sodium.

Dans un coin de la même salle, on a fait détoner une pastille contenant 3 milligrammes de chlorate de sodium pendant qu'à l'aide du spectroscope on observait la flamme d'une lampe placée à l'autre

Roii^e OrrinoéJ;nirTe Vert Bleu

Indioo

Violet

Reproduction du dessin original de Fraunhofer montrant les principales raies

qu'il avait découvertes dans le spectre.

En haut, la courbe de l'intensité lumineuse.

OU SOMMES-NOUS

IBHfl

/.es ra/es afo spectre solaire dans le violet : région des lettres G, H et K.

extrémité de la pièce. Au bout de quelques minutes, la raie du sodium se montra très nette. Le calcul indique que l'air entretenant la combustion de la lampe n'apportait cependant au sein de la flamme que un trois milliardième de gramme de chlorate, pendant chaque seconde; et c'était suffisant pour faire apparaître la raie jaune caractéristique. Cette sensibilité est telle qu'elle ennuie parfois les observateurs inincapables de faire disparaître cette fameuse raie jaune.

On retrouve du sodium partout ; près des côtes où il est entraîné par les vents; toutes les fois qu'on remue des objets, qu'on bat des étoffes, qu'on ferme un livre et qu'on soulève des poussières.

Avant d'écrire ces lignes, ce soir, j'ai refait quelques expériences en commençant par des sels de sodium projetés dans la flamme d'un bec

Bunsen, et en continuant par bon nombre d'autres substances; j'ai eu beau nettoyer les appareils, me laver les mains, toute la nuit la raie du sodium s'est montrée dans l'instrument; elle ne disparaîtra que dans quelques jours.

Le professeur Rowland gravant lui-même ses réseaux qui remplacent le prisme dans les spectrosocpes.

Avec des spectroscopes composés de plusieurs prismes, ces raies que j'ai présentées comme simples apparaissent triples, quadruples, etc. Elles sont d'une telle finesse qu'il est facile de les repérer.

Nous avons vu dans D'où venons-nous?

que le spectre visible du rouge au violet s'étend depuis ^bo jusqu'à 750 trillions de vibrations par seconde, mais le spectre que nous connaissons empiète sur le rouge et sur le violet. C'est dans l'extrême infrarouge que les vibrations sont les plus larges : il en faudrait toutefois 1 25o mises

bout à bout pour couvrir un espace deun millimètre, tandis que dans le violet elles ont moins d'amplitude : il en faudrait 2 5oo pour couvrir la même longueur. A la limite de l'ultraviolet, il y en a 10000 par millimètre!

Ces chiffres n'ont rien de fantaisiste; les spectroscopistes mesurent chaque jour ces petites longueurs d'ondes pour fixer exactement l'emplacement des raies dans le spectre. Ainsi, la lumière jaune présente une raie dont la longueur d'onde est de 5 895 dix millionièmes de millimètre. De même que la distance du Soleil à la

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Terre est l'unité de la longueur employée par les astronomes, le mètre celle dont se servent les arpenteurs, le dix millionième de millimètre est l'unité admise en spectroscopie.

. ( )n ne peut demander plus de précision à une méthode qui s'appuie sur l'emplacement des différentes raies pour fixer la nature d'une substance.

Mais les révélations du spectroscope sont allées plus loin.

Jusqu'à ce moment, nous avons étudié les spectres continus fournis par des solides ou liquides incandescents et les spectres discontinusàraiesbrillantes que donnent des gaz lumineux. L'interposition d'une masse gazeuse obscure entre une vive lumière et notre spectroscope va nous fournir un autre genre de

de phénomènes, connu sous le nom de renversement des raies.

Les protubérances solaires nous disent nettement que nous avons affaire à des masses d'hydrogène illuminées. Certaines raies apparaissent dans l'instrument aux mêmes endroits, le reste du spectre est sombre et sans couleur. Qu'arriverait-il si nous examinions ces masses hydrogénées passant devant un corps fortement éclairé, un bain de fonte en fusion, je suppose?

L'auteur examinant les protubérance:, solaires au spectroscope.

Toutes les raies brillantes seraient remplacées par des raies noires occupant la même position, et leurs intervalles seraient colorés. Or, c'est précisément ce que nous voyons à la surface du soleil.

Celui-ci étant entouré d'une atmosphère assez épaisse, les gaz se laissent traverser par la lumière de l'astre, mais ils en interceptent une partie au passage, si bien que tous produisent des raies noires répondant à leurs natures différentes.

Ces raies obscures dans le spectre solaire furent découvertes par Wollaston en 1802, mais ce ne fut qu'en 1814 seulement qu'un opticien bavarois, Fraunhofer, en découvrit l'interprétation.

Son travail ne se borna pas à cette découverte : ce fut ce mêmephysicien qui classa les raies et les distribua dans le spectre suivant leur position. Nous avons de lui un dessin qui contient jusqu'à 576 raies spectrales!

A mesure que l'optique se perfectionnait, on s'aperçut que Fraunhofer n'avait pas tout noté. Angstrom gradua le spectre et détermina la situation de près de 1000 raies! Thollon porta ce nombre à plus de 3 000 dans la partie inférieure, c'est-à-dire vers l'extrémité rouge. Plus tard le chanoine

Spée continua son travail, mais tous furent distancés par Rowland, l'inventeur du spectroscope à réseau, qui parvint à noter la position exacte de 20000 raies! On aura une idée approximative d'un tel travail lorsque nous aurons ajouté que ces 20000 raies exigent pour leur identification un dessin qui n'a pas moins de i3 mètres de longueur!

Evidemment, notre spectroscope simplifié ne peut nous faire même entrevoir la complexité de cette science nouvelle dont les applications fécondes ont déjà trans-

formé notre connaissance de l'univers.

Néanmoins, il nous a servi à comprendre le principe sur lequel repose la spectroscopie. Grâce à lui, nous entrevoyons dès maintenant la possibilité de pénétrer plus avant dans la connaissance des mondes éloignés et nous sommes à même d'apprécier ces belles théories qui ont permis à l'astronome d'analyser les substances multiples brûlant dans les étoiles et celles moins nombreuses qui s'agglomèrent lentement au sein des pâles nébulosités où se forment les mondes.