I" MANIÈRE D’OPÉRER DANS LA DÉTERMINATION DES INDICES
2° DE l’influence DE LA TEMPÉRATURE SUR LES INDICES DE RÉFRACTION.
implication* îles indices de réfraction à la chimie et à la pharmacie.
ET
lliNlorli|uc-
La réfraction est la déviation qu’éprouvent les rayons lumineux quand ils passent obliquement d’un milieu dans un autre.
La réfraction est soumise aux deux lois suivantes :
1° Le plan de réfraction coïncide toujours avec le plan d’incidence;
2° Le sinus de l’angle d’incidence et le sinus de l’angle de réfraction sont toujours dans un rapport constant pour deux mêmes milieux.
Le phénomène de la réfraction et la première des lois qui le régissent étaient connus des anciens ; mais la loi relative à la constance des sinus d’incidence et d’émergence fut découverte par Descartes qui y fut conduit par des considérations purement théoriques. Ce physicien fit connaître cette loi et les expériences qui la confirment dans sa Diopirùine
publiée en 1657. Cependant beaucoup de savants étrangers attribuèrent l’honneur de cette découverte au géomètre hollandais Willebrod Suellius, mort en 1626. Mais Suellius n’ayant pas rendu public son travail sur la réfraction, et son manuscrit n’ayant été publié qu’après la Doptrique, c’est à juste titre que cette loi porte le nom des Descartes.
En astronomie, on entend par réfraction, l’élévation angulaire apparente des corps célestes au-dessus de leurs positions vraies, parce que cette élévation provient de la réfraction éprouvée par les rayons lumineux quand ils traversent l’atmosphère terrestre.
L’existence de la réfraction astronomique fut constatée par les astronomes de l’école d’Alexandrie, mais ils n’en connaissaient ni la valeur exacte ni les lois. Ptolomée, dans son Optique, remarque que, par la réfraction, les étoiles semblent relevées par le zénith, et que cette élévation est d’autant plus considérable que les astres sont davantage vers l’horizon. Mais c’est Walter qui le premier, vers 1515, chercha à évaluer les effets de la réfraction près de l’horizon. Bientôt après, sur la fin du xvi" siècle, Ticho-Brahé construisit une table de réfraction d’après ses propres observations. Ce dernier estimait la réfraction horizontale à 34', ce qui est peu éloigné de la vérité, car elle est en réalité de 33' 46". Mais il supposait que cette réfraction s’évanouissait à la hauteur de 45°, bien qu’elle soit encore de 58".
Le rapport des sinus d’incidence et d’émergence étant constant pour deux mômes milieux, on nomme ce rapport indice de réfraction.
On établit généralement l’indice de réfraction d’une substance en observant la déviation d’un rayon lumineux qui passe de l’air dans cette substance. L’indice est dit absolu,
lorsque l’on fait passer un rayon lumineux du vide dans la substance.
On appelle puissance réfraclive d’un corps, le carré de son indice de réfraction moins l’unité ou n 2 —1. Cette formule se lie à l’explication du phénomène de la! réfraction dans le système de l’émission et dans celui des ondulations. La puissance réfractive est dite relative ou absolue, selon que l’indice de réfraction a été déterminé en faisant passer le rayon lumineux d’une substance dans une autre, ou du vide dans une substance ni— 1 étant la puissance réfractive absolue de A et n\— 1, celle de B, on peut avoir la puissance réfractive relative de A par rapport à B au moyen de la formule
Le pouvoir réfringent d’un corps est le quotient de sa puissance réfractive par sa densité ou -— j— . Connaissant
les pouvoirs réfringents absolus de A et de B, pour avoir celui de A par rapport à B, il suffit de diviser le premier par le second, ce qui est représenté par le rapport
Lorsqu’une substance se dilate, son indice de réfraction change, mais son pouvoir réfringent reste constamment le môme, à cette condition, cependant, que la substance ne passera pas à l’état, gazeux; car alors, selon MM. Arago,
Petit et Dulong, le pouvoir réfringent devient beaucoup moins fort.
Déviation minimum. Si par une ouverture pratiquée dans le volet d’une chambre obscure on fait passer un pinceau de lumière, on remarque qu’il va suivant une ligne droite se projeter en un point A. Mais si l’on vient à placer nn prisme vertical entre l’ouverture du volet et l’écran, le rayon lumineux est dévié vers la base du prisme, et va se projeter à une certaine distance du point A. Si alors on tourne peu à peu le prisme de telle façon que l’angle d’incidence diminue, on observe que le point lumineux se rapproche du point A. A un certain moment, si l’on continue à tourner le prisme dans le même sens, le disque lumineux rétrogradera en s’éloignant du point A. Il existe donc une déviation plus petite que toute autre ; et par le calcul, on prouve que cette déviation minimum a lieu lorsque les angles d’incidence et d’émergence sont égaux ou, ce qui revient au même, quand le rayon II' fait un triangle isocèle ISI' avec les côtés du
prisme, ou enfin quand l’angle de réfraction est |, g étant
l’angle réfringent du prisme. En effet, le triangle Sll' étant isocèle, | est complément de SU' lequel est lui-même complément de l’angle de réfraction correspondant. Par conséquent, si l’on désigne par d l’angle de déviation minimum, par a l’angle d’incidence et par g l’angle réfringent du prisme, on trouve
En effet, menant par le point c les lignes CB et CB' parallèles à SA et SA' on a
d — 180 — L'CB —g— BCO ;
mais
B'CO = L'CB — LIA = 90 — a, d— 180 — i80-|-2a — g, ou
d’où l’on tire
En représentant par n l’indice de réfraction d’une substance on a
Mais comme dans la position de déviation minimum on se
trouve avoir
il suffit de remplacer sin a et sin b par leurs valeurs, et l'on a
sin t+J
Cette formule est très-importante, car elle permet de déterminer les indices de réfraction par la simple observation de la déviation minimum, l’angle réfringent du prisme étant connu.
Recherche des indices de réfraction. On doit à Newton un procédé extrêmement simple pour mesurer les indices de réfraction. Quand il s’agit d’un corps solide transparent, on le taille en forme de prisme dont on mesure l’angle réfringent au moyen du goniomètre, puis on fait traverser ce prisme par un rayon lumineux et l’on mesure l’angle de déviation minimum sur un limbe gradué; on possède alors toutes les données nécessaires pour établir l’indice au moyen de la formule
Lorsqu’on veut chercher l'indice de réfraction d’un liquide ou d’un gai, on introduit le fluide dans un prisme de
verre creux terminé par des faces parallèles, et l’on procède comme pour les solides.
Pour établir l’indice de réfraction d’un corps opaque, Wollaston a indiqué un procédé basé sur la détermination de i’angle-limite.
On peut encore, pour arriver à ce but, mettre à profit la découverte de Brewster. Ce savant a trouvé que lorsqu’une substance réfléchit un rayon de lumière sous son angle de polarisation, le rayon réfléchi est perpendiculaire au rayon réfracté. On prouve alors par le calcul que l’indice de réfraction de cette substance est égal à la tangente de l’angle du rayon incident avec la normale ; ce qu’on exprime par la forihul c
Par conséquent n est aussi égal à la colangente de l’angle compris outre le rayon lumineux et la surface réfléchissante.
Au moyen de cet ingénieux procédé, il suffit donc, pour déterminer l’indice de réfraction d’un corps opaque, de rechercher son angle de polarisation et d’appliquer la formule bien simple
ReclierclteN «tir les Indices de réfraction.
