CHAPITRE III

Coaleurs de la lumière polarisée.

459. Teintes colorées des lames parallèles à l’axe. — j Un faisceau de lumière blanche polarisée se colore des plus vives nuances toutes les fois qu’il traverse , sous certaines conditions, une lame de substance biréfringente taillée parallèlement à l’axe.

Pour étudier ces phénomènes de coloration qui sont si remarquables, nous emploierons de préférence l’appareil de M. Noreraberg 308): la lumière des nuées ou celle d’une lampe est reçue sur la glace non étaraée g, où elle se polarise ; réfléchie vers le miroir m elle est renvoyée par celui-ci pour se propager en suivant l’axe de l’appareil après avoir traversé la première glace g elle-méme. Ce faisceau polarisé est ensuite observé avec un analyseur quelconque, c’est-àdire avec une seconde glace mobile q, ou avec un verre noir fixe b incliné sous l’angle de polarisation, ou avec l’analyseur c de M, Delezenne (qui ressemble au précédent, mais qui ramène le rayon dans l’axe par une réfleclion totale), ou enfin avec une pile de glaces s , une tourmaline r, ou un prisme biréfringent achromatisé e. Toutes ces pièces ont une monture qui s’adapte dans l’anneau s, où elles peuvent tourner, et chacune d’elles porte un repère qui marque sa position sur la circonféience divisée de cet anneau. En tse trouve un autre anneau pareillement divisé , sur lequel s’adapte la monture d’un verre parallèle v, qui peut s’incliner à volonté sur le rayon polarisé ou lui être perpendiculaire; c’est sur le support V que l’on dispose les lames que l’on veut soumettre à l’expérience : dans quelques cas, cependani, il est nécessaire de les mettre directement sur le miroir m.

CHAJ>. ni. — COULEURS DE LA, LUMIÈRE POLARISÉE. 381

Voici maintenant les phénomènes que l’on observe , en prenant pour analyseur le prisme biréfringent, et en mettant sur le support une lame de cristal de roche dont les deux faces soient parallèles entre elles et parallèles à l’axe, ît dont 1 épaisseur soit au dessous de 0,45 de millimètre.

1® La section principale du prisme étant fixée dans le dan primitif de polarisation, pendapt que la lame tourne iur son support, en restant perpendiculaire au rayon polarisé, m ne voit qu’une seule image blanche dans quatre postions: image ordinaire quand la section principale de la lame oïncide avec celle du prisme, image extraordinaire quand lie lui devient perpendiculaire; dans toutes les autres postions, il y a deux images, toujours colorées des mêmes uances et toujours exactement complémentaires , car elles onnent du blanc parfait dans la portion où elles se superpoînt {figure 324) ; ces deux images prennent à la fois leur lus vif éclat de coloration quand la section principale de la me fait avec celle du prisme des angles de ^ ou ~

uadrans.

2® Si la section principale du prisme est perpendiculaire au an primilit de polarisation, on observe des phénomènes lalogues : seulement, 1 image ordinaire prend la place de mage extraordinaire, et vice versâ.

3o Quand la section principale du prisme n’est ni parallèle i perpendiculaire au plan de polarisation primitive, on obrve encore les mômes phénomènes , savoir ; une image nulle 1 autre blanche, quand les deux sections principales du isme et de la lame sont parallèles ou perpendiculaires ene elles; maximum d’éclat dans les couleurs, quand les secans font un angle mesuré par un nombre impair de demiladrans; et toujours les mêmes nuances, plus ou moins afiblies, dans toutes les positions intermédiaires.

Les lames de cristal de roche, plus épaisses qu’un demiillimètre environ, ne donnent plus que des teintes très afiblies; mais toutes les lames plus ou moins minces donnent

382 UVRE VI. — OPTIQÜE.

des nuances différentes, et qui sont, en général, d’autant plus vives que l’épaisseur est moindre. En étudiant les franges diffractées et les anneaux colorés, nous avons vu qu’il y a, pour chaque couleur simple, des franges ou des anneaux du premier ordre , du second ordre , etc. , auxquels correspondent dans la lumière blanche des teintes composées différentes ; ce qui donne des rouges de différons ordres, des orangés de différents ordres, etc. Or, en étudiant les teintes des lames cristallisées, de même substance et d’épaisseur variable, M. Biot a reconnu que ces mêmes périodes se reproduisent, c’est-à-dire, qu’en graduant convenablement les épaisseurs, on peut former une série de lames qui donnent,' par exemple , la première , le rouge du premier ordre ; la deuxième, le rouge du second ordre ; la troisième , le rouge' du troisième ordre, etc. ; et, en comparant ces épaisseurs diverses, M. Biot s’est assuré qu’elles suivent la série des nombres naturels 1, 2, 3, 4, etc. Au moyen de cette loi simple et remarquable, il suffit donc de connaître à quelle épaisseur absolue se forme, dans une substance cristalline, une teinU bien définie , pour assigner quelle teinte sera produite pai une autre épaisseur quelconque, ou quelle épaisseur il faudrait pour produire telle îutre teinte donnée.

Les cristaux à un axe peuvent à cet égard offrir de trèsgrandes différences, car, M. Biot trouve, par exemple qu’une lame de chaux carbonatée parallèle à l’axe devrai! être 18 fois plus mince qu’une lame de cristal de roche aussi parallèle à l’axe , pour donner la même teinte. C’es pourquoi il est à peu près iiMpossible d'étudier ces phéno mènes dans la chaux carbonatôe.

460. Théorie de Fresnel sur les couleurs des lames cris tallisèes. Soit pp' le plan primitif de polarisation du fais ceau incident {fig. 309) , H' la section principale de la lam cristallisée qu’il traverse, a l’angle pcl^ mm' une per peudiculaire à II' , rr' la section principale du prisme biréfringent, b l’angle rcp,eldd' une perpebidiculaire à rr'