CHAPITRE II

Phdneiiifiies génémi et lois généralet de la p*1ariMli#ii.

447. PolarUaHùH par réfiecHtmê, — Lorsqu^un pinceau de lumière a été réfléchi sur une plaque de verre en faisant avec la surface un angle de 85« 35\ on dit qu^il est polarisé f parce qu*il présente alors des propriétés ^ngulières que Ton n^observe pas dans la lumière naturelle. Voici celles de ces propriétés que nous prendrons pour caractéristiques :

V* Il ne donne qu^niM seuls image en passant-au travers d*un prisme biréfringent, quand la section principale de ce prisme est parallèle ou perpendiculAÎre au plan de réflection , tandis qu^ll donne deux images plus ou moins intenses dans toutes les autres Imitions ;

, ^ Il n^éprouve aucune réflection en tombant sur une seconde lame de verre, sous le même angle de 55*" 95' , quand le plan d'incidence sur cette seconde lame est perpendiculaire au plan d'incidence sur la première , tandis quUl se réfléchit partiellement dans d'autres Rlans et sous d'autres incidences.

5« Il s'éieini en tombant perpendiculairement sur une plaque de tourmaline dont l'axe est parallèle au plan de réflection , tandis qu'il se transmet avec une intensité croissante à mesure que l'axe de la tourmaline approche d'être perpendiculaire au plan de réflection.

Pour démontrer ces vérités par Texpérience, on peut employer l'appareil qui est représenté dans la fig. 775 : i tube de cuivre semblable à un tuyau de lunette ; d dia-

phragme; g réflecteur de verre noir (quand on veut le rendre fixe , on Tarrèle dans une position telle qœ l'axe dn tube lasse avec lui un angle de SÔ*" S50; p, q^ r , a , un prisme biréft'ingent, une glace, une toanaaline, et une pile de glace : les montures de chaciâM de ces pièces sont terminées par un anneau is «pii s'sdsple sur l'extrémité divisée du tube principal, où eUetoms librement; cet anneau portant un repère qui parcourt la division, il est facile de' constater quelle est la positioB angulaire de U pièce mobile par rapport au plao ée réflection sur la glace g.

Le tube t étant disposé convenablement pour que h lumière du ciel ou la lumière blanche des nuées tenUie sur le réflecteur ^, Il est évident, d'après ce que nooi avons dit, que le faisceau réfléchi suivant l'axe datalte fait un angle de 55<> 25' avec la surface réfléchissaok; alors, en l'observant avec le prisme p, on voit, ea général, deux images de ce faisceau, ou plutôt de Vwmture du diaphragme <f; mais« en faisant tourner dW circonférence entière le prisme et sa monture, ilôt facile de constater que Vimageesisitnpie, pour qaalre positions du prisme ; savoir : quand sa seclioo prioeipale est parallèle au plan de réflection , ou quaaé cfie lui est perpendiculaire.

En substituant au prisme la glace g, et en observant l'image du diaphragme d qu'elle réfléchit^ on voit que cette image s'éteint quand l'incidence sur cettie seconde glace est aussi de S6« 35' avec sa surface et qu'enmèBe temps le plan d'incidence est perpendiculaire aa premier plan d'incidence sur la glace g : dans toute aolre position l'image réfléchie prend un éclat plus ou laoini vif, qui s'affaiblit graduellement à mesure qu'on approche de celle que nous venons de définir.

Enfin , si à la glace g on substitue la toumaiiae r, on voit que l'image du diaphragme d est très-briUanle quand l'axe de la tourmaline est perpendiculaire ao plan de réflection, qu'elle s'affaiblit peu à peu quand on s'écarte de cette position, et qu'elle s'éteint complètement quand l'axe de la tourmaline est parallèle as plan de réflection.

Telles sont les propriétés caractéristiques des rsyoBi polarisés : l'une quelconque de ces trois propriétés entraîne essentiellement les deux autres. Ainsi, pour reconnaître si un rayon est polarisé , nous pourrons nous contenter désormais de l'observer avec la plaqne de tourmaline ou avec le prisme biréfringent.

On est convenu d'appeler plan de polarisaHon'^i plan suivant lequel a été réfléchie la lumière qm k trouve polarisée par réflection ; mab» comme 00 poa^ rait avoir à étudier un rayon polarisé dont on ne connaîtrait pas l'origine, il a été nécessaire, tout en coolt^ vaut cette définition , d'en faire une autre équlYalenle, ou plutôt d'indiquer un autre caractère pour recoooaltre le plan de polarisation ; et la plaque de tourmaline est très-commode pour cet usage : quand un rayon s'éteint en traversant la tourmaline , son plan de polarisation est parallèle à l'axe de la plaque : quand, ai

CHAP. II. — PHÉNOMËiNES ET LOIS DE LA POLARISATION.

<oplr4ire, un rayon a son mQxKnum d*in(ensi(é en Ira- TerMDt la tourmaline « ion plan de polarisation est perpendiculaire k Taxe de la plaque.

I^ expériences que nous venons de faire avec la lumière des nuées peuvent êlre faites avec une lumière quelconque artificielle ou naturelle; il est même facile aussi de le» faire dans la chambre noire avec lalumiôre •claire ; alors , on projette les images sur un tableau éloigoé : dans ce cas, les expériences deviennent un |>eu plu^ faciles, en se servant du trait de lumière horizontal réfléchi par un hélîoslat ou par un porte-lumière, et tn iiil)Stituaot à la première glace g ou un prisme biréfl'ingent, ou une tourmaline, ou une pile de glace a, comme nous Tindiquerons tout h Tbeure.

La découverte de la polarisation , dont nous venons de 4oQner une première idée , a été faite par Malus en 1810 ; Jusque-là personne n*avait soupçonné que la réflectlon pût imprimer à la lumière des caractères particuliers. S*il suffisait d*une prodigieuse sagacité pour découvrir et analyser des propriétés si nouvelles et si extraordinaires , il fallait certainement un génie bien pénétrant pour développer ces propriétés, comme le fi( Ifalu^ et pour montrer aux physiciens qu^elle» ouvraient en optique une carrière immense par son étendue et par •a richesse.

A répoque de cette découverte, le système de Ternis- $ioo était complètement dominant; on ne voyait en optique que des molécules lumineuses douées de divers aceèa et de diverses propriétés ; toutes «ces molécules éprouvant simultanément les mêmes effets lorsqu'elles avalent été réfléchies sur le verre sous un certain angle, on supposait qu'elles étaient toutes foiintéeade la même pianière, et qu'en conséquence elles avaient des axes de rotation et des pôlei autour desquels leurs mouvements pouvaient s'accomplir sous certaines influences. De là, le mot de polartêoifan, qui indiquait que les pôles étaient dirigés ou arrangés de la même manière pour toutes les molécules.

448. Polarisation par simple réfraction, — La lumière naturelle se polarise en traversant sous certaines conditions une série de plaques de verre à faces paralièlet, et son plan de polarisation est alors perpendiculaire au plan d'émergence. Pour le démontrer on fait une pile de plaques, a, en disposant parallèlement entre elles quatre'ou cinq plaques de glace, que l'on substitue au réflecteur g ; alors , si Ton soumet à l'épreuve le pinceau transmis par cet appareil , en l'observant par l^un des trois moyens indiqués précédemment, il est facile de reconnaître qu'il est polarisé quand il pénètre dans les glaces en faisant avec leurs surfaces un angle de 88* W^ et, comme il a son maximum d'intensité quand Taxe de la tourmaline est parallèle au plan d'émergence, on en conclut que le plan de polarisation est perptndioalaire à es plan* Si la lumière est très-vive, elle D*est pas complètement polarisée, et il faut alors employer dans la pile un plus grand nombre de glaces.

Les autres corps transparents et non cristallisés pré-

sentent des phénomènes analogues : seulttmeiH , pour obtenir le maximifm de polarisation, il faut que Tinci-* dence varie avec la nature de la substance.

449. Folarisaitan par double réfraction. ^ Les deux faisceaux ordinaire et extraordinaire que donne la lumière naturelle en traversant la section principale d'un cristal sont l'un et l'autre polarisés : le premier dans le plan d'émergence, et le second perpendiculaire* ment à ce plan.

Pour le démontrer, on substitue au réflecteur g (fig* 775), un prisme biréfringent, et l'on observe la lumière transmise avec l'un des appareils ou analyseurs^ p^Ç^r: si l'on se sert, par exemple, de la tourmaline, on reconnaît facilement que rimage ordinaire (celle qui est dans l'axe et non déviée ) acquiert son maximum d'Inteiuûté quand l'axe de la tourmaline est perpendiculaire à la section principale du prisme , et qu'elle s'éteint au contraire quand l'axe de la tourmaline est dans la section principale elle-même ; l'image extraordinaire ( celle qui est hors de l'axe et déviée } présente des phénomènes exactement inverses : c'est un moyen de distinguer Timage ordinaire de l'image ex^ traordinaire.

450. Potarisf^on par réflection irrégulière. — Lorsqu'une surface quelconque est éclairée par une vive lumière, les rayons irrégulièrement réfléchis qu'elle renvoie dans tous lea sens se trouvent partiellement polarisés dans uq plan perpendiculaire au plan d'émergenot. Pour s'en assurer, U suffit de faire tomber dans la chambre noire un trait de lumière solaire sur une surface plus ou moins polici et de regarder cette surface avec une plaque de tourmaline que l'on fait tourner dana son plan pour rendre l'axe tantôt parallèle tantôt perpendiculaire au plan d*émergence des rayons : dans le premier cas, l'éclat de la surface sera très-sensiblement plus vif que dans le second ; ce qui prouve que la lumière est polarisée , comme nous l'avons dit, mais qu'elle n'est polarisée qu*en partie.

450 bis. Polarisation de la lumière atmosphérique. — Il résulte de tout ce qui précède que la lumière n'est presque Jamais réfléchie ou réfractée sans être plus ou moins polarisée; on peut s'attendre par conséquent à reconnaître une polarisation plus ou moins complète dans la lumière atmosphérique ; c'est ce qui arrive en effet, surtout quand le ciel est serein, et, pour s'en assurer, il suffit de regarder les différents points du ciel avec une tourmaline que l'on fait tourner dans son plan : lorsque l'image qu'on aperçoit a le même éclat dans toutes les positions de l'axe, il n'y a pas de polarisation ^ mais si» dans deux positions rectangulaires, il y a une différence d'éclat, la lumière qui vient de celle région du ciel est plus ou moins polarisée, et le plan de polarisation est perpendiculaire à l'axe de la tourmaline, au moment où elle donne limage la plus sombre.

451. Loi de Af, Brewster sur l'angle de polarisation, — L'ani(le sous lequel les diverses surfaces réflé-