LIVRE VI. —OPTIQUE

Ce second point pouvait paraître tout à fait hypothétifine; aussi Fresnel a-t-i1 mis tous $e$ soins à le démontrer d*une manière directe , et il y est parvenu par nne expérience décisive dont nous allons rendre compte.

Double réftaeiion du criiial de roche dans le sens de son ose. — Le cylindre ahcd (fig, 788 ) est composé de 3 prismes de cristal de roche travaillés séparément, et ensuite ajustés avec beaucoup de soin. Celui du milieu a s 6 a son angle , au sommet #, de 159*; il est tiré d'une aiguille de quartx qui fait , par exemple, tourner le plan de droite à gauche , et ses deux faces latérales asetêb sont également inclinées sur Taxe. Les deux prismes extrêmes da$eicb$ sont tirés d*une aiguille de quariz qui fait tourner le plan en sens contraire , c'est-à-dire de gauche à droite ; ils ont leurs tactiadeiob exactement perpendiculaires à Taxé , et leurs faces a $ et b $ convenablement inclinées pour que les axes optiques des trois prismes se trouvent dans la ménre direction. Maintenant , si Ton foit passer dans cette direction un rayon polarisé , on reconnaît quMl se divise en deux , et donne , après son émergence , denx rayons divergents. Donc, le cristal de roche exerce une double réfraction dans le sens de son axe, et cette double réfraction ne ressemble en rien à celle qui se fait à Tordinaire dans le quartx et dans les.autres cristaux^ car, les deux faisceaux émergents ne donnent ni l*un ni Tautre aucune trace apparente de polarisation : du moins, chacun d*eux donne toujours deux images blanches et également intenses, lorsqu'on les analyse avec le prisme biréfringent.

Ce phénomène remarquable est la preuve directe que les faisceaux polarisés circulairement en sens contraire ne se propagent pas avec la même vitesse en suivant Taxe du cristal de roche, et que celui des deux qui va le plus vite dans les deux prismes extrêmes va le plus lentement dans le prisme du milieu. En effet, considérons le faisceau polarisé qui se présente en ad comme composé de deux faisceaux polarisés circulairement en sens contraire et d'accord entre eux. S'ils prennent des vitesses di£Férentes en traversant le prisme a <f a , ils éprouveront des réfractions différentes au passage de ad 8 dans a$b,ei d'autant plus différentes qu'ils doivent ici changer de rôle, le plus lent devenant le plus rapide, et vi'ce veraâ. Les voilà donc divisés dans tout le trajet de a s b, et, au passage de ce prisme dans le dernier 9 cnb, ils se divisent encore davantage, puisque le plus rapide redevient le plus lent, et vice versa. Les deux faisceaux émergents ne sont donc autre chose que les deux faisceaux polarisés circulairement en sens contraire qui composaient le faisceau polarisé incident, et qui ont été séparés par l'inégale vitesse qu'ils ont dû prendre dans tes prismes opposés de quartz.

Nous allons en trouver une nouvelle preuve dans une autre expérience que l'on doit encore à l'inépuisable sagacité de Fresnel.

Polarisation et dépolarisation produites par des réflections totales successives, --abc d (fig. 789) est

un parallélipipède de verre dont les angles aigis loat de 54^ environ, et les angles obtus par conséiiiiait de 126*. Vn faisceau polarisé, entrant perpendicolair^ ment par la face cb, éprouve deux réflections totales en p et en a sous l'angle de 54* environ , et s'en va rc^ sortir perpendiculairement par la taee ad» SI le pba de polarisation de ce faisceau fait un angle de 4S* avec le plan de la double réflection , l'on trouve qv'aprts l'émergence il y a en apparence dépolarisation eonplète , c'est-à-dire que le faisceau analysé avec le pritae biréfringent donne dans tous les sens deux iaugesblsaches et d'égale intensité.

Cependant, la dépolarisation n'est qu'apparente; ce faisceau n'est pas véritablement un fSaisceau natorel, il en diffère par deux caractères essentiels :

1* Il reprend sa polarisation dans un plan nniqne lorsqu'on lui fait subir deux nouvelles réflections totales sous le même angle , dans un second parallélipipède semblable au premier, quelle que soit la directioado second plan de réflection par rapport au premier. Si les deux plans coïncident , le nouveau plan de poiarisation coïncide avec le premier;

9* En traversant des lames cristallisées , il développe des teintes ayant d'autres caractères et soumises à d'antres lois que celles qui sont données par la lunyère aaturelle.

Enfin, le foisceau dont il s'agit e$i polarisé drcaki' rement; il est indiqué à l'un des faisceaux que noit avons obtenus dans l'expérience précédente avec le triple de quartz. Pour prouver celte identité , if suffit de soumettre à la double réflection, dans le parallélipipède de verre , les deux faisceaux qui émergent do triple prisme. Chacun d'eux donne alors un faisceau polarité; mais pour Tun le plan de polarisation tsAi A^'^àdmils du plan de réflection, et pour l'autre 45"* à gauche. Ce qui montre bien qu'ils sont polarisés circulaâeiiartet en sens contraire.

466. Polarisation circulaire des rqyvns obHquss, — Dans ce qui précède, nous n'avons^ considéré que les rayons qui traversent le cristal dans le sens de Paie; mais, lorsqu'on dispose les expériences pour reeefoiri la fois les rayons perpendiculaires et les rayons obliques, en procédant exactement comme dans l'observation des anneaux que présentent les cristaux à un axe ou à deux axes, on voit aussi dans le cristal de roche, soit à la lumière des nuées soit à la lumière solaire, de beaux systèmes d'anneaux très-vifè et très-dévdoppés : seulement, la croix noire a disparu an centre, elle est remplacée par le cercle coloré qui résulte de la polarisation circulaire; on remarque même que la croix noire qui coupe les premiers anneaux est bien moins carsctérisée, ce qui indique qu'il y a là encore une influence de la polarisation circulaire ou plutôt elliptiqiie, comme M. Airy l'a en effet démontré (Trans. de Cambridge, 1832). Cependant, il reste d'intéressantes ob«e^ vations à faire pour lier théoriquement tous ces phéoomènes de coloration.

CHAP. m. — COULEUR DE LA LUMIÈRE POLARISÉE.

M. Airy a |iareillenent fait voir que, si l^on superpose éen plaques de mèoie teinte et de même épaisseur, doot rime toimie è droite et Tautre à gauche, les effets ne •ont pat détruits en totalité, mais paHiellement, ce qui donne naissance è des apirea d*une forme particulière (flg. StMQ. M. Noremberg avait aussi observé ces spires, et son appareil les produit d*une manière remarquable snrec un $eul cristal posé sur le miroir m, lorsqu^on prétente au-dessus du cristal une loupe à une distance à peu près égale à sa distance fécale. Dans ce cas, les autres résultent de Tinterférence des rayons qui ont traversé le cristal une première fois avant d'arriver au miroir, et ceux qui le traversent une seconde fbis après la réiection, et qui se comportent par conséquent comme si le cristal tournait en sens contraire.

467. PdariêoHon circulaire dan$le$ liquides et lee cas, — Le crislal de rocbe est la seule substance solide où l'on ait observé la polarisation circulaire; mais M. Kot a découvert cette propriété dans divers fluides, et, en Tétudiant, il est parvenu à des résultats qui méritent toute Tattention des physiciens et des chimistes.

Nous ne pouvons indiquer ici que très-sommairement lea plus Importants de ces résultats.

Les substances qui tournent de droite à gauche sont : la térébenthine, l'eeeence de laurier, la gamme arabique et Vinûline, Celles qui tournent de gauche à droite sont : Pestence de citron, le eirop de sucre, la eoluUon alcoolique de camphre, la dexlrine et Vadde tartrique.

Pour observer sur ces diverses substances la coloration de la lumière polarisée ou la rotation du plan de polarisation, il suffit d'en remplir un tube plus ou moins long représenté dans la figure 799 bis, et de disposer ce tube sur Tappareil de Noremberg {ftg. 779), en procédant comme avec le cristal de rocbe; le tube peut avoir depuis 1 décimètre Jusqu'à 5 ou 6 décimètres. Pour les vapeurs, comme celle d'essence de térébenthine, dans laquelle M. Biot a reconnu les mêmes propriétés que dans l'essence elle-même, il faut employer une autre disposition, car la longueur des tubes doit être à peu près en raison inverse dei densités de la vapeur et du liquide lui-même. Le plus efficace de ces liquides est à peu près (rente ou quarante fois moins efficace que le cristal de roche. Ainsi, pour une épaisseur de 1 millimètre, le siro|> concentré, qui est le plus efficace, n'imprime au rouge extrême qu'une rotation d'environ Z(y,

Ici, comme dans le quartz, la rotation augmente en général avec réft>angibilité et en raison inverse du carré de la longueur des ondulations : cependant, il y a des exceptions à cette loi, particulièrement pour i*acide tartrique dissous dans l'eau qui imprime la plus grande rotation aux rayons verts et la moindre aux rayons violets, et qui retombe cependant dans la loi générale éèe qu'il se combine avec Tammoniaque, la gludne ou Taeide borique. Il fant voir dans les différents mémoires de M. Biot toutes les propriétés qu'il a constatées à cet égard, et le parti qu'il en a su tirer pour étudier les ar-

POUILLBT, — illM. DB fBTSiQUX.

rangements des atomes, soit pendant l'acte de leurs combinaisons chimiques, soit quand les combinaisons sont accomplies.

468. Polarisation circulaire produite par la réflec^ tùm sur les surfaces métalliques poUes.-^U. Brewster a reconnu que si l'on fait tomber sous une certaine incidence, sur deux lames métalliques parallèles, un rayon polarisé de telle sorte que le plan de polarisation fasse 45« avec le plan de réflection, ce rayon est polarisé circulairement après un nombre impair de réflections, et qu'au contraire, il est polarisé dans le plan primitif si le nombre des réflections est pair. L'angle d'incidence varie dans les différents métaux, mais il reste compris entre 70* et 78«.

409. Divers phénomènes de polarisation qui se produisent dans les cristaus superposés, dans les cris* taux colorés, dans le verre trempé, chauffé ou com^ primé, etc. — Nous réunirons sous ce titre divers phénomènes dont la cause générale peut être indiquée , mais qui semblent, par leur complication, échapper k des mesures précises, et par conséquent k une analyse théorique asseï simple et assez complète pour qu'il soit possible de l'entreprendre ici.

Lorsqu'on place entre deux tourmalines un cristal perpendiculaire à Taxe, deux lames croisées de cristal de roche donnant des bandes, les anneaux du crislal perpendiculaire sont altérés d'une manière remarquable et qui varie avec l'inclinaison du système croisé : nous avons essayé de reproduire ces apparences dans la figure 807. L'effet n'est pas symétrique, et l*on en peut threr des moyens utiles pour reconnaître la direction da second axe quand on connaît le premier. M. Delezenne a fait beaucoup d'expériences intéressantes sur ce sujet {Société de Lille). Au lieu de faire l'expérience comme nous venons de l'indiquer, on peut les faire avec l*appareil de la figure 786, en mettant le système croisé près de la plaque perpendiculaire retenue dans la pince; on peut la faire encore à la lumière solaire avec l'appareil de la figure 785.

En substituant au système croisé une plaque donnant elle-même des anneaux, l'on peut obtenir encore des résultats analogues : c'est-à-dire déformation des anneaux; déplacement des couleurs; nouvelles bandes brillantes, tantôt circulaires, tantôt bizarrement contournées autour de l'axe unique ou du système des axes.

Cristaux colorés. » M. Babinet a remarqué que les cristaux colorés positif^ laissent passer avec plus d*abondance la lumière polarisée dans un plan parallèle à Taxe ou au plan des axes, tandis que les cristaux négatifs laissent passer en plus grande abondance la lumière polarisée dans un plan perpendiculaire à l'axe ou au plan des axes; ainsi la tourmaline, qui est négative, absorbe complètement l'image ordinaire quand elle est assez colorée et assez épaisse, tandis que le quartz, qui est positif, absorbe l'image extraordinaire lorsqu*il est suffisamment enfumé.

Il y a des cristaux qui sont doués du dichroUme,

UVRE VK — OPTIQUE.

c'ftl-â-dir« (|iti ëotinent 9 couleurt Ioriqu*oii Irt re« girde dan« det 8«m difféf«n(t. Ainsi la dlebrollô att Jaune brun ou d*un beau bleu, «uivant qu*ellt tat talllte perpendiculairament ou parallèlevanf A Taxa : Thydroehlorale de potatae et de palladium eat au oonCralrt rouffe ou verl dant laa mliMt •irconitanaaa.

f^êrrti trompés. -^ Ba piaf ah( «nr le auppori • da Tapparfil (jÊg. 77^, daaverraa tranpéa de dlrarteaformes^ on aperçoit dei couleura Tifes, lanldt réguUAra* ment, tantôt bitarrenent arrangéaa, eooma on le voit dans lea flg, 808, 809) 810 : pour 808, le plan de Tana* lyieur est perpendlettlaire an plan de polarisation, et laa borda du verra font 48* atea ces deux plans) pour 808, les bords du verre sont parallMea au plan de polarlaa» tlon; et pour 811, laa bords du verra restant parallAles, ranalyseur a été tourné de 80*. Lea figuras 811 et 818 correspandent, pour une plaque carrée, aux figé 800 et 808 de la plaque reotangulairé.

Las mêmes t!hi$ s^obtiennent A la Inmière solaire, en dispoMRt les terres dans du liège {fig, 788), pour laa mettra enaaite an avant de la première laatUla dana

Tappareil de la figure 788. Ces phénomènes rèmlMAl évidemment de rarrangemant paiiêonlier et aociésaisl que le brusque Yolroidlsaamaflt a imprlaaé an moMea* laa du verra. U siifit, an afltet, de ehanffsr 1« wru iofiteasent pour faire diapartitre lea ooulaurs.

yêrrê ektmgê. — Après avoir fali éknUm à tM ou 160** reapèea de moida de }« figure 700| on j iatrtdult une pièee dé verre qui, an ae dilatant près ds m bords, met toutes sea motéoulea dana un état de tsasim qui développe aussi des eoulenra dans la lumière pelarisée. Le pronn^refroidiasamant produit des efibts aaa» logues.

^tffvpi^. — La figure 708 repréeentauaeprsM destinée A fléefair une laaae do verra loogue et épaiNS| pendant cet état foroé, elle développe des bandm oalerées A peu près paralièlaa antre aUaa , et panttèlm è la flexion^

f^etr$ oomprimi.^lLu comprimant une taamaanèi de verre dana la pressa de la figure 701, oa voit, daai le aena de la oompremion, un oommenoeasant d'apparence de 8 ânes.