D. - PHOSPHORESCENCE. FLUORESCENCE

Le diamant est phosphorescent, c’est-à-dire que dans certaines conditions déterminées il peut émettre une lueur propre. D’après M. Jamin, cette propriété lui aurait été reconnue de toute antiquité et sa phosphorescence aurait même été la seule connue jusqu’en 1604, époque à laquelle un artisan de Bologne, Vicenzo Calciarolo, découvrit celle des coquilles calcinées (sulfure de calcium).

Bien qu’il soit nécessaire, pour la constater, de se mettre dans des conditions particulières qui rendent visible ce phénomène très peu sensible et très fugace, on ne doit pas s’étonner qu’une matière aussi belle, aussi précieuse et qui pour celte raison était un sujet d’observation toujours nouveau et toujours varié, y ait été placée depuis longtemps : il est vrai, comme le fait remarquer M. Becquerel, que l’œil est un si merveilleux instrument qu’il perçoit facilement les

LE DIAMANT

moindres traces de lumièi’e. En supposant l’éclat du soleil égal à cinquante mille fois celui d’une bougie et en prenant la lumière solaire pour unité, ce savant a fait voir que l’œil peut comparer des intensités lumineuses comprises entre des limites qui dépassent 1 et 10“, et que, lorsqu’un observateur est placé dans l’obscurité pendant quelque temps, il peut saisir encore de faibles traces lumineuses dont l’intensité est inférieure à une fraction qui aurait pour numérateur l’unité et pour dénominateur l’unité suivie de treize zéros, c’est-à-dire 10‘=. Ces résultats montrent combien on peut aller loin dans l’étude de la lumière émise par les corps même lorsque ces effets sont très faibles, car l’organe de la vision, qui peut distinguer les différences les plus légères dans la composition de la lumière, est impressionnable entre des limites d’une étendue vraiment prodigieuse.

Quoi qu’il en soit, la première observation authentique qu’on connaisse de la phosphorescence est due à U. Boyle, qui dit avoir observé en 1663 un diamant qui était lumineux dans l’obscurité après avoir été chauffé (?), frotté, ou approché d’une bougie; il observa en outre que d’autres diamants présentaient la même propriété, mais pas tous. Depuis lors, bien d’autres observations ont été ajoutées à celle-là.

On a confirmé d’abord ce fait que tous les diamants ne sont pas phosphorescents sous l’action des rayons solaires : d’après Dufay, les diamants jaunes seraient les plus lumineux; cependant il y en a beaucoup de blancs, bleus, etc., qui sont très phosphorescents, et bien que la lumière n’ait pas d’après lui une grande vivacité, elle est assez persistante ; on a vu deux diamants blancs émettre de la lumière une heure après l’insolation. Becquerel confirme ces observations en ajoutant que les diamants qui ne présentent pas d’effet par l’action des rayons solaires peuvent devenir actifs sous l’action de décharges électriques excitées près d’eux. Mais ils perdent leur phosphorescence parla chaleur comme tous les autres corps; si l’on veut observer la phosphorescence, il faut donc opérer sur des diamants qui n’ont pas été soumis à l’action du feu par les lapidaires.

J’ajouterai incidemment que, d’après lui, certains diamants présenteraient même le phénomène de la fluorescence : lorsqu’on observe des diamants à la lumière solaire en interposant sur son passage un écran de verre violet de façon à ne laisser passer que les rayons de cette couleur, puis en les concentrant à l’aide d’une lentille, certaines pierres deviennent bleues, tandis que d’autres gardent la couleur violet foncé de la lumière incidente ; on trouvera plus loin quelques détails sur ce phénomène.

L’intensité de la lumière émise par le diamant phosphorescent est, ainsi que je l’ai dit, extrêmement faible : on en jugera par le tableau suivant qui donne les intensités de divers corps phosphorescents en prenant l’azotate d’urane pour

unité :

Double phosphate d’urane et de chaux. . 1,58750

Sulfure de strontium.0,06

Verre (crown ordinaire).0,00184

Diamant (lumineux bleu).0,00123

Quant à sa vitesse de déperdition, on pourra en avoir une idée par le tableau ci-dessous, qui donne le résultat d’expériences faites sur un diamant à peu près sphérique du Muséum, lequel devenait presque immédiatement bleu au phosphoroscope en ne donnant qu’une trace de lumière jaune; t y désigne le temps qui sépare le moment de l’insolation de l’instant de la vision en millièmes de seconde, i l’intensité de la lumière émise :

t i it

On voit que celte intensité décroît assez rapidement avec le temps.

Becquerel, qui a tant observé les phénomènes de phosphorescence et à qui sont empruntés les renseignements qui précèdent, a fait en outre au phosphoroscope de curieuses observations sur la composition de la lumière émise dans ces circonstances par le diamant : voici textuellement le passage où il les décrit et qui est assez intéressant pour n’y rien retrancher :

« Si l’on place, dit-il, des diamants dans le phosphoroscope et qu’on les éclaire vivement au moyen des rayons solaires, on observe les effets suivants: en général, par un mouvement lent des disques de l’appareil, ils deviennent lumineux avec une teinte jaune légèrement orangée : tous ceux qui sont moyennement phosphorescents cbnservent cette teinte jaune, quelle que soit la vitesse du phosphoroscope, et même quand les disques font 400 révolutions par seconde, c est-à-dire lorsque le temps qui sépare le moment où l’on voit le corps de 1 instant où il est frappé par la lumière blanche est environ 1/2 millième de seconde.

Les diamants bien lumineux ne sont jaune orangé que par une faible vitesse du phosphoroscope, et la lumière change avec la vitesse de rotation de façon à passer à une teinte bleu clair en présentant des nuances violacées intermédiaires. Parmi ceux-ci, quelques-uns n’offrent jamais qu’une lumière violacée, quelle que soit la vitesse des disques jusqu’à la limite que l’on a pu atteindre, peut-être parce que les l’ayons jaunes et bleus, émis en même temps, ont à peu près la même intensité et que l’on observe la teinte composée résultant de leur réunion. D autres diamants sont d’abord jaunes, mais deviennent complètement bleu clair en imprimant une certaine vitesse à l’appareil, de sorte que l’intensité de la lumière bleue est bien supérieure à celle de la lumière jaune.

Parmi ces derniers, j’en ai vu qui sont jaune orangé quand on tourne lentement le phosphoroscope, puis qui deviennent bleuâtres quand la vitesse du disque est de cent tours par seconde, et dont la teinte est tout à fait bleue lorsque cette vitesse est double. Ainsi, dans ce cas, la durée de la persistance de la lumière bleue paraît inférieure à ^ de seconde, et elle n’est pas appréciable après ou ^ lia lumière jaune, au contraire, peut se prolonger pendant plusieurs minutes. Du reste, on ne peut préciser la durée exacte de la persi-

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stance lumineuse, car, d’après ce qui a été dit antérieurement, la limite jusqu’à laquelle s’étendent les effets perceptibles dépend de l’intensité des rayons actifs.

On ne peut prévoir, a priori, quels sont les diamants qui offrent ce curieux changement de teinte dans le phosphoroscope suivant la vitesse de l’appareil, car la durée de la persistance de la lumière bleue est très variable : je citerai entre autres les résultats suLvanls : Deux diamants taillés faisant partie d’une parure étaient à peu près aussi lumineux l’un que l’autre après les avoir exposés à la lumière solaire avant de les transporter dans la chambre noire : ils étaient également bleus dans la partie ultra-violette du spectre, et cependant, placés dans le phosphoroscope, l’un est resté jaune orangé, quelle que fût la vitesse de cet appareil, et l’autre est devenu bleu clair comme ceux dont j’ai parlé plus haut : la durée de la persistance de la lumière bleue est donc différente avec chacun d’eux. D’un autre côté, un diamant translucide appartenant au Muséum d'histoire naturelle et formé par une agglomération de petits cristaux disposés en tout sens, diamant qui est légèrement bleuâtre au jour et très lumineux bleu dans les rayons ultra-violets, est devenu presque immédiatement bleu dans le phosphoroscope. Avec une vitesse supérieure à celle qui donne \ ou 5 de seconde à la persistance de l'impression lumineuse, on a distingué à peine une teinte verdâtre suffisante néanmoins pour montrer l’émission d’une faible quantité de lumière jaune; mais aussitôt que l’appareil a tourné un peu plus rapidement, et pour une durée de pei’sistance inférieure à j de seconde, le cristal est devenu bleu, et son maximum d’action a paru atteint vers ^ de seconde.

On voit, d’après cela, que le diamant présente deux effets lumineux bien tranchés : d’abord, une lumière jaune orangé plus ou moins vive que l’on observe avec tous les échantillons essayés et qui semble tenir à la constitution moléculaire du corps ; cette lumière a une intensité et une persistance plus ou moins grandes en vertu d’une cause qui n’est pas encore connue; en second lieu, une lumière bleue dont l’intensité peut être très vive, dont la persistance est également vai’iable, et qui est en général d’une durée ne dépassant pas g ou l de seconde. Comme ce second effet lumineux ne se manifeste pas avec tous les diamants et peut même manquer complètement, ce qui n’a pas lieu pour la lumière jaune, on est porté à croire qu’il dépend d’un état physique particulier qui n’est pas essentiel à la constitution du corps.

Ces effets lumineux ne résultent pas d’une émission de rayons simples, et les teintes jaunes et bleues sont des teintes composées par la réunion de rayons différemment réfrangibles. L’analyse de la lumière par réfraction met ce fait en évidence : si un diamant est assez fortement lumineux jaune et qu’on tourne lentement le phosphoroscope, on voit une image sans apparence de ligne noire, qui correspond à la partie la moins réfrangible du spectre, depuis le rouge orangé jusqu’au milieu du vert. Quand on augmente la vitesse de rotation, cette partie du spectre ne change pas, mais une seconde trace lumineuse s’ajoute à la première; elle est verdâtre d’un côté, puis tourne au violet de l’autre. Le

go ENCYCI-OI’ÉÜIE CIiniIQUE.

spectre total, qui est assez étendu, va du rouge orangé au bord du violet, avec un minimum d’intensité au milieu du vert, et ses deux parties ont des intensités comparatives bien différentes suivant les échantillons essayés. Si le diamant ne présente pas de teinte bleue pour une certaine vitesse du phosphoroscope, la seconde partie du spectre n’est pas appréciable.

On reconnaît encore, au moyen de l’analyse de la lumière émise, que lorsque la lumière bleue se pi’oduil, l’intensité lumineuse totale ne fait qu’augmenter et la lumière jaune primitive existe toujours. Ces résultats montrent donc que des vibrations de vitesse différente n’ayant pas la même persistance peuvent exister simultanément dans le même corps sans se nuire et ne se manifestent pas successivement après l’action lumineuse incidente. Ce résultat pouvait être prévu, car si l’on réfléchit au jeu de l’appareil, on doit comprendre que les vibrations excitées dans le corps subsistent même sous l’action de la lumière incidente, et dès lors, du moment que l’on fait tourner l’appareil de plus en plus vite, ce sont les vibrations dont la persistance est la plus longue qui doivent se présenter d’abord; les autres n’apparaissent que successivement, mais doivent exister en même temps que les premières.

Les effets précédents ont été obtenus en éclairant les diamants avec la lumière blanche ; il est important d’examiner comment ils se modifient en se servant de rayons d’une réfrangibilité parfaitement déterminée. Les résultats ont alors moins de netteté, car cette substance est loin d’être très lumineuse, néanmoins on a pu constater d’abord, en éclairant successivement les diamants placés au milieu du phosphoroscope par les différents rayons d’un spectre solaire d’une petite étendue et très intense, que les limites des rayons actifs étaient différentes pour chacun d’eux. Les diamants lumineux jaunes et ceux jaunes et bleus sont impressionnables depuis le jaune jusqu’au delà du violet; ceux qui sont faiblement jaunes et fortement bleus ont présenté une limite, du côté des rayons les moins réfrangibles,qui n’est pas aussi rapprochée du rouge; en faisant tourner lentement ou rapidement l’appareil, l’effet jaune orangé a été sensible dans toute l’étendue de la partie active sur les diamants examinés, tandis que l’effet bleu n’a été manifeste que depuis le commencement du bleu jusque dans les rayons ultra-violets.

Supposons donc qu’un diamant capable de présenter le changement de nuance de l’orangé au bleu soit fixé dans le phosphoroscope et qu’on promène l’appareil dans le spectre solaire en pénétrant par le violet et en marchant du côté du rouge; on trouve alors qu’avec le maximum de vitesse de l’appareil le diamant est bleu dans le violet et le bleu, puisque sa nuance change et passe au jaune, et plus loin tourne à l’orangé à mesure que l’on s’approche de l’orangé du spectre solaire.

On peut manifester d une autre manière l’action des rayons de diverse réfrangibilité; il suffit de placer sur la route des rayons solaires qui éclairent le

corps, des écrans formés de tubes de verre remplis de liquides divers ; l’écran contenant une dissolution de chromate jaune de potasse ne donne au diamant que la cokration orangé jaune ; l’écran bleu au contraire (dissolution de sulfate de cuivre ammoniacal) lui donne les deux nuances à peu près comme la lumière blanche.

LE DIAMAÎsT.

Un voit d'après cela que non seulement le diamant rendu actif émet des rayons différemment colorés dont la persistance est inégale, mais encore que ces rayons peuvent être excités par différentes parties du rayonnement lumineux; ces rayons peuvent être produits tous sous l’influence des rayons les plus réfrangibles, mais à mesure que la réfrangibilité des rayons actifs diminue, la quantité de rayons donnés par le corps diminue en même temps que sa couleur change, de sorte que la longueur d’onde de la lumière émise n’est pas plus petite, mais se trouve au moins égale et en général plus grande que celle de la lumière incidente.

On doit remarquer encore que les deux principales teintes de la lumière émise par le diamant sous l’influence de la lumière blanche paraissent être complémentaires. 11 est vrai que ces teintes résultent du mélange de diverses lumières, et qu’il n’est pas certain, d’après ce qui vient d’être dit, qu’il n’y ait que deux limites à la persistance des différents rayons; comme cette observation s’applique également à des corps tels que le carbonate et le silicate de chaux, il est possible qu’elle ne soit pas accidentelle et qu’elle tienne à la cause en vertu de laquelle ces phénomènes ont lieu, cause qui n’est pas encore bien connue. »

Par anticipation sur le paragraphe suivant et afin de ne pas revenir sur les phénomènes de phosphorescence, je parlerai immédiatement de ceux que produit l’électricité, souvent beaucoup plus intenses que les précédents.

Lorsqu’on détermine des décharges électriques à côté de diamants, ceux-ci peuvent, après la cessation des décharges, offrir une faible lumière jaunâtre qui n’est pas sensible sous l’influence solaire en raison de l’intensité moindre de la lumière active; en opérant ainsi. Becquerel n’a pas trouvé de diamants, taillés ou non, qui n’aient présenté des effets lumineux, les uns étantplus actifs que les autres, sans qu’il ait pu reconnaître les motifs de cette différence.

Lorsqu’on les examine à l’aide des décharges électriques excitées dans l’air raréfié, un certain nombre d’entre eux s’illuminent d’une teinte bleue analogue à celle que produit le sulfate de quinine, d’autres ne semblent pas donner d’action appréciable. Les diamants qui offrent cet effet particulier sont en gé¬

néral ceux qui sont les plus lumineux en jaune après l’action du rayonnement. L émission de la lumière bleue est telle dans un certain nombre d’entre eux fine, vus à la lumière diffuse, ils ont une légère teinte bleuâtre, et que dans l’im

d’eux eu particulier, d’après Becquerel, l’effet s’y est trouvé si énergique que la teinte générale du corps à la lumière du jour était bleu clair.

Les belles expériences de M. Vf. Crookes, concernant les effets produits sur les corps placés dans le vide absolu par la décharge moléculaire d’une bobine d’induction (fig. 82), ont ajouté d’autre faits intéressants à ceux qui étaient déjà connus ; il a trouvé que, dans ces conditions, les pierres parfaitement claires et incolores (de première eau) ne sont pas les plus éclatantes ; elles rayonnent généralement d’une couleur bleue. Les diamants qui à la lumière solaire ont une légère phosphorescence disparaissant lorsqu’un verre jaune est interposé ont une phosphorescence plus forte que les autres, et la lumière émise est d’une couleur vert jaunâtre pâle.

La plupart des diamants qui émettent une lumièrejaunâtrc très forte dans la décharge moléculaire donnent, ajoute-t-il, un spectre continu, avec de belles lignes brillantes dans le vert et le bleu. Une ligne verte faible se voit vers Y 5o7 ; à Y 515 on voit une ligne brillante d’un bleu verdâtre, et une ligne brillante bleue à X 503 ; un espace noirâtre sépare ces deux dernières lignes.

Les diamants qui ont une phosphorescence rouge montrent généralement la raie jaune du sodium superposée sur un spectre continu.

Ces curieux phénomènes dont l’éclat dépasse, dit toujours ce savant, celui des sulfures lumineux placés dans les mêmes circonstances, varient notablement en général suivant la provenance des pierres.

Les diamants de l’Afrique australe brillent, pour la plupart, dans le vide absolu, d’une belle couleur bleue; ceux qui ont d’autres provenances affectent diverses nuances, telles que bleu léger, abricot, rouge, vert jaunâtre, orange et vert vif; un beau diamant vert de sa collection y brille comme une lumière de couleur vert pâle.

Enfin, la couleur peut même être différente suivant les diverses faces d’un même cristal. Le professeur Maskelyne a une collection de diamants dont les couleurs de phosphorescence affectent presque toutes les nuances de l’arc-enciel, chaque face ayant sa couleur propre ; il cite notamment un cristal cubique avec ses angles et ses arêtes tronqués, qui donne une belle couleur abricot pour les faces cubiques, jaune clair pour les faces dodécaédriques, et d’un jaune différent pour les faces octaédriques. Ces faits ont une grande analogie avec celui que Dessaignes avait signalé dès 1809 dans un mémoire couronné par l’Institut; ce savant avait déjà obsei’vé à cette époque, dans la phosphorescence commune par insolation, que les faces octaédriques d’un cristal restaient obscures, tandis que les faces cubiques devenaient lumineuses.

Vil. ACTION DE LA CHALEUR ET DE L’ÉLECTRICITÉ.

A. — CONDUCTIBILITE

Le diamant conduit mal la chaleur et l’électricité, à l’inverse du carbone amorphe et opaque : par frottement il acquiert l’électricité positive.

LE DIAMANT