IV. Manière de régler l’appareil
Les dispositions préeédentes étant admises, il faut d’abord donner au rayon réfléchi l’état de polarisation le plus complet qu’il puisse recevoir. Pour cela on amènera le miroir réflecteur dans la position marquée par l’artiste comme
produisant approximativement cet état. Puis, on inclinera le cercle divisé qui porte le prisme, jusqu’à ce que son plan devienne exactement perpendiculaire à l’axe du tuyau qui contient le rayon réfléchi, ce qui rendra ce rayon perpendiculaire à la lace naturelle du prisme biréfringent. Alors 1 observateur s’enfermera dans le cabinet obscur ; et , sans s inquiéter du zéro des divisions, il fera tourner l’alidade mobile, jusqu’à ce que l’image extraordinaire E soit, sinon absolument nulle, du moins le plus faible qu’il est possible. Quand il aura bien constaté cette position , un aide placé au dehors tournera doucement le bouton BB qui retient le miroir réflecteur, i , de manière à faire varier tant soit peu le plan de ce miroir autour de la position approximative qu’on lui avait d’abord donnée; et l’observateur, étudiant la polarisation du rayon dans chacune de ces positions successives, reconnaîtra bientôt celle où elle est le plus complète, par la condition (jue l’image extraordinaire y soit le plus complètement éteinte. Alors le miroir réflecteur restant ainsi fixé, l’observateur o\ivrira la porte du cabinet pour amener l’index de l’alidade mobile sur le zéro des divisions, ce c|ui entraînera le prisme biréfringent ; puis, la maintenant dans cette position, et ayant rétabli l’obscurité, il fera cette fois tourner le prisme seul dans sa monture, jusqu’à ce que l’image E disparaisse de nouveau. Alors il constatera par une dernière épreuve que l’inclinaison donnée au miroir est définitivement la meilleure, ou il l’y fera amener s’il en est besoin ; et ceci reconnu , il fixera invariablement le prisme sur l’alidade par des vis de pressions destinées à cet usage.
(^Addition.) — Dans la plupart des appareils que j’ai réglés moi-même, j’ai rendu l’image extraordinaire E inférieure à l’ordinaire O, quand la section principale du prisme biréfringent était amenée dans le plan de la polarisation primitive par les opérations que je viens d’expliquer. On pourrait aussi bien la rendre supérieure. Mais il est bon de s’attacher constamment à l’une de ces dispositions pour ne pas commettre d’équivoque en évaluant le progrès des déviations grandes ou petites. D’ailleurs le choix entre ces deux situations inverses est facile, parce que la monture annulaire qui contient le prisme, tourne sur la base de l’alidade dans une amplitude de course suffisante pour qu’il puisse prendre l’une ou l’autre, avant d’être fixé, tandis que le zéro de l'alidade reste en coïncidence avec le zéro de la division circulaire. Une fois qu’il est arrivé à celle que I on a choisie, on l’y arrête par les vis de pression de sa monture, et l’on évalue la petite erreur finale de la collimation par l’expérience, ainsi que je le dis plus bas. Dès lors , pour ne plus le déranger dans la suite des observations, il faut toujours le faire mouvoir circulaire-
ment, en agissant sur le bras de l’alidade, sans jamais porter la main sur l'anneau même où il est contenu.
Il est indispensable que le prisme soit fixé invariablement dans cet anneau par un lut solide ou par des cales de plomb flexibles, qui ne lui permettent de prendre aucun mouvement. Les cales de liège que les artistes emploient quelquefois pour cet usage sont très-défectueuses, parce que leurs variations liygrométriques font mouvoir le prisme dans son anneau, et dérangent perpétuellement le zéro de l’appareil. [Fin de V Addition. )
Si les opérations manuelles pouvaient être tout à fait rigoureuses, l’appareil ainsi réglé amènerait toujours la section principale du prisme dans le plan de réflexion quand l’alidade marquerait o“; et alors le zéro de la polarisation primitive coïnciderait exactement avec le zéro des divisions tracées sur le cercle. Mais cet accord n’aura jamais lieu avec une entière rigueur. Pour déterminer le petit écart qui a pu rester encore, l’observateur tournera l’alidade, successivement vers sa droite et veis sa gauche, en l’arrêtant dans la position où l’image Ë est le plus complètement éteinte. Et, comme sa disparition subsiste, sur une certaine petite étendue d’arc où elle est seulement insensible, il déterminera les limites de cet espace par des essais réitérés, au nombre de quinze ou vingt, après chacun desquels il se redonnera assez de clarté pour lire et noter la division à laquelle l’index de l’alidade s’arrête. La moyenne de ces déterminations, qui seront toujours extrêmement peu différentes les unes des autres , lui donnera la vraie position du zéro de son appareil à une petite fraction de degré près; et il faudra répéter cette vérification de temps en temps, comme on répète celles des instruments d’astronomie, pour tenir compte des petits dérangements que les différentes parties de l’appareil auraient pu éprouver, par l’effet de leurs réactions mutuelles ou des variations de la température ambiante. Le point zéro ainsi fixé sera l’origine à partir de laquelle il faut compter les arcs de déviation réellement opérés dans les diverses expériences. Il en résultera ainsi une petite correction à faire aux arcs immédiatement lus sur le cercle , pour ramener les déviations à leur valeur véritable, comptée de ce point. Si d’ailleurs tout l’appareil est bien réglé, lorsqu’on tournera l’alidade mobile sur toute la circonférence du cercle divisé, les images ordinaire, extraordinaire, O, E, devront alternativement s’évanouir dans les quatre quadrants comptés à partir du point zéro ainsi déterminé ; et il faut avoir bien soin de constater qu’il en est ainsi, dans les limites d’exactitude que ce genre d’observation comporte.
[Addition.) — Quelques personnes, qui ont jugé de cet appareil sans l’avoir pratiquement employé, ont confondu, mal à propos, les opérations préala-
blés que je recommande ici pour la première rectification du zéro, avec les vérifications qui servent à constater sa constance, ou ses petites variations accidentelles, dans les applications aux observations courantes. C’est une grave erreur. On ne saurait prendre trop de soin pour le premier établissement de l’appareil. Mais une fois qu’il est bien réglé, la vérification occasionnelle du zéro , au commencement de chaque série d’expériences , s’effectue en un moment par deux ou trois observations qui ne demandent pas une minute. H ne faut jamais négliger cette épreuve pour les mesures de déviations que l’on veut l endre très-précises. Car les seuls changements de température des pièces métalliques qui portent le prisme et le miroir réflecteur peuvent apporter dans leur position relative quelques dérangements occasionnels, qui doivent cbangej' la position <îu zéro. Et, quoique ces changements se trouvent toujours extrêmement petits, il est essentiel »l’en apprécier les effets par une observation actuelle qui en donne la mesure, afin de pouvoir au besoin en tenir compte en évaluant les déviations. [Fin de l'^ddilion. )
Ce même mode de détermination par des limites de visibilité devient nécessaire toutes les fois que l’on veut mesurer des déviations à travers le verre rouge, parce que l’image extraordinaire déviée E reste pareillement alors insensible sur une certaine amplitude d’arc. Pour trouver le point précis de sa plus complète disparition , je tourne l'alidade en partant de o°, jusqu’à ce qu’elle arrive à la première limite où l’image E commence à disparaître ; je la fais alors reparaître quelque peu en rétrogradant, puis de nouveau disparaître , et j’arrive ainsi sans incertitude à la première limite de son évanouissement que je lis sur le cercle divisé. Cela fait, je tourne l’alidade sur tout l’espace où l’image E est insensible , et je détermine par des essais pareils la seconde limite de sa réapparition. Je répète ces alternatives dix , vingt ou trente fois selon le besoin , tant pour obtenir des résultats moyens plus exacts (pie pour obvier aux variations soudaines d’intensité de la lumière atmosphérique incidente , variations qui déplacent quelquefois notablement les limites absolues de disparition et de réapparition. Mais, par cette succession d’observations alternées, sur les deux limites prises tour à tour pour origine de chaque couple , la compensation se fait si bien , que j’ai maintes fois obtenu exactement la même déviation moyenne par des états de l’atmosphei e tellement dissemblables, que l’amplitude totale de disparition se trouvait seulement de quatre ou cinq degrés au plus dans les uns, et de vingt, ou même trente, dans les autres. Or, quoique je ne fusse pas porté à compter sur des résultats obtenus dans des états du ciel aussi sombres, et que je sois très-loin de le conseiller, j’ai constaté cependant par cet accord que la méthode des
alternatives était très- exacte ; et que, clans des circonstances atmosphériques qui ne sont pas extrêmement défavorables, dix ou vingt observations de limites suffisent pour établir les déviations moyennes opérées à travers le verre rouge, aussi sûrement qn’on peut le désirer. Lorsqu’on peut se borner à observer immédiatement la déviation de la teinte E , violet-bleuâtre , une seule mesure suffit, comme je l’ai dit plus haut, toujours en comptant les arcs à partir du zéro actuel de la polarisation primitive déterminé sur le cercle divisé. Néanmoins il ne serait pas prudent d’étendre cette observation à des déviations dont l’amplitude excéderait notablement une demi-circonférence, parce que le progrès des dispersions rendrait alors les caractères de la teinte E moins précis. Mais on n’a jamais aucun motif de recourir à de si grandes déviations.
[Addition.) — Voici encore un point qui a donné lieu à des interprétations très-fausses , toujours de la part de personnes qui n’avaient aucune pratique de cet appareil, et qui n’avaient pas non plus de notions exactes sm- les conditions qu’exige la mesure des déviations.
Les verres rouges colorés par le protoxyde de cuivre sont jusqu’ici les seuls que l’on ait trouvé être sensiblement homocbromatiques. On est donc obligé d’y recourir pour les expériences de recherche où l’on a besoin de connaître les déviations , propres à des rayons d’une réfrangibilité définie. Ces verres mêmes ne sont tels qu’approximativement ; et, lorsqu’on les applique à des déviations d’une amplitude considérable , par exemple , qui approchent d’une demi-circonférence, l’inégale réfrangibilité des rayons qu’ils transmettent se manifeste parla dispersion que leurs plans de polarisation éprouvent, de sorte que l’image extraordinaire E n’atteint jamais un minimum absolu d’intensité que l’on puisse fixer avec une entière certitude. Il vaut donc mieux alors diminuer l’épaisseur de la couche active, jusqu’à ce que ce minimum se marque par l’extinction apparente de l’image E, auquel cas l’angle de déviation où ce phénomène s’opère, se mesure par les l'éapparitions latérales, comme je l’ai dit. Le nombre de couples alternés qui est nécessaire pour bien fixer cet angle, dépend de la rigueur que l’on veut donner à son évaluation , et du degré d’indétermination que l’état plus ou moins brillant du ciel jette dans l’appréciation des limites de visibilité.
L’amplitude d’arc que ces limites comprennent est ainsi occasionnellement variable. Il fallait donc s’assurer que la déviation moyenne entre elles est toujours la même. J’ai constaté ce fait fondamental, en réitérant comparativement les mesures d'une même déviation à travers le même verre rouge, par un ciel très-brillant où l’amplitude d’invisibilité était très-petite, et par un
cie! tres-sombre où elle atteignait jusqu’à l\o°. On a présenté cette épreuve expérimentale, comme un cas habituel, et l’on en a fait une des difficultés oi’dmaires de l’observation, ce qui n’a pas le moindre fondement.
f.a détermination de la déviation à l’œil lui par l’apparition de la teinte de passage violet-bleuâtre a donné lieu à des remarques qui n’ont pas plus de justesse. Cette teinte ne se produit théoriquement, dans l’image E, que pour les substances qui dispersent les plans de polarisation des rayons simples, sensiblement comme le quartz cristallisé observé dans le sens de son axe, c’est-à-dire en proportion exactement ou approximativement réciproque aux carrés des longueurs des accès. On a voulu présenter sa réalisation comme un fait général, ce qui n’a aucune vérité pratique, non plus que théorique. En outre, j’avais dit qu’il ne fallait pas employer cet indice pour mesurer des déviations d’une très-grande amplitude , qui sont d’ailleurs tout à fait inutiles à réaliser pour des expériences de précision. C’est, en effet, ce que l’analyse théorique démontre , puisque les caractères de succession qui la distinguent sont, dans mon calcul même, assujettis à certaines restrictions d’amplitude, comme on peut le voir dans mon Mémoire , inséré au tome XIll de la Collection de l’Académie des Sciences, On a voulu faire de cela une objection contre • le principe qui emploie cet indice si délicat et si précieux. Enfin, le carac-
tère théorique de cette teinte, c’est l’absence des rayons jaunes de réfrangibilité moyenne dans l’image E. On a confondu ce caractère avec celui du minimum d’intensité absolu, dont, en effet, il est proche, mais dont il diffère toutefois très-notablement, puisque les déviations correspondantes à ces deux cas physiques, dans une même épaisseur d’une même substance, sont entre elles comme 24° à 28°, 8 (i). iVIais les personnes qui faisaient cette confusion n’avaient jamais étudié ces phénomènes par des mesures.
liOrsque les liquides que l’on observe sont colorés, on ne peut plus y chercher cet indice si précieux de la teinte de passage, puisqu’elle ne s’y forme plus avec ses caractères complets de nuance et de succession. Il faut donc alors recourir au verre rouge, dont l’emploi peut devenir fort pénible. Heureusement on peut y suppléer par l’artifice suivant que j’ai décrit dans le tome XV des Comples rendus de Vyicadéniie des Sciences , page 63 1.
Parmi les différentes espèces de verre colorés artificiellement, ceux qui le sont en rouge par le protoxyde de cuivre sont, jusqu’à présent, les seuls connus qui, avec une petite épaisseur, transmettent une teinte presque homogène, lorsqu’on les interpose dans le trajet d’un faisceau blanc, polarisé, d’une
(i) Voyez mon Mémoire de i832 , t. XIII de la Collection de l’Académie , p. io5.
intensité médiocre, tel que celui auquel l’œil s’applique dans les expériences de déviation. Néanmoins on trouve aussi des verres verts, colorés, je crois, par le chrome, et d’autres orangés, dont j’ignore la composition, qui, employés à des épaisseurs un peu plus fortes , dans les circonstances que je viens de spécifier, éteignent aussi presque entièrement les rayons dont la réfrangibilité s’éloigne le plus de leur teinte dominante; de sorte que, si on les interpose dans le trajet d’un faisceau blanc très-dispersé , ils réduisent le spectre transmis à une étendue très-restreinte, répartie continûment de part et d’autre de leur teinte propre, qui en forme la portion la pl us abondante en lumière ( i ). Quand on emploie de pareils verres dans les expériences de déviation, on s’aperçoit bien que la teinte extraordinaire qu’ils transmettent est hétérogène, puisqu’elle change d’une manière perceptible pour l’œil en variant la position du prisme analyseur. Mais, si les déviations que l’on observe n’excèdent pas en moyenne 6o à 70 degrés, et il n’y a aucune utilité à les rendre plus grandes , le changement n’est sensible qu’autour, et à très-peu de distance , d’un minimum d’intensité bien marqué, où l’image extraordinaire devient même tout à fait imperceptible pour des déviations moins fortes que je ne viens «le l’indiquer. Ce minimum doit donc alors répondre exactement, ou presque exactement, à la déviation des rayons simples qui forment la teinte dominante du verre ainsi employé. Or l’observation en est presque aussi facile sur les solutions colorées que sur les incolores , surtout quand la teinte dominante du verre se rapproche de la leur, ce qui affaiblit d’autant moins la lumière transmise. Cette analogie est habituellement très-aisée à obtenir pour les solutions de matières organiques , quand on se sert d’un verre orangé. Car il suffit presque toujours de varier leur degré de dilution ou leur épaisseur, pour les faire passer par le jaune et par l’orangé avant d’arriver au rouge, et l’on conserve ainsi la condition indispensable de ne pas affaiblir inconsidérément la déviation que l’on veut mesurer.
(1) Pour y constater ce caractère, il faut introduire dans une chambre obscure, à travers une fente verticale, un faisceau lumineux composé, émanant de la flamme d’une bougie ou d’une lampe à courant d’air. Dans le trajet de ce faisceau, on établit verticalement un prisme très-réfringent derrière lequel on place l’œil , ce qui fait voir un spectre très-dispersé. Alors, on interpose entre l’œil et le prisme, le verre coloré que l’on veut éprouver, et s’il a les qualités désirées, il doit réduire le spectre à une étendue très-restreinte , ne comprenant que des réfrangibilités très-peu différentes entre elles , sans intermittence. Il faut soigneusement exclure les verres qui donneraient, dans cette épreuve, des spectres intermittents, et il faut l’effectuer aussi pour ce but sur les verres rouges même , avant de les employer.
Maintenant, de ces déviations observées à travers le verre coloré, on peut conclure celle que la même solution imprimerait à la teinte bleue-violacée à travers la même épaisseur, si elle était naturellement incolore, ou décolorée artificiellement. Car le rapport de dispersion des divers rayons simples reste le même dans ces deux circonstances, comme je l’ai depuis longtemps établi. Il ne reste donc qu’à découvrir et fixer sa valeur relativement au verre coloré dont on fait usage. Pour cela, prenez une solution aqueuse de sucre de canne cristallisé qui soit incolore et bien limpide. Vous n’avez pas besoin de connaître son dosage, ni sa densité, ni même la longueur du tube à travers lequel vous l’observerez. Il faut seulement combiner ces diverses particularités de manière que la déviation imprimée à la teinte violet-bleuâtre soit d’environ 6o à 70 degrés, sans beaucoup excéder cette dernière limite, pour que les plans de polarisation des divers rayons simples ne soient pas trop fortement dispersés. Mesurez alors avec beaucoup de soin , sans intermédiaire, la valeur de cette déviation, que je désignerai par 1. Puis, prenez le verre coloré, rouge, orangé ou vert, dont vous voulez habituellement vous servir et dont l’appropriation aura été préalablement constatée par l’analyse prismatique , comme je l’ai dit plus haut. Mesurez de même, avec un égal soin, la déviation V de l’image extraordinaire dans son minimum d’intensité à travers ce verre, pour votre solution incolore. Vous le ferez directement si cette image y est perceptible, ou par une évaluation moyenne entre ses limites de disj)arition et de réapparition , si elle est évanouissante. Cette expérience une fois faite, la valeur relative de votre verre sera la même pour toutes les solutions colorées ou incolores , qui disperseront les plans de polarisation suivant la même loi que la solution d’épreuve, ce qui est très-approximativement vrai pour toutes celles dont l’acide tartrique ne sera pas un des éléments. Ainsi, quand vous y aurez observé une déviation v, relative au minimum d’intensité de l’image extraordinaire, à travers le même verre, la déviation correspondante de la teinte bleue-violacée sera
de sorte que vous l’obtiendrez par cette simple proportionnalité comme vous l’auriez obtenue par l’observation si la solution eût été incolore. La déviation S étant ainsi connue pour la teinte violet-bleuâtre, dans la solution quelconque que vous étudiez, vous pourrez l’employer comme élément de mesure, de même que si vous l’aviez observée effectivement. Vous pourriez encore lap-
porter comparativement la déviation V <à la déviation observée à travers le verre rouge; et le résultat servirait alors pour tous les liquides actifs, dé quelque manière qu’ils dispersent les plans de polarisation. [Fin de VJddition. )
V. Dci tabes destinés à contenir les liquides dont on veut déterminer le pouvoir rotatoire.
(Jes tubes sont de deux sortes ; les uns en cuivre étamé intérieurement; les autres en verre, pour les liquides qui attaqueraient le métal, ou que l’on veut conserver longtemps en observation sans risquer que leur pureté s’altère. Ils sont également fermés à leurs extrémités par des glaces polies à faces parallèles. Mais, dans les premiers, ces glaces sont fixées par un lut de céruse, ou par un mastic, à des bouchons de cuivre rodés intérieurement, que l’on peut séparer des tubes pour vider ceux-ci et les nettoyer à l’intérieur. Au lien que les tubes en verre reçoivent temporairement leurs obturateurs de glace, qu’on y fait seulement adhérer avec une légère couche de quelque lut, formé d’un mélange de cire et d’huile grasse, ou de gomme, ou d’essence de térébenthine épaissie. Dans tous les cas, il faut constater avec soin que les obturateurs ainsi employés n’exercent aucune action polarisante qui leur soit propre; et si l’on en trouve qui soient doués de cette propriété par un effet de trempe, il faut les rejeter, ou les faire recuire pour la leur ôter absolument.
liorsqu’on veut faire usage des tubes en verre , on fixe d’abord un obturateur à leur extrémité inférieure; puis on étend une couche presque imperceptible de lut sur leur bout supérieur qui est encore découvert. On verse alors doucement le liquide que l’on veut observer, jusqu’à ce qu’il les déborde extérieurement par un petit ménisque capillaire. On écrase ce ménisque en appliquant le second obturateur, ce qui laisse l’intérieur du tube complètement plein, sauf quelque très-petite bulle d’air qui parfois y reste, mais qui n’empéche nullement les observations. Ce système est alors introduit dans une enveloppe de cuivre de pareille longueur, qui se ferme par un bouchon à vis, percé d’une ouverture circulaire pour laisser le passage libre aux rayons lumineux transmis à travers le liquide. Le bout inférieur du tube enveloppe est percé de même. Le bouchon vissé vient appliquer sa tête sur l’obturateur supérieur, et le maintient en contact, ainsi que l’opposé, par la pression qu’il exerce. Quand le liquide introduit ne ronge pas le cuivre, on met d’avance le tube, muni de son premier obturateur, dans l’enveloppe avant de le remplir, la petite portion qui déborde toujours quand on le ferme étant alors sans inconvénient.
Il faut avoir ainsi des tubes de diverses longueurs, comme de différents calibres, les plus fins pour les liquides les plus rares dont on n’a qu’une trèspetiie quantité. J’en ai employé de tels où quelques grammes de liquide occupent plus d’un décimètre de longueur. Mais l’observation est plus facile quand on peut les employer un peu moins étroits. Lorsque le rayon polarisé s’y propage, il s’opère inévitablement sur leurs parois internes des réflexions partielles qui sont assez incommodes. On les évite en introduisant dans le liquide, à l’aide d’une tige de verre, des diaphragmes d’argent garnis extérieurement de découpures qui font ressort. On les y fait entrer quand le tube est à moitié rempli. Cette opération devient encore plus facile quand les tubes de verre sont fort longs, parce qu’ils sont généralement coniques. Alors, en appliquant le premier obturateur à leur bout le plus étroit, et les remplissant par le plus large, on y laisse tomber d’abord un diaphragme proportionné à cette moindre dimension, puis un plus large, qui s’arrête plus haut dans le liquide supérieur. J’ai tenu des combinaisons liquides en observation pendant des années entières dans des tubes ainsi préparés. Leurs longueurs doivent d’ailleurs être mesurées soigneusement entre les plans qui les terminent, au moyen de compas d’épaisseurs très-exacts.
îiCS tubes de métal se remplissent et se ferment par un procède différent. Je mesure d’abord leur longueur totale T avant que les bouchons qui les terminent y soient adaptés; puis je les y ajoute, je les enfonce à refus, et je marque sur leur contour extérieur le cercle où ils s’arrêtent. Soient D, D' les distances de ces cercles à chaque extrémité; je mesure alors exactement la profondeur de chaque bouchon, depuis son orifice jusqu’à la face interne de l’obturateur qui le termine. Soient A, A' ces distances. L’épaisseur du liquide introduit sera évidemment T -H A — D -i- A' — D' lorsque les deux bouchons seront enfoncés jusqu’au refus.
Or l’un des bouchons , celui qui doit rester inférieur quand on remplit le tube, est plein sur tout son contour, et le bout du tuyau auquel il s’adapte ne porte non plus aucune ouverture. Après avoir revêtu cette extrémité d’une couche de lut presque imperceptible, j’y adapte son bouchon, mais sans l’enfoncer à refus, et en lui laissant au contraire une certaine longueur de course, ce qui allonge le tube d’une quantité égale à ce reste. Alors, intervertissant ce système ainsi préparé, je verse le liquide dans le tube jusqu’à le remplir, non pas totalement, mais jusqu’à une très-petite ouverture circulaire pratiquée tout près de son orifice pour laisser échapper, plus tard, les dernières bulles d’air qui s’y logeraient. Le bouchon qui s’adapte à cette extrémité est percé aussi d’un petit trou correspondant. Ainsi, quand le tube
est rempli jusqu a cette ouverlui’e et que le bouchon y est inséré à refus, il reste au-dessus du liquide un petit espace rempli seulement d’air. Mais cei air s’exclut complètement avec la plus grande facilité en profitant du reste de course du bouchon inférieur; car, en l’enfonçant un peu davantage, il pousse devant lui la colonne liquide dans la portion restée vide, ce qui chasse l’air qui s’y tenait. Quand on voit ainsi le tube complètement rempli , on tourne le bouchon supérieur, ce qui ferme la petite ouverture et retient le liquide seul emprisonné. Alors on mesure, avec un bout de décimètre divi.sé, la longueur de course qui reste encore entre l’orifice du bouchon inférieur et son indice circulaire de refus ; et si cette longueur est H, l’épaisseur totah* du liquide compris entre les faces intérieures des obturateurs est évidem ment T+A — D-t-A' — D'-i-H; de sorte qu’elle est toujours exactement connue. J’ai à peine besoin de dire qu’ici, comme dans les tubes en verre, on peut introduire, dans les parties déjà versées du liquide, des diaphragmes à ressort, pour prévenir les réflexions sur les parois internes deïtubes employés.
i^Addition.) — La bonne confection des tubes, conformément aux principes pratiques que je viens de donner, est une des choses que j’ai eu le plus de peine à obtenir de la part des artistes, parce que n’ayant jamais observé par eux-mêmes, ils ne sentaient pas la nécessité de ces conditions. I^es premiers qui les comprirent et s’y conformèrent, furent d’abord feu Gauchoix qui avait primitivement construit ces appareils, avec son habileté connue, et ensuite M. Pixii. Mais d’autres artistes les ayant négligées à mon insu, j’ai lieu de craindre que plusieurs des appareils qu’ils ont construits avant de s’y astreindre , n’aient présenté aux expérimentateurs des systèmes de tubes dont l’usage a dû leur être excessivement incommode, ou même impraticable. Heureusement, il est très-facile de remédier à ces défauts, comme on va le voir quand je les aurai indiqués.
Premièrement, on a fixé les tubes de verre à frottement ferme par des anneaux de liège dans leur enveloppe métallique , de manière qu’on ne pouvait les en retirer, et les y remettre , qu’avec les plus grandes difficultés. Cela est contraire à toute raison. Car il faut que ces tubes soient assez libres, pour qu’on puisse les retirer aisément , afin de les nettoyer par le lavage après chaque expérience. En second lieu, ces tubes étaient plus courts que les tuyaux enveloppes , de sorte qu’on ne pouvait y apposer les obturateurs pour y enfermer les liquides, d’autant que les obturateurs eux-mêmes étaient trop larges pour entrer dans les tuyaux. On remédiera au premier de ces inconvénients, après avoir rendu les tubes libres, en introduisant au fond de chaque tuyau
une rondelle de cuir, de feutre, ou de liège, ouverte à son centre pour laisser passer la lumière, et d’une épaisseur telle, que le tube appliqué sur son obturateur inférieur, étant ainsi soutenu, dépasse l’orifice libre du tuyau de i ou 2 millimètres. Alors , ayant réduit le diamètre des obturateurs à un diamètre moindre que celui du tuyau enveloppe, on fixera d’abord celui du fond par une couche mince de matière grasse ou de solution de gomme , qu’on laissera sécher; puis on introduira le tuyau ainsi bouché par un bout, et après l’avoir rempli de liquide , on fixera l’autre obturateur sur son bout libre, sans difficulté. Gela fait, on le recouvrira par le bouchon métallique qui le maintiendra serré, et il se trouvera prêt pour l’observation.
En ce qui concerne les tubes de cuivre, j’avais prescrit de pratiquer à l’une de leurs extrémités une petite ouverture circulaire complète, sur laquelle on pût apposer le doigt quand on les remplit, avant de les boucher. On a fait ces ouvertures découpées, ce qui rend l’opération impraticable. Il faudra les fermer par quelque soudure , ou rogner les tubes à ce même bout, et pratiquer d’autres ouvertures complétemeut circulaires, à une petite distance du bord.
Aujourd’hui, les systèmes de tubes que M. Soleil et M. Delenil appliquent à mes appareils sont exactement conformes à ces indications. Ces artistes ont, en outre, adapté une division en millimètres aux bouts des tuyaux métalliques dont le bouchon doit être mobile. Gela donne la mesure actuelle de la longueur plus commodément et plus exactement qu’on ne pouvait l’obtenir par l’application d’un décimètre, avant cette amélioration. La longueur totale de chaque tube, soit de métal, soit de verre, est gravée sur sa superficie.
( Fin de l’addition. )
VI. Des supports à fourchettes destinés à porter des tubes d’observation.
Ges supports sont représentés fig. 4 :
ils se composent inférieurement d’une tige métallique, dont le pied s’insère^
et se fixe à vis, dans la rainure de la table, après qu’on l’a dirigée exactement dans le plan où s’opère la réflexion. Cette opération, assez délicate, ne peut s’effectuer utilement qu’après avoir élevé à la hauteur dn i-ayon réfléchi les fourchettes qui les terminent, et les avoir inclinées par un mouvement de charnière qui leur est propre, sur la direction de ce rayon. Quand on les a disposées ainsi approximativement , ou y place un des plus longs tubes d’observation vide, et l’on achève de les ajuster de manière que le rayon réfléchi parcoure exactement le tube suivant son axe central. Ce résultat obtenu, ou serre les vis qui fixent les pieds des supports ainsi que les charnières, et l’on constate de nouveau que l’exactitude de la transmission rectiligne s’est conservée. Comme il serait fort pénible de recommeneer cette rectification délicate chaque fois que l’on change de tube, on l’évite, d’abord pour les tubes de verre, en donnant des diamètres égaux à toutes leurs enveloppes métalliques, de sorte que la direction des fourchettes, une fois établie pour l’un d’entre eux , se trouve l’être pour tons las autres. On établit aussi une égalité pareille entre tous les diamètres extérieurs des tubes de métal. Mais, comme ceux-ci sont généralement beaucoup moindres, et qn’il ne serait pas à propos de les grossir inutilement, on a une pièce de métal auxiliaire S, qui s’ajuste dans les deux fourchettes, de manière qu’en y posant simplement ces tubes, ils se trouvent tout de suite centi’és, quand les premiers le sont. Alors l’ajustement n’a besoin d’être opéré que pour une classe de tubes; et une fois qu’il l’est, on n’a jamais besoin d’y revenir, puisque toutes les observations peuvent se faire en tournant seulement l’alidade mobile, sans déranger aucune des relations précédemment établies entre les diverses parties de l’appareil. C’est là un des motifs qui m’a fait insister pour qu’il fût établi invariablement, et à demeure, dans un cabinet uniquement consacré à ces expériences. Car, une fois qu’il est ainsi exactement réglé , avec toutes les précautions que je viens de décrire, il n’y a plus à y retoucher pendant des années entières, et l’on n’a seulement qu’à vérifier de temps à autre l’exactitude de la polarisation, ainsi que la position du point zéro, qui y correspond sur le cercle divisé. Ceci est un avantage qu’on ne peut suffisamment apprécier qu’après en avoir été privé, et avoir éprouvé par expérience toutes les difficultés, ainsi que toutes les occasions d’erreur que présentent des appareils de ce genre, lorsqu’il faut sans cesse revenir sur les rectifications dont ils ont besoin. Les fourchettes à double calibre ont été très-bien exécutées par M. Soleil, opticien à Paris, qui les a imaginées; et M. Deleuil, constructeur d’instruments de physique, a suivi, en cela, son exemple.
Observations de température.
Ji’expéliencc a montré que le pouvoir rotatoire d’une même colonne liquide varie avec la température, non pas seulement à cause des changements de dimension et de densité qu’elle éprouve, mais encore, et souvent dans une proportion beaucoup plus considérable, en vertu de modifications qui s’opèrent passagèrement, sous cette influence, dans les caractères et l’énergie de son action moléculaire sur la lumière polarisée. Pour quelques substances, ces modifications deviennent sensibles, même entre les limites ordinaires de la température ambiante. Il convient donc de placer à demeure un thermomètre à côté des tubes dans le cabinet d’observation , pour noter la température à laquelle chaque mesure de déviation est prise. Cela est nécessaire encore pour apprécier l’influence très-notable que la température exerce sur le progrès des réactions chimiques que l’on fait occasionnellement s’opérer dans les tubes mêmes, sous l’œil de l’observateur. Il y aurait sans doute aussi de belles expériences à faire en enfermant les tubes qui contiennent les liquides actifs dans des tubes enveloppes munis de thermomètres intérieurs, où l’on ferait circuler des liquides inactifs que l’on maintiendrait à des températures constantes, plus ou moins élevées, que l’on varierait à volonté.
Equation personnelle.
Tous les observateurs ne jugent pas les teintes colorées d’une manière rigoureusement identique. H y a des individus qui ne peuvent pas même les distinguer les unes des autres. Ceux-là , sans doute, doivent s’abstenir de ce <>enre d’observations. Mais il peut bien exister aussi quelque petite différence d’appréciation même enti'e des yeux d’ailleurs bien conformés; et alors toute la série des nuances qui comprennent la teinte de passage, dans les observations faites sur la lumière blanche, pourrait se trouver reportée de quelques fractions de degré, soit en avant, soit en arrière. C’est pourquoi si, pour des recherches d’une grande précision , l’on voulait rendre rigoureusement comparables entre elles les déviations mesurées par différents observateurs, il conviendrait qu’ils se fussent préalablement éprouvés sur des échantillons d’un même liquide actif exactement identique, qui leur servirait comme d’étalon commun pour rapporter leurs résultats les uns aux autres. Gela détruirait aussi l’effet relatif des différences constantes qui pourraient exister entre les indications de leurs appareils, par quelque petit défaut d’ajustement.
Détermination numérique du pouvoir rotatoire moléculaire , d'après les observations.
Les principes sur lesquels cette détermination repose ont été développés
avec trop de détail dans les Mémoires et les Comptes rendus de l’Académie des Sciences pour qu’il soit nécessaire de les reproduire ici. Je me bornerai donc à rappeler que le pouvoir rotatoire moléculaire d’une substance est l’arc de déviation qu’elle imprimerait au plan de polarisation du rayon rouge moyen du spectre, en agissant isolément sur lui avec une épaisseur égale à l’unité de longueur, et une densité idéale i . Je nomme [a] ce pouvoir ainsi exprimé. D’après cela, concevons que la substance active ne soit pas observée isolément, mais à l’état de simple mélange avec un liquide inactif, de sorte que £ soit sa proportion pondérale dans chaque unité de masse delà solution. Soient /la longueur du tube d’observation, c? la densité du mélange, a l’arc de déviation imprimé au plan de polarisation du rayon rouge; le pouvoir moléculaire [a] de la substance active ainsi étudiée s’obtiendra par la formule suivante :
On peut en voir des applications numériques dans les Mémoires de l’Académie des Sciences, et dans les Comptes rendus de ses séances. Celui du 21 novembre iSSq, en particulier, en renferme des exemples de toute espèce. J’ai résumé toutes ces méthodes dans un Mémoire inséré Annales de Chimie et de Physique pour l’année i844? série, tomes X et XI. Mais, si l’on voulait faire une étude spéciale des phénomènes rotatoires , et approfondir les conséquences queja chimie peut en déduire, ces exemples ne .serviraient qu’imparfaitement sans la connaissance des principes qui les établissent. Alors, pour en avoir une idée complète, il faudrait recourir aux ouvrages suivants ;
Mémoire sur les rotations que certaines substances impriment aux plans de polarisation des rayons lumineux [Mémoires de V Académie des Scietices, tome II, 1817);
Mémoire sur la polarisation circulaire , et ses applications à la chimie organique ( Mémoires de V Académie des Sciences , tome XllI, page 89) ;
Mémoire sur les modifications que la fécule et la gomme subissent sous l’influence des acides [Mémoires de C Académie des Sciences, tome XIII, page 4^7 )• ce travail m’est commun avec M. Persoz;
Méthodes mathématiques et expérimentales pour discerner les mélanges et les combinaisons chimiques définies ou non définies qui agissent sur la lumière polarisée; suivies d’applications aux combinaisons de l’acide tartrique B. ' 4
( aG )
avec l’eau, l’alcool et l’esprit-de-bois [Mémoires de V Académie des Sciences , tome X’^, page 93 ) ;
M émoire sur plusieurs points fondamentaux de mécanique chimique [Mémoires de L'Académie des Sciences, tome XVI, page 22g);
Applications de la polarisation circulaire à l’analyse de la végétation des graminées (iVbmW/e^ Annales du Muséum, tome lll, page 47);
Comparaison des lois suivant lesquelles les substances douées du pouvoir rotatoire dispersent les plans de polarisation des rayons lumineux d’inégale réfrangibilité [Comptes rendus de l'Académie des Sciences , 6 juin i836, tome II) ;
Sur l’emploi des caractères optiques pour l’analyse quantitative des solutions qui contiennent des substances douées de pouvoir rotatoire ( Comptes rendus de V Académie des Sciences, tome XV , page 619 ) ;
Sur le degré de précision des caractères optiques dans leur application à l’analyse des matières sucrées, et dans leur emploi comme caractère distinctif des corps [Comptes rendus des séances de V Académie des Sciences, tome XV, page 6g3);
Sur l’application des propriétés optiques à l’analyse quantitative des mélanges liquides ou solides, dans lesquels le sucre de canne cristallisable est associé à des sucres incristallisables [Comptes rendus de l'Académie des Sciences, tome XVI, page 619).
Dans toute cette suite de recherches, j’ai caractérisé le sens actuel des déviations par la désignation du sens de mouvement que l’observateur est obligé d’imprimer à l’alidade mobile pour rendre l’image extraordinaire K nulle , et retrouver ainsi la nouvelle direction sur laquelle le plan de polarisation primitif a été transporté, en supposant toujours que le point zéro de la polarisation primitive a été préalablement amené vers le sommet supérieur du cercle divisé, l^es choses étant disposées ainsi , lorsque le mouvement de l’alidade a lieu de la gauche vers la droite de l’observateur, je l’ai indiqué par le signe H- joint au caractère Quand il s’opère, au contraire, delà di’oite vei’s la gauche, je l’ai indiqué par le signe — joint au caractère En suivant celte notation , l’expérimentateur écrit toujours les déviations telles qu’il les voit, au moment où il les observe; ce qui a pour lui deux avantages : le premier d’éviter toute chance d’erreur en écrivant ses résultats; le second de les reproduire facilement à ses yeux , comme à sa pensée, lorsqu’il les relit.
L’existence de la force rotatoire dans les fluides, avec les lois générales de dispersion qui l’accompagnent, et les indices qui la caractérisent, comme
moléculaire , ont été présentés par moi à la première classe de l’Institut , dans ses séances des et 3o octobre i8i5. La première publication en a été faite dans le Bulletin de la Société' philomatique pour décembre 1 8i 5 , page 190.
Sur les moyens d'observation (fue Von peut employer, pour la mesure des pouvoirs rotatoires (i).
f^es personnes qui ont eu riieureiix hasard de découvrir une classe de phénomènes naturels, jusqu’alors inaperçue, et qui, par une étude patiente, se sont attachées à en établir les lois expérimentales avec l’exactitude nécessaire pour qu’on en puisse faire des applications sûres, sont exposées à deux sortes d’inconvénients. Le premier, c’est de n’être pas , ou de ne pas paraître toujours assez disposées à accueillir les changements que l’on veut introduire dans les procédés d’observation qu’elles ont mis en usage. Le second, c’est de voir proposer, comme simplifications, des dispositions nouvelles, qui ôteraient aux résultats la précision en laquelle consiste toute leur valeur scientifique, et qui, même, les dénatureraient entièrement. Il faut bien se résoudre alors à signaler l’imperfection ou l’erreur, pour empêcher qu’elles ne se propagent, et ne conduisent à tirer des conséquences fausses de faits qui seraient mal appréciés.
Ces considérations s’appliquent malheureusement avec trop de justesse, au choix des appareils que l’on peut employer pour mesurer les déviations qu’un grand nombre de substances, particulièrement d’origine organique , impriment aux plans de polarisation des rayons lumineux (2). On a prouvé que , dans l’état fluide, ce pouvoir est exercé individuellement par les molécules
! i) Ce Mémoire a été lu à l’Académie des Sciences, le 28 juin i845, et il a été imprime dans le Compte rendu relatif à cette date. Il m’a paru former un complément utile des instructions qui précèdent. C’est pourquoi j’ai cru devoir le joindre ici.
(2) L’ensemble de ces phénomènes, leurs lois physiques, et les forn)ules qui servent pour calculer leurs applications à la chimie, ont été résumés dans les Annales de Chimie et de Physique pour 1844 J un Mémoire intitulé : Sur l’emploi de la lumière polarisée pour étudier diverses questions de mécanique chimique, 3*’ série, tome X, pages 5, 175, 807, 385, et tome XI, page 82. Voyez aussi un Mémoire intitulé : Sur la cause physique qui produit le pouvoir rotatoire dans le. quartz cristallisé ; Comptes rendus des séances de V Académie des Sciences, tome VIII, !"■ semestre de i83g, page 683.
[Note ajoutée à l'impression.)
mêmes de ces substances, qui le portent diversement modifié dans toutes les combinaisons où elles s’engagent passagèrement sans s’y décomposer; et l’on a donné des méthodes rigoureuses pour déterminer, dans chaque cas, son sens d’action , ainsi que son intensité spécifique sur chaque rayon simple. Il est aisé de concevoir combien ce caractère moléculaire, rendu ainsi calculable, offre un moyen d’investigation précieux à la chimie, qui n’avait pu jusqu’alors opérer que sur des masses sensibles. Mais, pour qu’il lui serve, et même pour qu’il ne l’égare pas, il faut qu’il soit déterminé expérimentalement avec tous les soins qui en rendent l’évaluation correcte. Le jour où on l’altérerait par de fausses pratiques , il vaudrait mieux qu’il n’eût pas été découvert tant il engendrerait d’erreurs, d’autant plus graves qu’elles porteraient sur les particularités les plus profondes de la constitution des corps. Aussi me suis-je spécialement attaché à lui donner ces conditions indispensables de vérité et de certitude, dans la construction de l’appareil qui m’a servi pour l’établir, et que j’ai décrit dans le numéro des Comptes rendus, du 7 septembre 1840, avec tous les détails nécessaires pour qu’on en fasse des applications exactes. Cet appareil en lui-même est fort simple. 11 se compose essentiellement de deux pièces; d’abord, une glace noire, plane et polie, qui reçoit, sous un angle convenable, la lumière blanche des nuées et la polarise par réflexion; puis, un prisme biréfringent, achromatisé du côté de l’œil, qui reçoit cette lumière réfléchie, normalement à sa surface antérieure, et sert à l’analyser par l’observation des images doubles ou simples , qu’il en donne quand on le fait tourner sur lui-même, dans le plan de cette surface, au moyen d’une alidade dont l’extrémité libre décrit un cercle concentrique à limbe divisé, sur lequel on mesure son mouvement angulaire. Les positions, tant absolues que relatives, de ces deux pièces, déjà établies approximativement par la construction , achèvent de se rectifier à l’aide de vis de rappel, par des essais qui dépendent de l’observateur seul, sans l’intervention d’aucun artiste, ni d’aucun appareil auxiliaire qui s’interpose entre lui et les résultats. Mais, pour que ces rectifications aient toute la rigueur qu’elles doivent atteindre, et pour que les éléments de mesures obtenus ensuite par l’observation, offrent le caractère d’exactitude qu’exigent des expériences de recherche, il faut s’assujettir à une condition dont une longue pratique m’a fait reconnaître l’indispensable nécessité. C’est que le prisme et tout le corps de l’appareil soient établis à demeure dans un petit cabinet obscur, construit pour ce but, dans lequel l’expérimentateur s’enferme pour observer. Le miroir réflecteur seul reste extérieur, et reçoit la lumière du ciel qu’il renvoie intérieurement à travers des tuyaux noircis, munis de diaphragmes, où
elle est restreinte en un mince faisceau cylindrique, dont tous les éléments parallèles sont sensiblement dans un même état de polarisation. Il n’y a que la pratique personnelle qui puisse faire comprendre tout ce que cet arrangement donne de sûreté, de précision et de délicatesse aux résultats obtenus. L’appareil, une fois ainsi établi et réglé, est toujours prêt pour les observations; et, quoique j’aie conseillé d’en vérifier de nouveau les caractères de rectification, à chaque reprise d’expériences, ce qui, au reste, se fait en quelques instants, on trouve presque toujours qu’il s’est maintenu sans altération appréciable. Celte permanence est sans prix pour un observateur, par la sécurité quelle lui donne et le temps qu’elle lui épargne. Sans alléguer l’épreuve que j’ai faite moi-même de ces avantages dans l’appareil qui me sert sans cesse, depuis si longtemps, au collège de France, on peut les reconnaître dans celui de l’Hôtel-Dieu, qui a été construit par M. Soleil, d’après mes instructions détaillées. Il sert journellement pour l’étude des urines diabétiques. Il a également servi jusqu’à présent à toutes les recherches de chimie optique, dont M. Bouchardat a communiqué les remarquables résultats à l’Académie. Néanmoins, depuis quatre ans qu’il est établi, il est encore aussi parfaiiement rectifié, et prêt pour les observations les plus délicates, que le jour où je le réglai pour la premièi’e fois. Quant à la sensibilité des indications, elle dépasse tout ce qui peut être jusqu’ici nécessaire, ou même désirable, pour les applications les plus minutieuses des pouvoirs rotatoires (i). C’est à cet ensemble de
(i) J’ai rapporté dans mes Mémoires une foule d’expériences où j’ai rendu manifestes des pouvoirs rotatoires de la dernière faiblesse, en les faisant réagir, par différence ou par somme, sur la teinte violet-bleuâtre que j’ai appelée de passage, et qui se produit dans une position convenable du prisme analyseur, avec tous les liquides actifs et incolores qui dispersent les plans de polarisation, sensiblement , comme le cristal de roche, observé dans le sens de son axe. J’en citerai un nouvel exemple : j’ai pris une colonne de sirop de sucre de canne , parfaitement diaphane, ayant 148 millimètres de longueur, pour laquelle cette teinte s’obtenait dans l’image extraordinaire lorsque la section principale du prisme analyseur était déviée à droite du plan de la polarisation primitive de 92"3o'. Alors, ayant dépassé quelque peu cette position, de manière à faire naître dans la teinte un soupçon de pourpre rougeâtre, j’ai ajouté au système une couche mince du même sirop , contenue dans un anneau de verre qui avait seulement i millimètre d’épaisseur intérieure entre les deux glaces qui le terminaient. Cette interposition a ramené aussitôt la teinte à un bleu manifeste qui montrait que la déviation était maintenant devenue plus forte ; et que, pour retrouver la même teinte violet-rougeâtre, il fallait tourner tant soit peu davantage, vers la droite, la section principale du prisme analyseur. Ce déplacement aurait donc donné la mesure du pouvoir rotatoire ajouté au pouvoir primitif, si l’on avait voulu l’évaluer. Mais on peut le connaître bien plus sûrement, d’après la loi de proportionnalité à laquelle les déviations de la teinte de passage sont assujetties. Car la couche
bonnes dispositions, jointes à une parfaite constance detat de chaque appareil, qu’on doit aujourd’hui l’accord de tant de déterminations, et de résultats physiques, relatifs aux pouvoirs rotatoires, qui ont été obtenus depuis quelques années en France par des observateurs différents, ou par les mêmes observateurs à différentes époques, sans qu’il y ait eu un seul cas de discordance ou d’opposition.
Malheureusement, par une suite d’habitudes prises dans le courant ordinaire des opérations de chimie, cette condition si simple et si essentielle de mesurer les déviations dans l’obscurité, sur un appareil établi à demeure, a paru gênante et incommode à un grand nombre de personnes, même à des expérimentateurs qui, à la vérité, ne la jugeaient pas par pratique, mais par apei’çu. Néanmoins je me suis bien gardé de l’abandonner pour le motif vain et condamnable de rendre ces phénomènes plus populaires, en sacrifiant la certitude de détermination indispensable pour leur utilité scientifique. .Te me rappelle trop combien, avant d’avoir pris cette précaution, j’ai eu pendant longtemps de peine pour obtenir, par des répétitions multipliées et fatigantes, des résultats seulement approximatifs, dont une observation unique donne aujourd’hui les évaluations rigoureuses, en s y conformant.
C’est sans doute afin de se plier à cette répugnance en rendant aussi l’appareil plus portatif ét moins coûteux, qu’on a imaginé en Allemagne une disposition, qui peut, à la vérité, suffire pour des expériences usuelles et des applications pratiques; mais qu’il ne me semblerait pas désirable de voir s’introduire, sous cette forme, dans les recherches scientifiques, parce qu’elleen restreindrait la généralité et la rigueur.
On a remplacé la glace réfléchissante et le prisme biréfringent par deux prismes de Nicol, centrés sur un même axe, où ils sont maintenus à une dis-
ajoutée ayant une épaisseur de i millimètre, son action isolée aurait produit une déviation
analogue, égale à ■ ou o°,6o.5-, ce qui, d’après la même loi, équivaut à une épaisseur de
'. — 7 -TT ou de millimétré. Telle
cristal de roche perpendiculaire à l’axe, égale à i‘
était donc l’ordre de faiblesse de l’action qui se manifestait si évidemment. La même couche de I millimètre, interposée seule devant le système des deux plaques de quartz de M. Soleil, ne m’a donné aucun indice de déviation appréciable, c’est-à-dire aucune différenee perceptible entre leurs teintes préalablement amenées à l’égalité, quoique j’opérasse dans les mêmes conditions d’obscurité et de polarisation. Il convient de faire ces épreuves délicates sur des lames fluides plutôt que sur des lames de quartz, quand méïne on pourrait les obtenir aussi minces, afin d’éviter les effets que pourrait développer le moindre defaut de perpendicularité sur le rayon incident.
tance invariable, ayant un intervalle libre entre eux. Le plus éloigné de 1 observateur est fixe. L’autre, derrière lequel on applique l’œil, peut tourner angulairement autour de l’axe , entraînant une alidade qui marque ses mouvements sur le contour d’un cercle divisé qui lui est concentrique. Pour observer, on dirige l’appareil vers le ciel comme une lunette. Si l’on suppose la construction des deux prismes mathématic[uement parfaite, et leur centrage rigoureusement exact , le faisceau lumineux qui a traversé le premier prisme en sort polarisé en un seul sens; et le second, en tournant sur lui-même, en donne une image toujours unique, d’intensité variable, qui est identique à l’extraordinaire qu’extrairait du même faisceau un prisme biréfringent, dont la section principale serait tournée dans la même direction angulaire relative. I^a position initiale du prisme mobile est celle où il éteint absolument toute la lumière transmise par le premier. Quand on l’a reconnue, on interpose la plaque solide ou lic|uide que l’on veut étudier, et l’on détermine la quantité de la déviation, ainsi que l’intensité spécifique du pouvoir rotatoire, par les méthodes que j’ai données. M. Mitscherlich , de qui je tiens ces détails, m’a dit que l’appareil ainsi modifié, et réduit à un prix très-modique, est devenu en Allemagne d’un usage général parmi les fabricants de sucre de betteraves, pour diriger la série de leurs opérations (i). Lui-même l’emploie habituellement pour l’étudedes urines diabétiques et pour toutes ses
( I ) Sur cette application spéciale des propriétés optiques à l’analyse des matières sucrées , voj-ez les Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences, tome XV, 2® semestre de 1842, pagesfiiq et 698. Relativement aux solutions incolores de sucre de canne pur, soient/ la longueur du tube d’observation en millimètres , a la déviation de la teinte de passage , observée à l’œil nu, et exprimée en degrés sexagésimaux; on aura :
Poids absolu de sucre cristallisable contenu dans un litre de la solution (en grammes). . i4oo -■
Dans un appareil usuel, tel que celui qui est décrit ici dans le texte, l est constant ainsi i4oo
que le rapport
Donc, si l’on forme un tableau numérique du produit de ce rapport
par les diverses valeurs de a espacées de degré en degré, on connaîtra tout de suite le nombre de grammes de sucre pur que chaque déviation observée indique dans un litre de la solution.
Par exemple, si la longueur / du tube est 200 millimètres, le rapport — — sera 7. Ainsi cha-
que degré de déviation répondra à 7 grammes.
Si la solution était mêlée de sucre cristallisable et de sucre incristallisable , on en démêlerait les proportions par une épreuve auxiliaire, qui est décrite , et justifiée par des expériences, au tome XVI des Comptes rendus, i®*' semestre de i843, page 619.
( Note ajoutée à l’impression.]
recherches de chimie optique. Il s’en est servi dans un travail spécial sur la fabrication des sucres, qu’il doit bientôt publier; et il a découvert ainsi plusieurs faits extrêmement remarquables , sur les variations que le sucre de canne, interverti par les acides ou par la fermentation, éprouve temporairement dans l’intensité de son pouvoir rotatoire, lorsqu’on l’expose à une succession de températures diverses, trop peu élevées pour lui imprimer une altération permanente. Ce phénomène est analogue à celui que j’avais antérieurement observé sur l’acide tartrique; mais le pouvoir rotatoire du sucre interverti parcourt une amplitude de variations beaucoup plus grande. J’ignore si cet emploi des deux prismes de Nicol , d’ailleurs facile à imaginer, n’a pas été occasionnellement réalisé en France. Du moins, je sais qu’un expéi’imentateur habile, M. Régnault , l’avait conseillé il y a longtemps, pour des usages pratiques. Son avantage spécial est de donner beaucoup de lumière. On y dépend de l’artiste pour la bonne confection des deux prismes. Mais ces pièces s’exécutent aujourd’hui avec assez de perfection pour que la polarisation du faisceau transmis soit sensiblement complète, même dans l’obscurité; et il faudrait vérifier avec beaucoup de soin que cette condition est exactement remplie pour une lumière aussi intense que celle du ciel, avant d’employer un semblable appareil a des recherches de précision. Dans ce cas, en outre, on devrait regretter qu’il ne donne qu’une seule image; mais on en aurait deux si l’on conservait le prisme biréfringent du côté de l’œil. Alors, en mettant toujours le corps de l’instrument et l’observateur dans l’obscurité , on aurait un appareil à intervalles variables, qui serait non moins sûr, mais beaucoup plus lumineux que celui qui m’a jusqu’à présent servi; et l’on pourrait raisonnablement y adapter des subdivisions plus minutieuses pour la mesure des angles. Je ne désespère pas d’avoir avant peu, à ma disposition, des morceaux de spatb d’Islande assez volumineux et assez purs pour réaliser ce projet. D’autres particularités qui ajouteraient encore à la précision des résultats, et qui permettraient d’entreprendre des recherches de la dernière délicatesse, ont été conçues par l’excellent physicien que je viens de désigner. Mais c’est à lui qu’il appartient de les dire, et personne ne serait plus heureux que moi de lui voir appliquer à ce genre de phénomènes cette rare faculté d’exactitude, ainsi que de sagacité inventive, qu’il porte dans tous ses travaux. On aurait bien tort de supposer que je pusse voir sans un vif plaisir des perfectionnements pareils. De caractère moléculaire du phénomène, et la fixation de ses lois expérimentales, sont les deux seules choses auxquelles je puisse attacher quelque prix et quelque espérance de durée.
Une autre disposition pour observer les déviations à la lumière du jour
a été récemment présentée à l’Académie au nom d’un artiste français qui s’est montré fort habile dans la taille des cristaux, et qui a imaginé ou construit une multitude d’instruments relatifs aux phénomènes de double réfraction et de polarisation, aujourd’hui répandus dans tous les cabinets de physique. C’est préeisément pour cela que je crois nécessaire d’exprimer mon sentiment sur sa nouvelle invention. Cet artiste est M. Soleil, qui a construit aussi un grand nombre de mes appareils , actuellement employés en France ou dans l’étranger. L’idée qu’il a voulu réaliser est fort ingénieuse; et si elle ne peut pas servir pour mesurer généralement les déviations, comme je vais le prouver tout à l’heure, cela ne lui fait aueun tort, puisque l’inaptitude de son procédé pour cette opération tient à des particularités théoriques qu’il pouvait ne pas connaître , étant si délicates qu elles n’ont pas été aperçues du premier coup d’œil, par des personnes très-habiles. L’instrument de M. Soleil se compose de deux plaques de cristal de roche perpendiculaires à leur axe individuel, exerçant des rotations de sens contraire, ayant la même épaisseur, leurs axes parallèles, et accolées latéralement en une plaque unique, avec une justesse propre à cet artiste. Supposez un appareil composé comme le mien, d’une glace polarisante et d’un prisme analyseur. Ou interpose d’abord la double plaque normalement au faiseeau polarisé; et, si la section principale du prisme analyseur ne coïncide pas avec le sens de la polarisation, supposé unique , les portions du faisceau transmises à travers l’une et l’autre plaque donnent des images colorées de teintes diverses. Alors on tourne le prisme jusqu’à ce que l’identité des teintes ait lieu, et sa section principale se trouve ramenée dans le plan de la polarisation primitive par ce caractère. Cette première application du procédé est exacte. Seulement, après l’avoir essayée, je ne la trouve pas pratiquement plus préeise, ni plus facile, ni plus prompte, que le retour direct du prisme à la polarisation primitive, dans l’obscurité (i). Elle ne peut même équivaloir à cette restitution directe qu’en supposant la coupe des plaques et leur assemblage parfaits. Il y a aussi des conditions de perpendicularité dans l’interposition, que je passe sous silence. En somme, c’est un intermédiaire inutile entre le résultat et l’observateur, puisque celui-ci peut le suppléer par lui-même avec plus de sûreté, et non moins de précision. Dans les déterminations expérimentales, l’addition d’une
(i) En effet, toutes les fois que j’ai opéré ce retour direct, ce qui se fait en un moment, dans mon appareil, quand le ciel n’est pas très-sombre , l’interposition du système des deux plaques de quartz ne m’a jamais présenté aucune différence de teintes que je pusse apprécier.
pièce dont on peut se passer n’est pas un perfectionnement. C’est un ennemi de plus qu’on se donne.
Ce petit appareil restant ainsi inséré dans le trajet du rayon lumineux polarisé en un seul sens, et les deux teintes étant ramenées à l’identité, on interpose, avant ou après lui, la substance dont on veut mesurer le pouvoir rotatoire. Pour plus de simplicité, je suppose que ce soit une colonne d’un liquide actif, contenue dans un tube fermé par des glaces minces et parallèles. Alors, si l’on place le centre de la pupille dans le plan de jonction des deux plaques de quartz , de manière à recevoir simultanément les rayons transmis par l’une et par l’autre, chaque demi-image, donnée par le prisme biréfringent, se montre colorée d’une teinte différente, l’une étant formée par les actions rotatoires dont les sens conspirent, l’autre par celles qui sont de sens opposé. Ceci ayant lieu , il faut, selon la prescription de l’inventeur, tourner le prisme biréfringent vers la droite, ou vers la gauche, jusqu’à ce que chaque demi-image se trouve ramenée à une exacte identité d’intensité et de teinte, comme dans la position initiale; et l’arc que sa section principale aura décrit, mesurera l’angle de déviation propre à la substance interposée. Ici est l’erreur théorique. Car cette double restitution d’identité n’est rigoureusement possible que si la lumière transmise est simple , auquel cas la mesure directe de la déviation serait équivalente, et s’obtiendrait encore avec plus de sûreté, sans l’intermédiaire des deux plaques. Quand on opère sur la lumière blanche, ce qui est le but principal de l’application proposée, aucune position du prisme biréfringent ne peut donner des demi-images qui soient rigoureusement de même intensité et de même teinte, quoique leur dissemblance puisse cesser d’être appréciable à l’œil avec une lumière peu vive, quand l’action propre de la substance interposée est restreinte à certaines limites de faiblesse. C’est ce que le raisonnement et l’expérience s’accordent à montrer.
Je commence par la démonstration théorique. Soit i l’angle de déviation que la plaque dont on veut mesurer le pouvoir l'otatoire, imprime, par son action propre , au plan de polarisation primitif d’un faisceau lumineux de réfrangibilité définie. Nommons — a, a les déviations analogues que chacune des plaques de quartz assemblées imprimerait isolément au plan de polarisation de ce même faisceau. Quand toutes ces actions s’exerceront simultanément, par couples, les portions du faisceau qui les auront individuellement subies, se trouveront respectivement polarisées dans les directions / — a, i-\-a. Alors, pour que le prisme biréfringent dédouble chacune d’elles en deux images, dont les intensités soient respectivement égales, en s’écartant de i de moins qu’un quadrant, il faudra placer sa section principale
dans la direction intermédiaire /. En effet, si 1 bn suppose généralement cette section déviée de l’angle a à partir du plan de polarisation primitif, dans la limite précédente, et que l’on nomme F^, F' les intensités dé l’image extraordinaire, obtenue à travers chacune des deux plaques, l’intensité totale dix faisceau étant I, on aura en général,
Fg = Isin* (/ — Æ — a) ; F', = Isin* (i + a — a).
Ces expressions deviendront égales enti*e elles si l’on fait a.= i; et elles ne peuvent l’être eonvenablement pour notre but, que pour cette valeur. Galles autres qui satisferaient analytiquement à la même condition d’égalité se rejoindraient à celle-là par des demi-cireonférenees , ou par des quadrants que la nature du problème exclut. Dans ce cas, les deux images homologues foimées à travers l’une et l’autre plaque de quartz seront aussi de même teinte, puisque la lumière ti-ansmise est supposée d’une même réfrangibilité. Mais cette position angulaire du prisme est la seule où les conditions d’identité puissent avoir lieu, dans les limites d’écart assignées.
Supposons maintenant que le faisceau ti-ansmis à traveis le système mixte contienne des rayons de l’éfrangibilités diverses, mais toujours primitivement polarisés en un sens unique. Le i-aisonnernent que nous venons de faire sera applicable à ehacun d’eux. Seulement il faudi-a désigner par des indices distincts les éléments angulaires i et a qui y correspondent, parce que, toutes les auti-es eirconstances restant d’ailleurs égales, leiu's valeurs vai-ient avec la réfi-angibilité , en suivant des lois différentes dans les substances divex’ses. Alors , quand les portions du faisceau total qui traversent l’une ou l’autre plaque de quartz auiont aussi traversé l’épaisseur commune de la substance active qu’on leur associe, les divers rayons simples qui les composeront, aui’ont pris des directions de polarisation diverses, respectivement cori-espondantes aux éléments angulaires exprimés dans les deux colonnes suivantes.
Sens de polarisation final des rayons qui ont subi successivement les actions rotatoires.
Opposées.
Conspirantes.
if Uf
if -t- Uf
z'2 CI2
?2 + Cl-i
iz ^3
etc.
etc.
Si l’on veut que le prisme analyseur, sous les restrictions d’écart prescrites, forme des images d’intensité identique avec un quelconque des
couples ainsi déviés, il faudra tourner sa section principale dans la direction angulaire moyenne, /, , /j, «a , propre à ce couple-là (i). Or, ces directions sont toutes différentes entre elles, et le sont considérablement dans l’appareil à deux plaques, à cause de leur grande épaisseur. Donc, la condition d’égale intensité ne pourra pas être remplie, par une même position du prisme, pour toutes à la fois. Ainsi, lorsqu’un des rayons simples entrera en même quantité, dans les deux moitiés d’une même image, soit ordinaire, soit extraordinaire, tous les autres y entreront en quantités inégales. De sorte que, jamais, dans aucune position du prisme, ces moitiés ne pourront devenir totalement identiques entre elles , ni pour la teinte ni pour l’intensité.
Toutefois , si la couche active interposée a un pouvoir propre trèsfaible , les déviations /, , 4 5 qu’elle imprime à chacun des rayons simples qui ont traversé les deux plaques de quartz, peuvent être si peu différentes entre elles, que l’effet de leur inégalité devienne insensible pour l’œil, dans les images résultantes formées par une lumière peu vive, quand la section principale du prisme analyseur sera tournée sur quelque direction intermédiaire entre leurs valeurs. Il faudra alors chercher théoriquement quelle est cette direction; puis, quand on la connaîtra, il faudra chercher si, pour une même substance, sa déviation angulaire est proportionnelle à l’épaisseur des couches, comme cela a lieu dans les observations directes sur la lumière simple, et comme cela a lieu aussi avec la lumière blanche pour une certaine teinte spéciale de l’image extraordinaire, lorsque les substances observées dispersent les plans de polarisation sensiblement suivant les mêmes lois que le cristal de roche , ainsi que je l’ai démontré depuis beaucoup d’années. Tant qu’on n’a pas établi ces rapports entre les angles de déviation et les épaisseurs, on peut bien manifester des pouvoirs rotatoires , mais on ne peut pas dire qu’on les mesure. Or, c’est de leur mesure que résulte leur utilité.
Quoique ce soient là autant de conséquences nécessaires des lois physiques qui règlent les actions rotatoires, j’ai voulu les vérifier par l’expérience sur des systèmes actifs d’énergies progressivement décroissantes , afin d’y rendre d’abord les dissemblances prévues plus distinctement saisissables. .l’en ai fait l’épreuve avec un de ces petits systèmes à doubles plaques de quartz, que j’ai acquis de M. Soleil. Pour cela, opérant toujours dans l’obscurité.
(i) .l’exclus toujours les directions rectangulaires aux i„ I3, . . ., qui s’éloigneraient des conditions dont on veut se rapprocher dans la question physique , et qui donneraient lieu à des conséquences pareilles.
( jVote ajoutée à l’impressiou.)
condition indispensable à toute observation de ce f[enre que l’on veut rendre précise , j’ai placé d’abord , dans mon appareil , une colonne de sirop de sucre de canne, parfaitement diaphane; puis, j’ai tourné la section principale du prisme biréfringent, jusqu’à ce que l’image extraordinaire présentât cette remarquable teinte bleue violacée, immédiatement ultérieure au bleu foncé, antérieure au rouge, que j’ai appelée la teinte de passage, et qui coïncide avec la déviation du rayon jaune simple. Cette teinte ne peut s’obtenir qu’avec les substances qui dispersent les plans de polarisation sensiblement suivant les mêmes lois que le cristal de roche, ce qui est le cas des solutions de sucre de canne. Elle se trouva réalisée lorsque la section principale du prisme fut déviée vers la droite de 92", 5. Tel était donc le pouvoir de la colonne sur le rayon jaune simple, d’après les lois que j’ai établies. Laissant le prisme dans cette position , j’interposai l’appareil à double plaque , en plaçant le centre de la pupille dans leur plan de jonction. Alors les deux demi-images extraordinaires se montrèrent excessivement discolores, comme on devait s’y attendre, puisque leur identité primitive était modifiée dans l’une par différence , dans l’autre par somme. Le mouvement du prisme les faisait varier par les accidents les plus bizarres , sans qu’aucune position pût les approcher de la ressemblance, encore moins les ramener à l’identité. Les demi-images ordinaires étaient aussi discolores entre elles, mais moins que les extraordinaires, dans les positions initiales du prisme que j’ai d’abord désignées , parce que les conditions rotatoires des deux systèmes y rendaient alors la lumière beaucoup plus abondante et plus mélangée.
Ces dissemblances se sont encore maintenues très-manifestes, tant que la déviation opérée par la colonne liquide, étant observée à l’œil nu, n’a pas été moindre que 48 degrés, ce qui répond à une épaisseur de 2 millimètres de cristal de roche perpendiculaire à l’axe. Pour des actions plus faibles, et au degré d’intensité de la lumière sur laquelle j’opérais, l’identité des teintes se [restituait sensiblement pour Fœil , dans la même position angulaire du prisme où la teinte de passage se formait directement, les plaques de quartz n’étant pas interposées. C’est-à-dire que, dans ces circonstances, les limites d’exactitude des deux appréciations ne me permettaient plus de constater entre elles des différences certaines, .l’ai suivi cette concordance de résultats approximatifs jusqu’à une épaisseur, du même sirop de sucre, égale à 3'““, 485 , laquelle produisait à l’œil nu une déviation de 2", 18 : cela équivaut à l’effet d’une lame de cristal de roche perpendiculaire à l’axe, qui aurait pour épaisseur 7!^^ de millimétré. Ainsi , à ces limites d’affaiblissement de l’action , le système additionnel des deux plaques employées ne faisait que re-
produire, par la condition d’égalité des teintes, les mêmes mesures qu’on obtient aussi bien, et avec plus de sûreté, sans son secours, puisqu’on ne dépend de personne. Si l’on voulait évaluer des déviations encore moindres que celles-là, on y parviendrait encore directement, comme je l’ai souvent fait, en les combinant par somme ou par différence avec une colonne liquide de rotation connue ; et j’ai rapporté plus haut, en note, une expérience de ce genre, où la déviation évaluée a été seulement o°,Ô2 5, telle que la produirait une lame de cristal de roche perpendiculaire à l’axe ayant-j-|-|^de millimètre d’épaisseur. Mais ce sont là des essais de pure curiosité : car, pour des recherches réelles de chimie optique, on n’a jamais besoin de descendre à des déviations si faibles, pas plus que d’en employer qui dépassent, ou seulement atteignent, une demi-circonférence. Les degrés intermédiaires entre ces extrêmes sont bien plus sûrs et bien plus faciles à évaluer. Il ne faut pas se persuader non plus que l’on apportera le moindre perfectionnement à cette étude, par un luxe de subdivisions et de verniers subtils, ajustés à des appareils qui opèrent la polarisation d’une manière incomplète et même grossière, comme est celui de Noremberg , qu’on y applique trop souvent , en l’écartant du simple but d’exhibition auquel il avait été très-bien approprié par son auteur. Avant de prétendre à ces raffinements mécaniques, il faut songer à perfectionner les éléments physiques de l’obsei'vation, en se procurant un faisceau plus abondant en lumière, et des moyens de polarisation plus rigoureux, qui permettent d’opérer sur des rayons simples d’une réfrangibilité strictement définie. C’est là que doivent tendre nos efforts, et c’est ce que réalisera sans doute, tôt ou tard, l’excellent physicien dont je ne fais ici qu’exprimer les vues. .lusque-là, employons nos appareils pour en tirer des résultats d’une approximation bien assurée, dans les limites de précision qu’ils peuvent atteindre, mais gardons-nous d’altérer leur simplicité et leur sûreté , par des complications d’auxiliaires qui pourraient diminuer, ou fausser, la certitude actuelle de leurs indications plutôt que l’accroître. On me pardonnera de former ce voeu. L’étude des déviations est encore aujourd’hui très-nouvelle; les auteurs des Traités élémentaires de physique ont pu à peine indiquer son existence, parce que son exposition exigerait des détails trop minutieux pour pouvoir être offerts utilement à la généi’alité de leurs lecteurs. On a seulement commencé à présenter ces phénomènes, avec autant d’habileté que d’exactitude, dans quelquesruns des cours de nos grands établissements scientifiques. C’est là qu’on peut les voir avec fruit, en s’aidant des Mémoires spéciaux, où l’on a établi leurs lois et leurs applications; mais il y aurait beaucoup moins d’inconvénient à les ignorer qu’à s’en former des idées fausses.
Si l’on considère le système des doubles plaques de M. Soleil , non pas comme une pièce utile à introduire dans nos instruments de recherche, mais pour ses effets optiques propres, il peut, avec l’excellente construction que cet artiste lui donne, fournir des sujets d’études théoriques très-curieux. On peut se demander d’abord à quelle réfrangibilité appartient la déviation que l’on observe quand l’identité des teintes y est sensiblement rétablie , en combinaison avec des actions rotatoires très-faibles, qui suivent les mêmes lois de dispersion que le quartz? puis, si. pour un même système de plaques, combiné avec des couches actives très-minces et d’une même nature, ces déviations sont proportionnelles aux épaisseurs des couches? puis, si le coefficient de ce rapport change avec l’épaisseur des plaques, et comment il change? enfin, si le choix d’épaisseur auquel l’artiste a été conduit par la pratique est indifférent ou spécial pour ce but? Toutes ces questions peuvent se résoudre directement, par les méthodes de calcul que j’ai exposées dans un Mémoire sur la polarisation circulaire, inséré au tome XIII de la Collection de l’Académie; et il n’est pas inutile de les traiter ainsi pour constater l’exactitude de ces méthodes, par cette nouvelle épreuve, comme je l’avais fait déjà dans un Mémoire antérieur sur un grand nombre de plaques de quartz perpendiculaires à l’axe, dont j’avais analysé ainsi les actions rotatoires comparativement avec l’observation. J’ai déjà effectué cette application pour moi; mais je n’ai pas eu le temps d’en rédiger les détails, de manière à les présenter aujourd’hui; et, ayant à terminer un autre travail, que je ne puis interrompre , je dois en remettre l’exposition à quelques semaines. On y verra un nouvel exemple de l’incroyable fidélité de la règle expérimentale donnée par Newton, pour calculer les teintes composées, résultantes de la mixtion d’un nombre quelconque, assigné, de rayons simples. »
(Lorsque le Mémoire précédent fut imprimé dans les Comptes rendus ^ on le fit suivre, dans le même numéro, par une Note qui, jusqu’alors, n’avait pas été portée à la connaissance de l’Académie. Cela nécessita, de ma part , les réflexions que l’on va lire , et qui furent insérées au Compte rendu suivant.)
Lorsque je rédigeai le Mémoire qui est inséré dans le dei’nier numéro des Comptes rendus , le texte de la Note de M. Soleil , qui termine ce même numéro , n’avait pas encore été porté à la connaissance de l’Académie ; et ainsi je ne pouvais que démontrer l’inaptitude du procédé de mensuration proposé par cet artiste , indépendamment des considérations par lesquelles
U a voulu le justifier. Aujourd’hui que la Note où il l’expose est imprimée , je puis déclarer que la plupart des principes théoriques, et des méthodes pratiques que cette Note m’attribue, y ont été, involontairement sans doute, présentés sous des points de vue fort inexacts, qui en feraient concevoir des idées très-fausses. C’est ce qu’on peut reconnaître en consultant deux Mémoires insérés aux tomes II et XIII de la Collection de l’Académie, en date des années i8i8 et i832, où ces principes et ces méthodes ont été originairement établis sur le calcul et l’expérience, avec toutes les conditions nécessaires pour rendre leur emploi sûr et précis (i). Je n’ai fait qu’en résumer les résultats généraux dans les instructions publiées au Compte rendu du 7 septembre 1840, me reposant sur la pratique pour faire distinguer, parmi les précautions que j’y recommande, celles qui suffisent aux observations courantes, et celles qui sont indispensables pour rendre le premier établissement de l’appareil rigoureux.
Comme un grand nombre de ces appareils, qui sont entre les mains des physiciens et des chimistes, ont été construits, sur mes indications, par l’artiste que je viens de nommer, j’ai jugé cette déclaration nécessaire pour qu’on ne pensât point que j’accepte, le moins du monde, les idées qu’il donne de leur usage dans les recherches scientifiques , et pour prévenir les erreurs graves dans lesquelles tomberaient les expérimentateurs qui voudraient opérer comme il le dit. Cela n’ôte rien d’ailleurs à la bonne opinion qu’on doit avoir de son habileté et de son adresse pour l’exécution des instruments qui servent à l’optique expérimentale. Les lois abstraites des phénomènes de déviations sur lesquelles leur mensuration repose, dépendent d’une série de considérations mathématiques et physiques très-délicates. Leur étude exige un ensemble d’antécédents théoriques qu’un artiste, même fort habile, peut n’avoir pas eu l’occasion d’acquérir.
Je terminerai cet opuscule par l’indication des recherches de chimie optique faites dans les établissements de la Pharmacie centrale, de l’Hôtel- Dieu et de l’hospice Beaujon.
(i) Les dates mentionnées ici sont celles de la lecture des Mémoires cités. Les volumes où ils sont insérés portent les dates des années 1817 et i835.
PHAR3IACIE CENTRALE.
Recherches expérimentales sur les produits sucrés du maïs; par MM. E. Sou- BEiRAN et Biot. {Comptes rendus de V Académie des Sciences du 12 septembre 1842.)
On a établi dans ce travail les résultats suivants : 1“ les tiges de mais, récoltées après la floraison , contiennent du sucre de canne cristallisable , mêlé à une très-petite quantité de sucre analogue au sucre de fécule ; 2“ la proportion totale de ces deux sucres, dans un poids donné de jus extrait à froid, par pression , est relativement plus grande dans les tiges dont on a enlevé les fleurs femelles, que dans celles qui ont porté des fruits, comme M. Pallas l’avait annoncé ; 3° mesure des quantités absolues de ces sucres , dans le suc des tiges ainsi traitées et soumises à l’analyse optique.
Mémoire sur les Camphènes ; par MM. E. Soubeiran et Capitaine. {Journal de Pharmacie, tome XXVI, page 5. )
Sous le nom de camphènes, MM. Soubeiran et Capitaine ont étudié les huiles essentielles qui contiennent le carbone et l’hydrogène unis dans le rapport atomique de 5 à 8, et qui sont susceptibles de former des combinaisons avec l’acide chlorhydrique. Les huiles qu’ils ont ainsi étudiées, sont celles de térébenthine, de citron, d’orange, de bergamotte, de cubèbes, de copahu, de genièvre et de poivre. Ils ont fait l’histoire chimique de ces essences, et celle des combinaisons qu’elles forment en s’unissant à l’acide chlorhydrique. Ils ont recherché , en particulier, si ces essences conservent leur pouvoir de rotation propre, dans ces combinaisons, et de plus si, après en avoir été retirées par les procédés chimiques , elles ont conservé leur état moléculaire primitif ou celui qu’elles avaient pu prendre en se combinant.
Les observations de MM. Soubeiran et Capitaine sur le pouvoir rotatoire propre aux huiles volatiles de la famille des Camphènes se résument ainsi :
I®. Toutes les huiles essentielles naturelles (C^H*) ont une action sur la lumière polarisée qui se manifeste, pour les unes, par une déviation des rayons vers la droite de l’observateur, pour les autres, par une déviation vers la gauche.
2°. Aucune des essences obtenues par la décomposition des camphres artificiels ne présente l’indice d’un pouvoir rotatoire.
3“. Les huiles qui entrent comme base dans la composition des camphres artificiels ont offert trois groupes différents. Dans le premier, la base du camphre a conservé le pouvoir rotatoire propre à l’essence qui l’avait formé , et n’est probablement que cette essence ellemême ; savoir: le camphène et le junipérilène. Dans le second groupe, l’huile combinée a un pouvoir de rotation supérieur à celui de l’essence primitive; le cubibène seul a présente ce caractère. Enfin, dans le troisième groupe , la base du camphre artificiel n’exerce aucune rotation , bien qu’elle provienne d’une huile volatile qui dévie les rayons de lumière polarisée.
Étude des changements moléculaires que le sucre éprouve sous Vinflue?ice de Veau et de la chaleur; parM. E. Soubeiran. ( Journal de Pharmacie, tome II, page 89.)
Dans ce Mémoire, M. Soubeiran a étudié l’action combinée de l’eau et de la chaleur sur les trois espèces de sucre ; sucre de canne, sucre en grains, sucre de fruits. Il a soumis le sirop fait avec chacun de ces sucres à une digestion prolongée , à l’abri du contact de l’air, et il a suivi, pas à pas, les changements qui s’opéraient dans ces sirops, en constatant ceux cpii s’étaient faits dans leur pouvoir rotatoire, à des époques très-rapprochées de l’opération. Il a constaté ainsi que le sucre en grain (glucose de Dumas) résiste avec une merveilleuse ténacité ; tandis que le sucre de fruits est plus altérable que le sucre de canne lui-méme. Cette altération se manifeste par une coloration sans cesse croissante de la liqueur, et par le changement de son pouvoir rotatoire qui, d’abord dirigé vers la gauche, va sans cesse en s’affaiblissant, pour devenir nul et marcher ensuite vers la droite.
Quant au sucre de canne , l’action combinée de l’eau et de la chaleur peut être assimilée aux phénomènes qui se produisent sous l’influence des acides étendus; seulement, comme l’eau n’a qu’une réaction très-faible , la chaleur et le temps doivent nécessairement lui venir en aide. La conversion est d’autant plus prompte, que la température est plus élevée et que le sirop est plus concentré. Dans cette transformation du sucre de canne, il est changé en sucre de fruits , exerçant la rotation vers la gauche. C’est celui-ci qui , par sa destruction , donne naissance aux matières colorantes qui foncent de plus en plus la couleur du sirop. Dans letravail de fabrication et de raffinage du sucre, cette décomposition n’est jamais poussée très-loin ; anssi les mélasses qui restent comme dernier produit conservent-elles un pouvoir de rotation à droite considérable.
Propriétés du sucre de fruits ; par M. E. Soubeiran.
Les caractères essentiels du sucre de fruits, (juclle que soit son origine, sont, comme on le sait, de ne pouvoir prendre un état solide régulier, et de dévier à gauche le plan de polarisation des rayons lumineux. Lorsqu’un sirop concentré fait avec ce sucre est abandonné à luimême, on le voit, au bout d’un temps plus ou moins long, se convertir en une masse formée de grains cristallins , qui ne sont autre chose que le sucre en grains avec sa rotation vers la droite.
M. Soubeiran a constaté, depuis, que le sucre de fruits peut être amené à l’état solide sans perdre son pouvoir de rotation vers la gauche. Pour qu’il se transforme , il faut qu’il se produise une agrégation régulière par le fait de la cristallisation.
1°. Du sucre de fruits a été amené à l’état solide par une évaporation au bain-marie. En le redissolvant dans l’eau , il exerçait la déviation vers la gauche, comme auparavant. (Ce fait a été aussi constaté par M. Mitscherlich.)
2°. Du sucre de fruits a été précipité par l’acétate de plomb ammoniacal. Le précipité de sucre de plomb et de sucs qui s’est formé a été lavé pour le priver de toute portion de sucre adhérente. Ce précipité a été soumis à l’action d’un courant d’hydrogène sulfuré qui a séparé le plomb. On a retrouvé dans la liqueur le sucre avec sa rotation à gauche.
3°. Du sucre de fruits a été traite comme précédemment; mais le précipité a été desséché avant d’être décomposé par l’hydrogène sulfuré; le résultat a été le même.
4". Une dissolution alcoolique de potasse caustique a été mélangée à une dissolution alcoolique de sucre de fruits; il s’est séparé une combinaison poisseuse de potasse et de sucre. Cette combinaison , après avoir été lavée à plusieurs reprises avec de l’alcool , a été reprise par de l’alcool chargé d’un peu d’acide sulfurique. Il s’est sépare du sulfate de potasse, et l’alcool a retenu en dissolution du sucre tournant à gauche.
5®. Du sel marin a été dissous dans du sirop de sucre de fruits , et la liqueur a été abandonnée à elle-même dans une pièce sèche et aérée. Au bout de quelques mois il s’est fait des cristaux réguliers, pareils à ceux que l’on obtient avec le sucre en grains (glucose). Ces cristaux avaient un pouvoir de rotation à droite. Au moment où la cristallisation s’était faite, le sucre de fruits était devenu partie constituante d’un pz’oduit cristallisé. Son pouvoir rotatoire avait changé.
M. Mitscherlich a analysé le sucre de fruits desséché à loo degrés jusqu’à ce qu’il cesse d’abandonner de l’eau; il lui a trouvé la composition C'^ 0'^ M. Soubeiran a -trouvé exacte-
ment le même résultat. De plus, il a observé que les combinaisons du sucre de fruits avec les bases, chaux, baryte, oxyde de plomb, ont une composition correspondante à celle formée par le glucose, composition toutefois différente de celle qui a été donnée par M. Peligot. Les expériences de M. Soubeiran établissent donc l’isomérie du sucre de fruits et du sucre en grains; le sucre de fruits se change en sucre en grains par un changement moléculaire qui se manifeste par le passage à l’état cristallin; mais le sucre en grains, une fois formé, ne revient pas à l’état de sucre de fruits.
Note sur la Jermentation des sucres; par M. E. Soubeiran. [Journal de Phnnnacie , tome IV, page 347-)
M. IMitscherliclî avait publié que le sucre en grains (glucose) et le sucre liquide de fruits sont changés en alcool dans l’acte de la fermentation sans passer par un état intermédiaire; que le premier conserve sa rotation à droite et le second sa rotation à gauche , à mesure que le sucre se décompose, et que par consézpient ce sont ces sucres eux-mêmes qui entrent en fermentation. M. Biot avait annoncé, de son côté, que le sucre de canne se change tout d’abord en sucre de fruits. Cependant M. Soubeiran avait constaté des résultats différents ; il résulte d’une Note qu’il a publiée en novembre i843 :
1°. Que le sucre de canne est véritablement changé, par la fermentation , en sucre de fruits, caractérisé par un pouvoir de rotation à gauche ;
1°. Qu’il n’est pas exact de dire que le sucre de canne est transformé tout entier en sucre de fruit aussitôt que le mouvement de fermentation est établi, mais qu’au contraire ce changement se fait peu à peu , la liqueur contenant encore du sucre de canne à une époque où la fermentation approche beaucoup de sa fin. (M. Biot a reconnu l’exactitude de cette remarque; son erreur venait de ce qu’il avait opéré sur des sucs naturels très-peu chargés de sucre , où la réaction paraissait se faire instantanément.)
3°. Que le sucre de raisin et le sucre liquide sont détruits directement par la fermentation , sans passer par un état intermédiaire.
