CS

limite, l'œil acquiert une si grande sensibilité, que les moindres différences de composition des lumières se traduisent par une différence de teinte qui devient gênante dans l'appréciation de Tégalité ; il n'y a que les sources rigoureusement identiques ou monochromatiques qui donnent une impression d'égalité absolument satisfaisante.

Les plages à comparer peuvent être extrêmement petites; si les images focales sont bien pures et obtenues à l'aide d'objectifs achromatiques, le microscope qui sert d'oculaire peut les amplifier dans de grandes proportions : l'appareil est alors susceptible de mesurer Téclat d'images extrêmement petites : de là le nom de microphotomètre que je propose de donner à cet instrument.

Ce genre de photomètre permet de mesurer non seulement l'éclat intrinsèque de l'image focale qui se peint dans le plan AF,, il permet aussi de mesurer, lorsqu'on enlève l'objectif Lj, l'éclairement produit par une source quelconque dans le même

plan AFi. En un mot, an peut mesurer Tintensité d'une onde lumineuse tangente au plan passant par Tarête A et la droite AF|. J'ai profité de cette propriété pour vérifier l'exactitude des indications du photomètre en admettant la loi de l'inverse du carré de la distance, qui paraît à l'abri de toute objection. Une source de lumière constante a été placée à des distances variables D. L'intensité I de l'éclairement produit dans le plan focal a été mesurée par la variation de l'ouverture du photomètre; cette intensité esl mesurée par le carré de la diagonale S de l'ouverture. On doit donc avoir

I=:/ia2 et I = ^>

d'où

D* 0* =z const. , D 0 1= consl.

Le produit de la distance D de la source au plan AF, , multipliée par la lecture 8 du photomètre, doit donc être constante. Voici deux séries qui vérifient cette relation :

Distance D. Lecture^. Produit D^. Lecture o^. PioduitD^.

0,346 iij74 4>o62 ï3,ii 4,546

J'estime que Terreur moyenne, dans les circonstances favorables d'intensité et d'égalité de teinte, ne dépasse pas ±: ^.

Bemarque. — L'appareil photoniétrique ne répond à sa propriété fondamentale que si la pupille reçoit toute la lumière qui a passé par l'ouverture des lentilles ou qui provient de la source ; il importe donc de vérifier par l'observation de Vanneau oculaire du microscope (à Taide d'une loupe additionnelle, rappelant le dynamomètre de Ramsden ) : i*^ que l'ouverture carrée minimum du photomètre La est entièrement visible dans l'anneau oculaire; a** que l'ouverture de l'objectif L|, ou bien l'image de la source, est aussi entièrement visible et bien concentrique à l'image de l'ouverture carrée.

Troisième forme d'appareil : spectro-photomètre. — Les dis-

ÉTUDES PHOTOMÉTRIQUES. 197

positions précédentes s^appliquent immédîatementàla comparaison de rintensité des diverses couleurs du spectre : il suffit pour cela défaire tomber dans le plan de la fente d'un spectroscope Timage focale, produite par l'objectif L|, de l'objet lumineux qu'on étudie et l'image focale, produite par l'objectif La, de la source auxiliaire. Cette seconde image est amenée par réflexion totale sur l'hypoténuse d'un prisme aussi petit que possible, dont les arêtes sont parallèles à la fente; c'est le dispositif de tous les spectro-

Fig. 4.

Xt<>

ip

scopes. La moitié supérieure de la lente est ainsi éclairée par l'image de l'objet étudié, la moitié inférieure par celle de la source auxiliaire. On obtient ainsi deux spectres superposés séparés par une ligne noire qui n'est autre que l'ombre de la base, vue de tranche, du prisme hypoténuse: cette ligne peut être rendue très fine et presque invisible si l'on use avec soin la surface du prisme (choisi aussi petit que possible) bien normalement aux arêtes : Tastigmatisme inévitable des faces du prisme favorise d'ailleurs le réglage simultané des raies spectrales et de l'image de cette ligne noire.

Pour rendre la comparaison plus facile, un diaphragme d, percé d'une fente convenable, placé dans le plan focal de l'oculaire

O, permet d'isoler une petite région des deux spectres correspondant aux couleurs à comparer (*).

Si le diaphragme est mobile sur une graduation, chaque position pourra définir une longueur d'onde moyenne, à l'aide d'une comparaison préliminaire faite avec les raies de la lumière du Soleil.

[A suivre,)

IHDIGES DE BÉFBAGTIOir DE L'EAU EH SUBrUSIOH; Par m. B.c. DAMIEN.

Les indices de réfraction de l'eau au-dessous de o** n'ont jamais été déterminés. La seule expérience que je connaisse sur ce sujet est celle d'Arago (2), qui, parla méthode ordinaire, a vu « que, dans le passage de — 1°, 3 à -j- i**, 2, la réfraction de l'eau ne varie pas assez sensiblement pour qu'avec un prisme de 3o° on aperçoive un déplacement sensible dans l'image ».

Après quelques essais infructueux, Arago fait comprendre l'importance d'une pareille mesure et propose le programme suivant :

« Mesurer, avec la lunette du théodolite ou du cercle répétiteur, la réfraction de l'eau, en prenant pour point de mire l'une des bandes de Fraunhofer ou l'une des solutions de continuité produites dans le spectre à l'aide du verre bleu de cobalt.

» Faire, s'il est possible, ces mêmes observations sur l'eau qui reste liquide au-dessous de o®, et voir si la loi des réfractions éprouve un changement brusque, soit à 4"> soit à o**.

» Répéter les mêmes expériences par voie d'interférences et soumettre les résultats à la même discussion. »

Ce programme a été rempli en partie par M. Jamin, qui, parla

(*) Les réfractions du prisme à vision directe polarisent d'une manière sensible la lumière transmise; si donc la source à étudier était polarisée, il faudrait déterminer la direction du plan de polarisation et tenir compte do cette orientation par rapport au plan de réfraction. Une expérience photométrique préliminaire donnerait pour chaque couleur le coefHcient relatif d'aflTaiblissement correspondant aux deux cas où la lumière est polarisée dans le plan de réfraction et dans le plan perpendiculaire; pour les azimuts intermédiaires, l'intensité se calculerait aisément.

(*) Œuvres complètes , t. X, p. 3o6 et 577.

INDICE DE L*EÂU. 199

méthode si délicate du réfraclomètre inlerférentiel, a montré que de 3o** à 0** les indices croissent d'une manière continue. Cet important résultat a été confirmé depuis par MM. Dale et Gladstone et par M. Rûhlmann, par la méthode du prisme, et tout dernièrement par M. Lorenz, au moyen d'un appareil inlerférentiel.

J'ai mesuré les indices correspondant aux trois raies de l'hydrogène avec un prisme dont l'angle au sommet était d'environ 60**, qui, dans les conditions ordinaires, donne une approximation égale à trois unités de la cinquième décimale de l'indice quand la dévialion minima est d'environ 25°, ce qui est le cas de l'eau. Mais il faut remarquer qu'ici la méthode employée est, en quelque sorte, une méthode différentielle, permettant plus de précision encore. En effet, la lunette étant pointée sur une raie à une température fixe, on attend environ une demi-heure et l'on fait une nouvelle détermination. La moindre variation de l'indice est accusée par un déplacement de la raie qui ne coïncide plus avec le réticule et dont il est facile de mesurer très exactement l'écart.

La température était ici la température ambiante, connue toujours très exactement et variant peu pendant la durée des expériences.

Pour opérer au-dessous de o®, on ne peut songera refroidir, en quelque sorte artiflciellement, le prisme contenant de l'eau. J'ai profité des journées de froid intense que nous avons eues cet hiver, et je me suis installé dans un laboratoire sans feu et dont les fenêtres étaient ouvertes. Dans ces conditions, j'ai pu faire cinq déterminations au-dessous de o**, la dernière étant à — 7**, 8; j'ai ainsi obtenu les variations pour 1° des indices aux diverses températures entre o** et — 8".

J'ai eu bien souvent l'occasion, dans le courant de cette étude, d'observer une brusque diminution de l'indice sans cause apparente. L'image d'une raie étant superposée au réticule, on voit tout à coup cette image se déplacer lentement et graduellement. Un instant après seulement, des aiguilles de glace se formaient dans le prisme. Gomme le fait remarquer M. Jamin, « la congélation se prépare pour ainsi dire à l'avance au moment où elle va s'opérer ». Pour mieux mettre en évidence la marche générale des indices, je suis parti de la température -|- ao** et j'ai pu calculer les valeurs des indices de degré en degré, déduites par interpolation des mc-

aoo B.-C. DAMIEN.

sures directes. Je me bornerai ici à quelques déterminations seulement. Aux valeurs des indices correspondant aux trois raies de l'hydrogène j'ajouterai la valeur du coefficient A de la formule de Cauchy, qui est en somme l'indice correspondant à une longueur d'onde infinie.

T. H.. Hft. H^. A.

2 23 ï8 53 5oo

Les nombres renfermés dans ce Tableau donnent d'abord une confirmation de ce fait, établi par M. Jamin, que le passage par le maximum de densité ne trouble en rien la marche des indices. Ils mettent aussi en évidence un résultat nouveau :

Les indices de réfraction de Veau continuent à croître au-dessous de 0°, bien que la densité diminue.

On peut remarquer que les variations des indices sont très faibles. Je crois pourtant les avoir déterminées avec assez de précision pour mettre en évidence la marche générale, ce qui est le point important. Mais, pour apprécier rigoureusement des différences aussi faibles, il faudrait peut-être une méthode comportant plus de précision que celle du prisme. La méthode interférentielle s'impose donc ici. Ce serait ainsi répondre à tous les points du programme tracé par Arago. De semblables expériences ne peuvent être faites aisément, je crois, en refroidissant l'eau par un mélange réfrigérant. Ce n'est qu'après de nombreux tâtonnements et des précautions minutieuses que j'ai pu arriver à conserver l'eau liquide jusqu'à — 8" environ, et cela dans un prisme de très petit volume, exposé au refroidissement très lent de l'atmosphère. Dans le tube de l'appareil interférentiel, la difficulté serait sans doute plus grande encore. Malheureusement;' à l'époque où j'ai terminé les expériences précédentes, la saison était trop

INDICE DE L'EÂU. 201

avancée pour pouvoir songer à une installation nouvelle. J'ai donc dû remettre la fin de cette étude à l'hiver prochain.

Le Tableau qui précède montre aussi que les variations du coefficient A sont de même sens que celles des indices. Il n'y a pas non plus de maximum correspondant à 4**. C'est là un résultat contraire à celui que vient de publier M. Lorenz (*).

Au moyen d'un appareil interférentiel, M. Lorenz a déterminé entre o** et 3o** les variations des indices n et n^j correspondant aux raies du sodium et du lithium (deux radiations très voisines, ce qui est déjà un inconvénient), et déduit de ses expériences les expressions empiriques suivantes :

— zn io-*(o,076 — 5,6o6^-4- o,o64o3^*),

. --rj ■=: io-*(o,952 —5,586^ -h o,o64o2^*).

En substituant dans la formule de Cauchy, réduite à deux termes, on aurait

— — io-«(a — 5,5i8^ + o,o64o2^«).

L'auteur calcule ainsi les coefficients de t et t-, nombres petits. Pour a, qui est le terme principal, il dit que les différences entre les coefficients correspondants des formules (i) (0,076 et 0,902) sont tellement considérables, que le calcul serait illusoire. Il a alors recours à une formule de même forme, de M. Matthiessen, qui donne le volume spécifique de l'eau entre 4** et 32**; il rend les coefficients de t^ égaux dans les deux formules, en mettant un terme en facteur, et trouve

Les coefficients de t étant alors à peu près identiques, il admet qu'il doit aussi en être de même pour a, qu'il prend égal à 21 , 743. Il n'est dès lors pas étonnant que deux fonctions supposées iden-

(') Journal de Physique, t. X, p. 86 et 89, et Annaîen der Physik, t. Xï, p. 83 ^

liques à un facteur numérique près s^annulent pour la même valeur ^ = 4 de la variable.

tTUDE DES PROPRIÉTÉS OPTiaUES D'URE LAME DE MÉTAL POLARISÉE PAR Ul GOURART ÉLECTRIOUE ;

Pab m. g. LIPPMANN.

On sait qu'une lame de platine plongée dans de l'acide sulfurique étendu ou dans une dissolution de sulfate de cuivre acquiert, par le passage d'un courant, une force électromotrice dite de polarisation. Ce changement dans les propriétés électriques du platine* entraîne-t-il un changement dans ses propriétés optiques? Le retard qu'un rayon de lumière acquiert par la réflexion sur le platiné' varie- t-il lorsque la surface subit la polarisation galvanique? Pour essayer de résoudre cette question, j'ai étudié optiquement la surface d'une électrode de platine ou d'argent, en ayant recours successivement aux propriétés de la lumière polarisée et à un phénomène d'interférence.

Un miroir de platine ou d'argent, plongeant soit dans de l'eau aiguisée d'acide sulfurique, soit dans une dissolution de sulfate do cuivre, pouvait être intercalé dans le circuit d'un élément Daniell. Un rayon de lumière polarisé par un nicol tombait siu* ce miroir cl était ensuite reçu dans un compensateur de quartz de M. Jamin, suivi d'un nicol analyseur. Le rayon lumineux entrait et sortait normalement aux parois de l'auge en glaces qui contenait le liquide On observait la position de la frange noire dans le compensateur, puis on fermait le courant. Si la polarisation galvanique modifiait les propriétés optiques de la surface de manière à faire varier la différence de phase entre les deux composantes principales du rayon lumineux incident, on devait voir la frange noire du compensateur se déplacer : il n'en fut rien ; la frange resta sensiblement immobile. Le résultat fut le même, que l'incidence fût de 45° ou rasante, que le liquide employé fût de l'acide sulfurique étendu ou du sulfate de cuivre, que la force électromotrice du courant polarisant fût celle d'un élément Daniell ou d'un élément Bunsen. Il résulte de

PROPRIÉTÉS D'UNE LAME POLARISÉE. 2o3

celte expérience que la différence de phase des deux composantes de la lumière polarisée incidente ne change pas sensiblement par le fait de la polarisation galvanique.

Il restait à voir si le retard acquis par la réflexion ne variait pas d'une quantité appréciable, mais égale pour les deux composantes, et n'affectait pas leur différence de phase. A cet effet, j'ai eu recoiu^ au phénomène des anneaux de Newton. Une lame de verre fut appliquée contre la surface du platine, de façon à produire des anneaux larges de quelques millimètres. Ces anneaux furent observés sous des incidences variant de io° à 25'' environ, tantôt à la lumière naturelle, tantôt à la lumière monochromatique du sodium ; on les regardait à travers un microscope grossissant une trentaine de fois. L'expérience consistait à voir si, au moment où l'on fermerait le courant polarisant, les anneaux se déplaceraient : ils restèrent immobiles.

11 résulte de ces deux séries d'expériences que la polarisation galvanique, qui modifie si fortement, comme on sait, les propriétés capillaires d'une surface métallique, ne produit pas de variation sensible de ses constantes optiques. Si l'on croit devoir attribuer la polarisation galvanique à un dépôt chimique adhérent, il faut supposer que ce dépôt est tellement mince qu'il ne modifie pas sensiblement les propriétés optiques de la surface.

Dans quelques-unes de ces expériences, j'ai fait croître la force éleclromotrice polarisante jusqu'à produire des bulles d'hydrogène visibles dans le champ du microscope, et j'ai eu ainsi l'occasion de faire quelques observations accessoires sur la manière dont apparaissent les bulles gazeuses produites par électrolyse. Lorsque ces bulles se produisent dans l'appareil qui donne les anneaux de Newton et qu'on les observe à la lumière blanche, l'expérience est brillante. Les bulles sont, en effet, colorées en vertu du phénomène des lames minces, et elles se détachent sur le fond, également coloré, fourni par la lame mince liquide comprise entre la lame de verre et le platine avec une couleur différente et un éclat plus vif; on les voit souvent se détacher en rose sur fond vert. Les petites bulles de gaz apparaissent successivement et brusquement en certains points de la lame de platine, points favorisés et qui restent toujours les mêmes. Les bulles déjà formées croissent sur place ; puis il en naît en d'autres points du platine. Quand on renverse le sens du courant,

ao4 E. BIBART.

les bulles gazeuses disparaissent dans Tordre inverse de celui où elles ont apparu. Le dépôt gazeux présente, pendant qu'il se produit ou qu'il disparaît, les mêmes aspects successifs qu'une buée qui se condense ou qui s'évapore à la surface d'une lame polie. Les analogies qui viennent d'être signalées entre l'électrolyse et un changement d'état peuvent être complétées par une remarque que j'ai eu l'occasion de faire antérieurement : il y a un retard d'électrolyse comme il y a un retard d'ébullition, c'est-à-dire que, pour faire naître des bulles de gaz, il faut employer des forces électromotrices d'autant plus grandes que la surface sur laquelle on opère est plus petite ; avec une très petite surface de mercure, le relard atteint jusqu'à \ daniell.

SUR LA PA88ITITÉ DU FER; Par m. E. BIBART.

Un très grand nombre d'expériences ont été faites sur la passivité du fer. J'ai eu l'occasion d'en répéter plusieurs, et dans des conditions parfois assez différentes de celles où s'étaient placés leurs auteurs. Il m'a paru intéressant de réunir en quelques pages les résultats que l'on peut considérer comme acquis à ce sujet.

L Keir(*) a montré, en 1790, que le fer plongé dans l'acide azotique monohydraté devient passif, c'est-à-dire qu'il n'est plus attaqué par l'acide azotique ordinaire. On a reconnu depuis que l'intervention de l'acide azotique monohydraté n'est pas nécessaire et que le fer peut devenir passif dans beaucoup d'autres circonstances.

I** Chauffons, par exemple, une pointe de Paris dans la flamme d'un bec Bunsen jusqu'à ce qu'elle se recouvre d'une couche bleue d'oxyde; laissons-la refroidir à l'air et plongeons-la dans l'acide azotique ordinaire : nous verrons qu'elle n'y est pas attaquée (^).

(•) Keib, Phil. Trans., p. SSg; 1790.

(*) ScHÔRBEiN, Pogg. jinn,, Bd. XXX Vil, p. SgB; i836.

PASSIVITÉ DU FER. ao5

La passivité du fer est due ici évidemment à la couche d'oxyde insoluble qui s'est formée à sa surface.

2* Attachons deux pointes aux extrémités des rhéophores d'une pile de Bunsen de st ou 3 éléments, et plongeons en partie les pointes dans Tacide azotique ordinaire, de manière que les fils d'attache n'y plongent pas. Tout d'abord rien ne semble se produire au pôle positif, tandis qu'un dégagement abondant de bioxyde d'azote a lieu au pôle négatif. Le fer du pôle négatif s'attaque énergiquement ; l'autre se recouvre peu à peu d'un enduit noir. Interrompons le courant : le fer du pôle positif est devenu passif tandis que l'attaque du pôle négatif continue (*).

Dans ce cas, la passivité du fer a été déterminée par l'oxygène, qui s'est condensé sur sa surface et qui a fini par l'oxyder. Le bioxyde d'azote, au contraire, qui s'est dégagé au pôle négatif, n'a pu préserver le fer.

3^ Le contact d'un fil d'or, de platine ou d'un morceau de charbon empêche l'attaque du fer dans l'acide azotique ordinaire ou même arrête l'attaque lorsqu'elle n'est pas trop violente (^). Ce fait s'explique facilement si l'on remarque que les courants qui s'établissent entre le fer et le platine à travers le liquide dégagent de l'oxygène sur le fer.

Pour rendre plus manifeste l'intervention des courants électriques, on peut disposer l'expérience de la manière suivante :

Un clou AB, de o",o6 à 0^,07 de long {fig* i), est attaché à un fil de platine BC. On plonge la pointe A dans l'acide ordinaire et aussitôt on enfonce l'extrémité du fil de platine. En enfonçant celle-ci suffisamment et en la rapprochant du fil de fer, on parvient à arrêter l'attaque du fer sans le toucher (du moins dans le liquide).

4® Dans ces expériences, on peut remplacer le fil de platine par un fil de fer déjà passif. Ainsi Schônbein recourbait un fil de fer enferme d'Û, chauffait une des extrémités, la plongeait dans l'acide azotique ordinaire ; la seconde extrémité, plongée ensuite, devenait passive. Il résulte de là ce fait important à retenir : c'est que le fer passif

(•) ScBO»Bi!f, Pogg, Ann,, Bd. XXVIII, p. 493; i836. — Beetz, Pogg. Annalen Bd. LXII, p. a34, et Bd. LXIII, p. 4i5; 1844. {•) SchOsbew, Pogg, jénn., Bd. XXXVII, p. SgS, et Bd. XLIII, p. io3; i838. /. de Phyt., t. X. (Mai i88i.) 1 5

!io6 E. BIBÂRT.

se comporte par rapport au fer actif comme un fil de platine. On peut se dire, il est vrai, que les courants qui portent l'oxygène sur le fer neuf et le rendent actif dégagent en même temps sur le fer

Fig. I.

passif une quantité équivalente de bioxyde d'azote (ou d'hydrogène si Facide est étendu) et devraient par là lui rendre son activit Mais il faut remarquer que, si la couche de bioxyde d'azote dégagé sur le fer passif est très faible, elle se dissout en grande partie dan l'acide azotique.

Il faudra donc, pour que cette couche de bioxyde d'azote soi faible, que le fer passif ait une surface assez grande par rapport au fer actif. C'est ce dont on peut se rendre compte de la manière suivante. On chauffe un clou à l'une de ses extrémités et on l'enfonce progressivement dans l'acide ordinaire en plongeant d'abord la partie oxydée : le clou devient passif dans toute sa longueur. Si au contraire on avait enfoncé d'abord la partie active, le clou se serait attaqué tout entier (*).

Enfin voici une autre expérience fort curieuse et qu'il serait difficile d'expliquer autrement que par cette intervention des courants électriques.

Deux clous neufs sont reliés par un fil de cuivre et plongés en partie dans l'acide {fig» a). En faisant varier la longueur de la partie plongée, on arrive à rendre l'attaque excessivement faible sur les deux clous. Mais il arrive souvent que des pu/^afio/i^ apparaissent sur les deux clous; la couche de gaz qui les entourait disparaît

(*) ScuOmqbin, ihid.