Phosphorescence et fluorescence

La pliosphoresceiice est une propriété qu’on a attribuée pendant longtemps à un petit nombre de corps, et qui paraît être au contraire assez générale d’après les récentes recherches de M. Ed. Becquerel.

Elle se manifeste dans les circonstances suivantes :

Quand on met de la poussière de spath fluor sur du mercure bouillant, ou même sur l’alliage de Darcet fondu au-dessous de 100®, elle émet une lueur verdâtre. D’autres substances se conduisentde même sous l’influence de la chaleur et émettent une lumière dont la teinte est spécifique pour chacune d’elles.

Le frottement produit sur certaines substances un effet analogue. Ainsi la dolomie émet dans cette circonstance une lueur rouge qui persiste pendant quelque temps. Deux morceaux de cristal de roche frottés l’un contre l’autre donnent aussi une lueur. La plupart des métaux ne produisent rien. On a naturellement comparé ces lueurs à celle que produit l’électricité. Mais l’électricité n’est pas la cause de la phosphorescence par le frottement. Car Dufay a montré que certaines substances acquièrent cette propriété sans devenir électriques, tandis que d’autres deviennent électriques par le frottement sans devenir en même temps phosphorescentes.

Canton avait vu l’insolation développer la même propriété dans le sulfure de calcium, qu’on appelait à cause de ce\di phosphore de Canton. L’azotate de chaux s’appelait, pour une raison semblable, phosphore de Baudouin, La craie se comporte de la même manière et M. Becquerel a vu dans cette propriété une cause possible des effets lumineux que les voyageurs ont remarqués sur les montagnes d’Afrique après le coucher du soleil.

LES MEUVEILLES LE L’ÉTINCELLE ÉLECTUIQUE.

En 1858, M. Ed. Becquerel a montré qu’une foule de corps sont comme les précédents, lumineux dans l’obscurité, après avoir été exposés au soleil, et il a imaginé le phosphoroscope, qui permet à'insoler le corps pendant un temps connu, et de l’observer dans l’obscurité après un intervalle de temps connu aussi. Parmi les corps, les uns tels que ceux que nous avons cités luisent dans l’obscurité pendant plusieurs minutes ; les autres pendant un instant très-court que M. Becquerel a vu être inférieur à ^*00 de seconde. La couleur de la lumière émise dans ces circonstances dépend toujours de la nature du corps. On a aussi fait agir, au lieu de la lumière blanche du soleil, chacune des lumières simples que le prisme sépare, et on a vu la couleur de la phosphorescence rester infé~ rieure en réfrangibilité à celle de la lumière excitante. Ainsi un corps impressionné par la lumière rouge ne peut émettre que des rayons rouges ; impressionné par la lumière orangé, il peut émettre des rayons rouges et orangés ; par la lumière jaune, des rayons rouges, orangés et jaunes, etc. Il n’émet aucun rayon plus réfrangible que ceux qui ont causé l’excitation. Cette loi est une des plus importantes qui concernent la phosphorence par insolation.

Les liquides et les gaz ne deviennent pas phosphorescents dans les circonstances précédentes.

La fluorescence peut être définie la propriété que possèdent certains corps d’émettre, quand ils reçoivent des rayons d’une réfrangibilité donnée, une lumière composée de rayons moins réfrangibles que les précédents. Par exemple une infusion d’écorce de maiTonnier d’Inde exposée aux rayons violets du soleil émet une lumière d’un bleu de ciel magnifique. Il suffit de projeter sur le vase de verre ordinaire qui la contient les rayons solaires, en interposant un verre violet, pour que le phénomène se produise.

Cette propriété était connue depuis longtemps; le père

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Ivirchei* en parle ; Gœthc cite justement Técorce de marronnier. Mais c’est M. Stokes qui a montré qu’elle appartenait à diverses substances, et qui en outre a découvert la loi de la réfrangibilité. Cette loi est la même que celle de M. Ed. Becquerel sur la phosphorescence par insolation, et elle établit un lien entre ces deux phénomènes. 11 résulte d’ailleurs de tous les faits connus qu’ils sont dus tous les deux à la même cause, et qu’ils constituent une seule propriété. On peut dire que la fluorescence est une phosphorescence par illumination de durée infiniment petite, et d’une intensité très-grande.

Le lecteur peut se demander si les rayons invisibles ultra-violets sont capables de produire la fluorescence, et par conséquent de rendre certains corps lumineux, quand ils ont reçu l’impression de ces rayons invisibles. M. Sto^ kes a en effet découvert ce phénomène avec la solution de sulfate de quinine dans l’acide tartrique. On fait l’expérience de la manière suivante.

On trace quelques caractères sur une feuille de papier blanc avec la solution; quand les traits sont secs on ne les distingue pas à la lumière du jour. On projette ensuite un spectre solaire sur la feuille, de façon que les caractères soient sur son prolongement au delà du violet ; aloi's ils apparaissent nettement avec une couleur lavande caractéristique. Ainsi le sulfate de quinine excité par les rayons plus réfrangibles que le violet émet des rayons violets moins réfrangibles que les précédents, ce qui est bien conforme à la loi de Stokes.

Certains corps solides jouissent de lafluorescence. Ainsi un verre qui contient de l’urane donne une belle lumière verte quand il est excité par les rayons solaires bleus ou violets.

L’analogie de la lumière électrique avec la lumière solaire que nous avons déjà observée au point de vue de . rintensité, de l’action calorifique, et de faction chimique, existe encore au point de l’action jjliosphorogénique.

Les phénomènes que Ton observe sur les corps excités par les rayons solaires se produisent très-bien quand on emploie les rayons de l’étincelle ou de l’arc voltaïque. L’étincelle convient particulièrement pour la phosphorescence ; car, à cause de sa faible durée, on est dispensé de Tusage d’un appareil pour séparer l'excitation de l’observation dans l’obscurité. L’étincelle jaillissant dans la chambre noire à côté de la substance phosphorescente, on voit celle-ci luire, quand la lumière de l’étincelle a disparu, pourvu toutefois que la durée de la phosphorescence soit supérieure à la durée de l’impression optique.

Les coquilles d’huîtres calcinées, pulvérisées avec du soufre, servent habituellement d’exemple, parce que l’effet est très-durable. 11 y a des changements de teintes, qui s’expliquent par l’inég'alité de la durée pour les diverses espèces de rayons émis. En rangeant les substances suivantes dans l’ordre indiqué dans le tableau, on verra simultanément les principales couleurs spectrales ; mais elles n’auront pas toutes la même durée.

Dieu.

Spatli lluor.

Vert.

Composés de Turane.

Jaune.

Su] l'ale de ([uiniiie tondu.

Orangé.

Leucopliane.

Rouge.

Composés de ralumine.

M. Geissler, en préparant les tubes à gaz raréfiés destinés à la lumière électrique, observa par hasard la phosphorescence du gaz qui se trouvait dans quelquesuns de ces tubes. M. Paihmkorff fit connaître à Paris cette propriété vers 1858 et M. Ed. Becquerel en fit l’étude. 11 reconnut que l’oxygène mêlé de vapeur d’acide sulfurique donnait surtout lieu au phénomène. M. Morren à Marseille et M. Sarrasin ù Genève ont fait de nombreuses recherches à ce sujet ; mais a difficulté de se pro-

PROPRIÉTÉS DE L’ÉTINCELLE

curer l’oxygène parfaitement pur a empêché jusqu’à présent de ‘savoir quelle est la substance gazeuse qui est réellement mise en activité. L'air adhérent au verre des appareils suffit pour que l’oxygène se trouve mêlé d’une petite quantité d’azote et il semble assez difficile de s’en débarrasser. L’ozone joue un rôle important ; car nous savons qu’il se produit sous l’influence de l’étincelle, et M. Sarrasin a observé qu’en mettant dans le gaz raréfié de la poudre d’argent, substance qui détruit l’ozone, la phosphorescence n’avait plus lieu. Le rôle de la vapeur de facide sulfurique serait expliqué par la décomposition électrolytique de sa vapeur, transportant l’oxygène ozonisé à félectrode positive, et, à l’appui de cette conjecture, nous avons l’observation suivante de M. Morren relative à la distribution de la lumière dans le tube.

Lorsqu’on a fait passer dans le tube une série d’étincelles d’induction et qu’on arrête le courant, l’intérieur du tube possède une teinte d’un blanc vaporeux, semblable à un brouillard. Cette teinte ne se montre pas à félectrode négative, elle s’évanouit peu à peu, comme toute lueur phosphorescente.

L’étincelle électrique produit la fluorescence, et tout le monde peut voir dans les cabinets de physique de charmants tubes de Geissler, aux formes les plus variées, les plus gracieuses, que la bobine de Rubmkorff colore des nuances les plus vives et les plus inattendues. A la lumière du jour toutes les parties de ces tubes semblent incolores; dès que l’étincelle les traverse dans l’obscurité, ces parties se distinguent par leurs couleurs. Voici les principaux faits qui se trouvent rassemblés dans ces curieux appareils.

Les solutions de certaines substances étant renfermées dans des tubes de verre, et ces tubes étant enveloppés ou traversés par des tubes contenant de l’air raréfié et des fils de platine servant d’électrodes, l’étincelle qui jaillit entre ces fils excite la fluorescence des liquides. La cou-

leur verte s’obtient avec la racine de curcuma, le bois de Cuba ; la couleur bleue avec le gaïac, l’écorce de marronnier d’Inde, l’écorce de frêne, le pétrole, le sulfate de quinine. Les tubes étant composés de diverses qualités de verre, dans lesquelles entrent l’urane, l’alumine, etc., on obtient la fluorescence verte, rouge, etc. Enfin la couleur même de l’étincelle ajoute son effet à tous les précédents; elle dépend de la nature du gaz.

Les liquides Duorescents ne se comportent pas toujours de la même manière au soleil et à la lumière de l’étincelle. Ainsi l’extrait de menthe poivrée donne une couleur rouge à la lumière du soleil et à celle du magnésium en coml)ustion ; il ne produit presque rien avec le tube de Geissler. 11 en est de même de la solution alcoolique du rose de Magdala,

Parmi les nombreuses expériences auxquelles se sont livrés les physiciens dans ces dernières années, nous signalerons encore une curieuse observation de M. Müller : le spectre de rétincelle d’induction parut dix fois plus long sur une plaque de verre, que sur une feuille de papier blanc, les électrodes étant en zinc, et neuf fois, lorsque les électrodes furent en aluminium L

Les phénomènes que nous venons de décrire nous montrent un corps transmettant simplement aux corps environnants l’énergie qu’il a puisée dans l’étincelle, sans que cette énergie ait changé sa forme, qui est celle de la lumière. Mais les éléments de cette énergie ont subi une modification, qui correspond à la diminution de réfrangibilité des radiations. On peut comparer l’étincelle à un corps vibrant, qui produit un son, le corps phosphorescent aux cordes d’un piano, qui renvoient le son en le modifiant suivant leurs natures, leurs diamètres, leurs longueurs et leurs tensions. Quelques-unes restent immobiles; les autres vibrent liarmoniquement avec le coi*ps

^ Annales de Chimie cl de Physique , 4° série, tome NUL 1808.

PROPRIÉTÉS DE L’ÉTINCELLE

sonore ; ce sont les plus longues et le son qu’elles font entendre est plus grave que le son excitateur. C’est l'air qui a transmis la vibration de la source aux cordes. C’est aussi l’air qui transmet la vibration composée des cordes à notre oreille. Telle est l’image de la fluorescence et de la phosphorescence par illumination.

Devons-nous conclure de ces analogies qu’une source lumineuse et les corps impressionnés sont des assemblages de molécules vibrantes et que le milieu interposé transmet les vibrations ?

En imaginant la théorie des ondulations, on a supposé une substance élastique remplissant l’espace compris entre les corps et entre leurs molécules, distincte de la substance de ces molécules et appelée éther \ on a supposé que cet éther avait lui-même des molécules vibrantes et l’analogie de la lumière avec le son s’est trouvée figurée avec détail. Mais que se passe-bil entre les molécules de l’éther? comment le mouvement vibratoire passe-t-il de l’une à l’autre? Si l’on prétendait avoir trouvé l’explication philosophique de la lumière, sa nature intime, on serait dans l’erreur ; car on aurait seulement reculé le problème, sans le résoudre. Mais telle n’est pas la prétention du système des ondulations. Pour le physicien, elle est la meilleure hypothèse que l’on ait faite pour rattacher à un meme principe les nombreux phénomènes de la lumière. Elle sera acceptable, comme trait d'union entre ces phénomènes tant qu’un fait nouveau ne se sera pas présenté, qui soit en contradiction avec elle. Et certes il serait téméraire d’aflirmer qu’aucun fait de ce genre ne se présentera jamais. Ainsi posée, l’hypothèse des ondulations de Véther a une très-grande utilité. Non-seulement elle a fait découvrir plusieurs faits jusqu’alors inaperçus, mais elle est une source féconde de découvertes pour l’avenir. Le physicien en déduit par le raisonnement mathématique une foule de conséquences, et celles qui ne se trouvent pas dans les lois déjà connues sont

soumises à l’épreuve de l’expérience ; elles suggèrent de nouvelles recherches et célles-ci conduisent à des découvertes souvent inattendues. C’est là le moyen le plus rapide d’accroître le domaine de la science, de passer du connu à l’inconnu.