S 4. - LA RÉPARTITION ÛE L'ÉNERGIE DANS LE SPECTRE

La répartition de Ténergie dans les diverses régions du spectre a été Tobjet de nombreuses recherches. Elles n'ont pas conduit cependant à des résultats très utiles, précisément parce que pour une température uniforme fint^nsité des diverses radiations varie beaucoup suivant les sources lumineuses. Nous avons vu, par exemple, que la répartition de l'énergie dans le spectre d'un bec de gaz et d'un bec Auer était fort différente, bien que leur température fut presque identique.

Il n'y a pas davantage à tirer parti des recherches publiées sur la répartition de l'énergie dans le spectre solaire en raison de la variation très grande qu'il éprouve dans Tinfra-rouge suivant les jours, les heures, l'altitude, l'absorption exercée par la quantité plus ou moins grande de vapeur d'eau atmosphérique, etc.

Toutes les anciennes mesures d'énergie dans le spectre étaient, je l'ai dit, affectées d'une erreur due à l'emploi du prisme pour séparer les diverses radiations* Le prisme ramassant les radiations dans l'infrarouge et les étalant considérablement à l'autre extrémité du spectre, il était naturel que la chaleur fût très élevée dans la partie où les radiations étaient les plus condensées. On vit donc dans l'infra-rouge la partie la plus chaude du spectre solaire. Cette erreur et la courbe qui la traduit traînent encore dans la plupart des traités de physique élémentaire.

Dès qu'on eut réussi, au moyen de réseaux, à produire des spectres où la déviation des radiations est proportionnelle à la longueur d'onde, il devint évident, comme je Tai montré déjà, que ce n'était pas du tout dans Tinfra-rouge invisible, mais bien dans la partie la plus lumineuse du spectre, c'est-à-dire de A à D, que se trouve pour la lumière solaire le maximum d'action calorifique.

Aucune partie du spectre n'est dépourvue en réalité d'action calorifique, comme les physiciens le crurent longtemps. Il suffirait de donner à une radiation quelconque une intensité suffisante pour lui faire produire toutes les actions calorifiques voulues.

Indépendamment des causes d'erreur que je viens d'énumérer, il en est une beaucoup plus grave encore et qui touche au principe même des méthodes.

Les physiciens ont été condjuits à mesurer l'énergie dans le spectre, uniquement en évaluant les actions calorifiques de ses diverses parties. M. Jamin montre très bien dans le passage suivant le processus mental de cette conception :

« On a supposé autrefois que trois agents distincts émanaient du soleil, la chaleur, la lumière et les rayons chimiques, et que chacun d'eux donnait lieu à un spectre partiellement superposé aux deux autres, mais distinct dans sa nature autant que .dans ses propriétés. Mais on a été conduit par la force des choses à rejeter cette hypothèse compliquée parce que tous les procédés se montraient impuissants à réaliser pratiquement la séparation supposée possible en théorie. Tout le monde admet aujourd'hui que le soleil envoie des vibrations qui sont toutes de même nature, qui ne se distinguent que par leur longueur d'onde. Ces actions diverses (lumineuses, chimiques, calorifiques), s'exécutent toutes aux dé-

pens de Ténergie des vibrations, mais raction calorifique en fournit la seule mesure rationnelle *. »

Ce procédé de mesure ne fut pas appliqué uniquement à la lumière, mais à toutes les formes d'énergie. Il est déduit de Tidée que tous les modes d'énergie pouvant se transformer en chaleur, sont mesurables par leurs effets calorifiques évalués en calories ou en kilogrammètres, par conséquent équivalents.

En ne considérant que la chaleur dans le spectre, on est naturellement amené à lui attribuer toutes les actions observées. C'est justement ce que fait l'auteur cité plus haut. « 6'est aux dépens de l'énergie calori- « fique disponible des radiations, dit-il, que se pro- « duisent, soit l'impression lumineuse sur la rétine, 4< soit l'impression photographique. »

S'il en était bien ainsi, les rayons pouvant produire le maximum de chaleur devraient le mieux agir sur la plaque photographique ^t sur l'œil. Or, c'est justement' le contraire qui se produit.

On n'observe pas seulement dans les actions photographiques le défaut de parallélisme entre Tintensité calorifique et les effets observés. Il est même frappant de voir dans l'ultra-violet, aux actions calorifiques presque nulles, certains effets tels que la dissociation de la matière se produire d'une façon très énergique, alors qu'ils sont insignifiants dans les parties les plus chaudes du spectre.

On doit en conclure que les diverses régions du spectre possèdent des actions n'ayant pas de commune mesure. La répartition de l'énergie sera très différente, suivant les réactifs employés, œil, plaque photographique, thermomètre, électromètre. Ceux fortement impressionnés par une certaine radiation sont muets devant une autre. Il faut, en réalité, une courbe pour chacun d'eux et ne pas prétendre dcler-

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i. Physique, t. tll, 3* partie, p. 100, 4' édition,

miner Ténergrc spectrale avec un seul comme on Ta fait jusqu'ici.

S ^* — L'ABSORPTION DE LA LUMIÈRE PAR LA MATIÉRc.

A sa propriété d'émettre des radiations lumineuses la matière joint celle de pouvoir les absorber ou de se laisser traverser par elles. Il y a ainsi un échange permanent entre la matière et Téther que nous avons souvent signalé.

Un corps se laissant traverser par la lumière sans lui faire éprouver de modification sensible, est dit transparent. On le qualifie d'opaque dans le cas contraire.

Les idées sur la transparence et Topacité se sont très modifiées dans ces dernières années. On sait aujourd'hui qu'il n'y a pas de corps entièrement transparent pour tontes les radiations. Une lame de verre de 1/10* de millimètre d'épaisseur, complètement transparente pour l'œil est cependant absolument opaque pour toute l'extrémité ultra-violetle du spectre et pour une partie notable de l'infra-rouge.

La transparence est toujours sélective et par conséquent jamais complète. S'il existait un corps entièrement transparent, il pourrait être exposé à la source de chaleur la plus intense sans s'échauffer puisqu'il n'absorberait aucune radiation. L'élévation de température d'un corps soumis à un rayonnement n'est due en effet qu'à l'absorption de radiations qui n'ont aucune température par elles-mêmes.

Plus l'opacité du corps est grande, plus il absorbe et s'échauffe, sauf naturellement le cas où par suite du poli de sa surface il renvoie dans l'espace les vibrations de l'élher qui l'atteignent.

On essaie maintenant, comme je l'ai dit déjà,

d*expliquer la transparence et Topacité des corps par un phénomène analogue à celui de la résonance acoustique. Il nous suflira de modifier légèrement la théorie actuelle pour montrer qu'elles sont les conséquences d'une môme loi. La matière peut être considérée comme composée de petits diapasons moléculaires capables, de même que les diapasons ordinaires, de vibrer pour certaines notes, mais non pas pour d'autres. Frappés par les vibrations de Téther, ils vibrent suivant leur structure, à l'unisson de certaines notes lumineuses et ne sont pas impressionnés par les autres. La radiation qui les fait vibrer, reste à la sortie du corps transparent identique à ce qu'elle était à l'entrée n'ayant subi dans ce cas d'autres modifications qu'un ralentissement de vitesse, par suite sans doute du temps nécessaire pour augmenter les vibrations des atomes.

Les corps opaques seraient constitués au contraire d'éléments ne pouvant vibrer à l'unisson des vibrations qui les frappent. Ils pourraient seulement émettre des vibrations irrégulières s'évanonissant aussitôt en se transmettant aux molécules voisines. Des mouvements de ces derni>ros résulterait réchauffement des corps frappés par la lumière. L'absorption serait donc un véritable transfert du mouvement de Téther aux corps qui y sont plongés.

Quand une substance est transparente pour une radiation et opaque pour une autre, ce qui est le cas ^énéraU les molécules vibrent à l'unisson des vibralions qui les traversent et absorbent les autres. Un verre rouge ou bleu possède cette couleur parce qu'il ne peut laisser passer que les radiations du s(»ectre correspondant au bleu ou au rouge et retient les autres.

Cette théorie n'est soutenable qu'en supposant les molécules des corps déjà animés de mouvements rapides que les vibrations de Téther ne feraient qu'o-

rienter. Il serait tout à fait impossible autrement de* supposer que les vibrations de Téther donnent aux atomes, la somme énorme d'énergie nécessaire pour les faire osciller avec la rapidité de la lumière.

D'après ce qui précède, la différence entre un corps transparent et un corps opaque résiderait uniquement dans la nature des vibrations qu'ils émettent. Les vibrations incidentes traversent le corps transparent en faisant vibrer sur leur passage les atomes de la matière à l'unisson du rayon incident. Elles feraient vibrer également les atomes du corps opaque, mais se diffuseraient dans sa masse. Dans les deux cas, l'énergie lumineuse ayant frappé une face d'une lame opaque ou transparente reparait nécessairement sur l'autre. Dans le cas de la transparence, le rayon est à la sortie ce qu'il était à son entrée; dans celui de l'opacité, la lame s'échauffe, puis émet en tous sens — et non plus dans une seule direction — des radiations dont la longueur d'onde est très différente de celles ayant frappé l'autre face. Alors que la lumière ne modifie pas la température d'un corps transparent, elle élève au contraire celle d'un corps opaque.

Si l'amplitude des ondes lumineuses qui ont frappé un corps opaque est assez grande, ses molécules peuvent être suffisamment écartées pour le faire passer à l'état liquide ou gazeux.

L'absorption de la lumière par la matière est en relation étroite avec la structure de cette dernière. Les modifications produites par ses changements permettent de déterminer la composition des corps. Elles sont constatées facilement en interposant la substance à examiner entre une source lumineuse et le prisme d'un spectroscope. Beaucoup de liquides très transparents pour l'œil, présentent des bandes d'absorption variant avec les moindres changements de leur composition. Des traces d'impuretés sont ainsi facile-

ment reconnues. Il est possible, par exemple, de découvrir la présence de 1/30.000 de pyridine dans de l'ammoniaque.

Les gaz sont très absorbants pbur certaines radialions et peu pour d'autres. Ceux de Tatmosphère absorbent totalement tout Tultra-violet, à partir de [L, 295 et la totalité de Tinfra-rougc dépassant 5 [x. L'ozone de Tatmosphère sô montre également très absorbant pour l'ultra-violet et peut-être doit-on à son excès momentané la disparition accidentelle de cette région à partir de la raie M que j'ai constatée dans mes expériences.

Il est assez difficile dans la théorie de la transparence par résonance donnée plus haut, de comprendre qu'un môme corps puisse être transparent ou opaque pour des régions situées aux deux extrémités opposées du spectre. Tel le verre à vitre par exemple tout à fait opaque, non seulement pour Tullra-violet mais encore pour toute la région infra-rouge au delà de 2 à 3 {X, et par conséquent pour les radiations calorifiques émises par les corps chauffés à 100 degrés ou au-dessous.

Cette transparence partielle de la matière pour les vibrations lumineuses de Téther est à rapprocher de sa transparence complète pour les lignes de force électriques ou magnétiques précédemment signalées, composées elles aussi d'éther mais sous une forme inconnue. Ce sont les seuls éléments dont La matière ne puisse entraver la marche. Pourquoi laisse-t-elle passer Téther sous une forme et non pas sous une autre? Nous ne pouvons donner aucune réponse à cette question.