I. — LES FORMES DIVERSES DE LA PHOSPHORESCENCE

On donne le nom de phosphorescence à la propriété dont jouissent certains corps de devenir Inmîneux après avoir été exposés à des influences diverses, celle des radiations solaires notamment.

La phosphorescence, un des plus difficiles problèmes de la physique, un de ceux dont l'interprétatien est la plus compliquée, réalise ce paradoxe apparent d'engendrer de la lumière froide, c'està-dire sans élévation de température. Dans toutes nos sources d'éclairage habituelles, la lumière se manifeste seulement lorsque les corps ont été d'abord portés à une température élevée.

' Pendant longtemps la phosphorescence fut envisagée comme un phénomène aussi rare dans le règne minéral que dans le règne animal. Les recherches

récentes sur les animaux des grandes profondeurs prouvent que, pour un nombre immense d'êlres, la phosphorescence est un mode normal d'éclairage leur permettant de se guider dans les abîmes ténébreux des mers où le soleil ne pénètre jamais. On peut se demander aujourd'hui si les animaux ne connaissant d'autre lumière que la phosphorescence ne son pas plus nombreux que ceux éclairés par le soleil. Les phénomènes de la phosphorescence, qui frappaient jadis par leur exception, frappent maintenant par leur fréquence.

Nous avons rencontré souvent les actions de la phosphorescence dans le cours de nos recherches. Les documents déjà publiés qui se bornaient presque uniquement aux recherches faites par Edmond Becquerel, il y a plus de cinquante ans, ne permettant pas d'expliquer tous les phénomènes constatés, nous fûmes conduits à reprendre entièrement cette étude. Les faits nouveaux que nous avons reconnus seront bientôt exposés.

Les divisions habituelles de la phosphorescence étant très artificielles, il serait inutile de les reproduire. Nous nous bornerons à répartir les phénomènes en quatre classes ; les trois premières connues depuis longtemps, la quatrième est due à nos recherches.

1° Phosphorescence engendrée par la lumière, — 2* Phosphorescence indépendante de la lumière et déterminée par divers excitants physiques, tels que la chaleur, le frottement, Télectricité, les rayons X. — 3° Phosphorescence par réactions chimiques. Dans <;ette classe rentrent les phénomènes lumineux que présentent certains êtres vivants. — 4** Phosphores^' cence invisible. Elle comprend la production de lumière incapable d'impressionnor l'œil, mais capable d'impressionner la plaque photographique et d'être rendue visible par divers moyens.

PUOSPilOBESCENCE PRODUITE PAR LA LUMIÈRE 225

Nous n'étudierons dans ce chapitre que la phosphorescence produite par la lumière.

§ 2. — ACTION DES DIVERSES RÉGIONS DU SPECTRE SUR LES CORPS SUSCEPTIBLES DE PHOS>>HORESCENCE ET MÉTHODE D'OBSERVATION.

Beaucoup de corps, soit naturels comme le diamant, Tapatite, la fluorine, la leucophane, soit artificiels, comme les sulfures alcalino-terreux, ont la propriété de briller dans l'obscurité après avoir été exposés un instant à la lumière du jour.

A l'exception du diamant, dont la luminosité est parfois très vive, la phosphorescence des minéraux est toujours fort inférieure à celle des substances fabriquées artificiellement.

Un très grand nombre de corps sont susceptibles, comme Ta montré E. Becquerel au moyen de son phosphoroscope, d'acquérir la propriété de briller pendant une courte fraction de seconde après avoir été exposés à la lumière.

Dans cette dernière classe des corps à phosphorescence brève, rentrent les composés dits fluorescents. On a voulu en faire une classe spéciale, sous prétexte qu'ils auraient la propriété de transformer de la lumière ultra -violette invisible en lumière visible. Cette propriété est en réalité commune aux divers corps phospHorescents; presque tous, en effet, sont illuminables par l'extrémité ultra-violette du spectre.

L'action des diverses régions du spectre s'observe . très facilement avec les sulfures phosphorescents. Ces sulfures ne sont qu'au nombre de quatre : ceux de calcium, de baryum, de strontium et de zinc. Exposés à la lumière, ils acquièrent une phosphorescence qui persiste plusieurs heures après Tinsolation, mai3 en décroissant constamment.

226 l'évolution dbs fobcbs

La grande sensibilité de ces corps à la lumière se rapproche généralement de celle des plaques photographiques au gélatino-bromure.

Les sulfures de calcium, de strontium et de baryum ont des propriétés très voisines ; ils ne diffèrent guère entre eux que par la couleur de leur phosphorescence et la rapidité avec laquelle ils s'impressionnent à la lumière. Le sulfure de calcium est le plus rapidement impressionné; celui de strontium le plus lentement. Ce dernier demande plusieurs secondes d'insolation pour arriver à son maximum d'illumination, alors que Ton peut impressionner le sulfure de calcium au soleil en 1/30* de seconde.

Le sulfure de zinc à phosphorescence verte — et non celui à phosphorescence jaune ou orangée — jouit, pour l'étude des radiations allant du vert jusque très Ipin dans l'infra-rouge, d'une sensibilité spéciale que ne possèdent pas les autres sulfures. Grâce à elle j'ai pu démontrer la grande transparence pour la lumière de corps supposés jadis fort opaques. Un écran de sulfure de zinc insoié à la lumière du jour s'éteint instantanément dès qu'il est exposé à des radiations jaunes, vertes, rouges, et surtout infrarouges. Par des mesures précises effectuées avec des obturateurs dont j'avais mesuré la vitesse avec un chronographe enregisteur, j'ai reconnu qu'en moins de 1/10® de seconde, du sulfure de zinc insoié manifestait dans l'infra-rouge un commencement d'extinction. J'utilisai cette propriété pour obtenir des photographies instantanées dans une obscurité complète, comme on le verra dans un autre chapitre.

L'extrême sensibilité du sulfure de zinc rend son illumination très variable suivant la proportion des rayons infra-rouges contenus dans les diverses sources lumineuses. Alors que les autres sulfures s'illuminent à la simple clarté d'une lampe à pétrole, le sulfure de zinc non seulement ne s'illumine pas, mais

s'éteint môme si on Ta d'abord insolé à la lumière du jour.

Les sulfures de ealcium et de strontium étant peu sensibles aux rayons infra-rouges, s'illuminent très bien, au contraire, pour cette raison, à la lumière d'une lampe, ou même d'une bougie. On en déduit immédiatement le moyen de distinguer le sulfure de strontium substitué frauduleusement au sulfure de zinc et dont la phosphorescence possède la même teinte verte. Un^^oran de sulfure de strontium s'illumine à la lumi^rl^^d'une bougie; un écran de sulfure de zinc préalablement insolé à la lumière du jour, s'éteint au contraire. Je dois ajouter que le sulfure de zinc à , phosphorescence yerte, le seul utilisable pour ces expériences^ étant d'une préparation fort difficile, se rencontre rarement dans le commerce.

Si le sulfure de zinc est un précieux réactif pour

es rayons infra-rouges, le sulfure de calcium est un

éactif aussi précieux pour les radiations de l'autre

xtrémité du spectre, c'est-à-dire les rayons bleus et

fiolets. Il suffît de 1/10® de seconde d'exposition à la

lumière pour que son impression commence.

Pour étudier Taction des divers rayons du spectre sur la phosphorescence, il n'y a qu'à mettre au foyer d*un spectroscope à projection monté sur une chambre noire une plaque enduite d*un sulfure phosphorescent et oavrir le châssis qui la porte dans Tobscnrïté après exposition à la lumière.

J'ai fait usage d*un spectroscope à trois prismes devant lequel a été ajouté une lentille condensatrice (flg. 21), dont l'emploi est nécessaire dans beaucoup d'expériences pour augmenter l'intensité des rayons lumineux tombant sur la plaque.

Afin de pouvoir étudier l'action de la lumière sur les corps phosphorescents, ces derniers doivent être étalés sur des écrans en verre ou en carton. Le procédé employé pour fabriquer les écrans phosphorescents auquel je me suis arrêté après en avoir essayé plusieurs est le suivant : on broie le sulfure dans un mortier d'agate et on le passe dans un tamis de soie du numéro le plus fin. On le mélange intimement ensuite dans le même mortier avec un vernis connu

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parties du spectre. Où remarque alors que la seule partie du spectre' solaire, pouvant impressionner les corps phosphorescents, va du bleu jusque très loin datis Tultra-'violet. Le reste du spectre, c'est-à-dire toutes les radiations, depuis le vert jusque très loin dans Finfra - rouge, non seulement est sans action sur la production de la phosphorescence, mais de plus la détruit quand on le dirige sur un corps phosphorescent, illuminé par les précédents rayons.

Ces faits avaient été sommairement constatés depuis longtemps, mais leur interprétation était fort incomplète; car on attribuait Textinction à une excitation calorifique obligeant le sulfure à émettre sa provision de phosphorescence en un temps très court. £n ce qui concerne le sulfure de zinc notamment, des expériences comparatives faites sur des écrans placés à côté l'un de Tautre nous ont montré qu'une période d'excitation ne précédait jamais la période d'excitation. Pour le sulfure de cdcium seulement, une très légère excitation de la phosphorescence précède son extinction.

Au point de vue de son action sur les corps phosphorescents, le spectre solaire comprend donc deux régions fort différentes, puisque leurs propriétés sont tout à fait contraires : 1^ une région d'illumination correspondant à la moitié environ du spectre visible allant du bleu jusque dans Tultra-violet; 2® une région d'extinction correspondant à l'autre partie du spectre et allant très loin dans l'infra-rouge.

Dans la partie intermédiaire entre ces deux régions, variant un peu suivant les sulfures, mais oscillant autour de la raie F, se trouve une zone à la fois extinctrice et illuminatrice suivant les circonstances. Sur un écran de sulfure non isolé, elle l'illumine jusqu'à un certain degré de phosphorescence, toujours 1res faible. Sur un écran rendu très brillant par une

insolation préalable, elle ramène la phosphorescence à un faible degré.

Ces dernières expériences, faciles à observer à la chambre noire munie d'un spectroscope, se font plus commodément, quoique moins exactement, avec un simple verre jaune. Si, dans un ch&ssis photographique, fermé par un verre jaune clair, on place un écran de sulfure de calcium non insoié, et à côté un autre écran préalablement insolé, puisqu'on ouvre le châssis dans l'obscurité après exposition des deux écrans à lumière du jour derrière le verre jaune, on les voit tous deux fort peu lumineux. Sur celui non insolé, les rayons pouvant agir à la fois comme extincteurs et illuminateurs ont été illuminateurs et ont déterminé une phosphorescence légère. Sur l'écran préalablement insolé, et dont la phosphorescence était d'abord très vive, ils ont agi comme extincteurs en la réduisant considérablement. Il existe donc bien des rayons possédant à la fois la propriété de produire un certain degré de phosphorescence et celle d'éteindre tout ce qui le dépasse.

Ces résultats ont beaucoup d'importance. Ils nous permettront, dans un autre chapitre, de résoudre la question de l'existence des actions antagonisites des deux extrémités du spectre. Ce sujet était discuté depuis plus de cinquante ans et les expériences photographiques n'avaient pas permis de Télucider encore.