DIAMAGNETISME. ACTION DC MAGNETISME SUR LES CORPS TRANSPARENTS

Nous sommes en droit de conclure de la série très-étendue d'observations et d'expériences examinées jusqu'ici, que les phénomènes qui se manifestent dans les corps sont des affections particulières de la matière, envisagée sous deux états différents : l'un que nous nommons matière pondérable, et qui est sa forme grossière et composée ; l'autre, qui est un état d'atténuation et de subtilité extrêmes, qu'on nomme éther ou impondérable. Toutefois il nous est impossible de regarder l'éther comme élément chimique du corps ; cela ne pouvant se dire que des molécules pesantes qui forment partie invariable d'autres molécules pesantes de même

genre.

L'éther pénétrant tout, on était en droit de penser que tous les corps devaient être influencés plus ou moins par les aimants, parce que ceux-ci, donnant naissance à un tourbillon qui les enveloppe complètement, les divers corps plongés dans ce tourbillon en subissent nécessairement l'action. L'éther une fois admis, le magnétisme devenait une force universelle. Cette conséquence se trouvait étrangement contredite par le très-petit nombre des corps affectés par le magnétisme, de telle sorte qu'elle devenait une objection contre la théorie elle-même. Mais toute difficulté a disparu depuis les découvertes de Faraday. Ce physicien a prouvé que réel-

Double

condition de

la maliére.

Influence générale du magnétisme.

DE L'ËLEGTKICITÉ.

lementf tous les corps sont sujets à l'action magnétique, et cela indépendamment du fer qu'ils peuvent renfermer; bien plus, lorsqu'ils en contiennent, la manière dont se comporte ce métal est entièrement différente de celle que l'on connaissait depuis longtemps. Ainsi le magnétisme, qui donna à Kepler la première idée de la force régulatrice de l'univers, reprend dans la science le rang de lorce cosmique, et ces phénomènes si curieux et si inattendus, loin de jeter quelque trouble sur les idées théoriques exposées précédemment, viennent au contraire les confirmer d'une manière éclatante, comme nous allons le faire voir, caraciéresdu Le Caractère distinctif de l'action magnétique, c'est que le corps eTdu°diama- fl"' Y ^^t soumis cst attiré par l'aimant, et se place de façon à ce gnétume. g^^ gjj pjyg grande dimension soit dans la direction de la ligne des pôles, c'est-à-dire prend la position dite axiale ou polaire. Au contraire, la plupart des autres corps sont repoussés par raction magnétique et prennent une position équatorialey telle que leur longueur se met à angle droit avec la ligne de jonction des pôles. La découverte de cette nouvelle condition magnétique est due à Faraday, qui la nomma diamagnélisme.

Un petit barreau de bismuth, d'antimoine, de phosphore, de verre pesant (boro-silicate de plomb), et d'un grand nombre d'autres substances, suspendu dans le champ magnétiijue d'un puissant électro-aimant, se place perpendiculairement à la ligne des pôles. D'abord, cetle direction fut attribuée à une faible polarité magnétique transversale, qui se développe assez facilement dans le laiton, le bronze et un petit nombre de substances susceptibles de s^aimanter légèrement (voy. chapitre précédent) ; mais des recherches très-délicates ont montré qu'il s'agissait là d'une action différente. On expérimenta avec des balles de suIh stances fortement actives, de bismuth, de verre pesant par exemple, attachées à de longs fils, ou fixées à rextrémitc de leviers horizontaux extrêmement mobiles ; lorsqu'on les mettait en regard d'un pôle, quel qu'il fût du reste, on constatait une répulsion manifeste et tellement prononcée que les substances allaient se fixer loin du pôle magnétique; et, quand on les plaçait entre les deux pôles, elles se fixaient à égale distance de chacun d'eux, c'est-àdire là où l'action magnétique était minimum. Par conséquent, la

Répulsion diama guétique.

OIAMAG.NÉTISUE. 475

position équatorîale que prennent certains barreaux est tout simplement un effet (le répulsion exercée par les aimants ; cette direction étant celle le long de laquelle la force sollicitante est minimum.

Les recherches entreprises dans le but de savoir si les substan- PoUnté diaces diamagnétiques présentent une polarité contraire à celle de ?^rtaine? Taimant inducteur, n*ont pas réussi à trancher la question, et plusieurs physiciens distingués soutiennent encore la doctrine de la polarité renversée. M. Tyndall, à l'aide d'un ingénieux appareil, est parvenu à obtenir la déviation (l'un système d'aiguilles aimantées très-sensihic, au moyen de barreaux diamagnétiques mis en mouvement dans des hélices traversées par un courant ; et il regarde les mouvements des aiguilles comme des effets de la polarité diamagnétique. Mais on peut interpréter autrement les résultats de cet habile observateur. Sans entrer dans une discussion contradictoire à ce propos, nous ferons remarquer qu'il n'y aurait aucune impossibilité d'avoir une polarité diamagnétique. En effet, sous l'influence du mouvement magnétique, il n'est pas impossible qu'il se développe à l'intérieur de certains corps une rotation contraire à celle du tourbillon inducteur. L'idée peut paraître étrange à première vue; cependant, pour reconnaître qu'elle n'a rien d'absurde, il suffit de se rappeler ce que nous disions tout à l'heure des moulinets dont les ailes ou hélices seraient disposées en sens inverse ; car, au milieu d'un même courant, les uns tourneraient dans un sens, et les autres en sens contraire. Il est possible que, dans l'expérience de M. Tyndall, le courant du tourbillon magnétique renforce non-seulement les courants moléculaires dirigés dans son sens, mais aussi ceux de sens opposé.

Si les rotations sont opposées, cela tient très-probablement Théorie à la forme des molécules intégrantes, autour desquelles elles ^ ûsmêf* s'accomplissent. Ces molécules ont des moments d'inertie inégaux, toutes leurs dimensions ne sont pas les mêmes, l'inclinaison des lignes qui déterminent leur figure extérieure est trèsvariable, de là une facilité plus grande à entrer en mouvement dans telle direction que dans toute autre. C'est une observation déjà ancienne, que la substance la plus magnétique est précisément celle dont la structure fibreuse est la plus prononcée,

470 DE L'ËLEGTRTCITË.

preuve certaine que la forme des molécules n'est pas indiflërente. En outre, rappelons-nous que, dans les questions de mécanique, chaque action particulière ne doit être envisagée que comme partie de l'action générale qui s'exerce surtout le système : ainsi nous voyons le moulinet de Woltman se maintenir toujours en avant dans le sens du courant par Teffet du courant lui-même agissant sur une plaque formant gouvernail et fixée à l'arrière de l'instrument; de même, au sein des substances diamagnétiques, il peut naître une telle combinaison de mouvements que l'action exercée sur une partie oblige Tautre à marcher en sens contraire du courant, comme la réaction exercée par le gouvernail d'un navire, fait souvent avancer celui-ci contre lèvent. Par conséquent, l'aimantation du fer dépendant non de la création de courants nouveaux, mais de la facilité avec laquelle s'orientent les courants préexistants dans les circuits moléculaires , il n'est pas impossible que, dans des circonstances particulières, les courants contraires soient les plus aisés à orienter. lUen ne s'oppose donc d'une façon absolue à la possibilité d'une polarité diamagnétique ,

Magnétisme Lcs aimants agissent non-seulement sur les solides, mais encore ^*^"' sur les liquides et les gaz; les flammes, surtout celles chargt'es de carbone, subissent une violente répulsion de la part des aimants; une bulle de savon gonflée avec l'hydrogène est violemment repoussée. L'oxygène au contraire est magnétique. Les comètes étant composées de cart.»one, comme le spectroscope l'a prouvé, leurs particules seraient-elles repoussées par le soleil magnétique?

De l'oxygène. L'intensité absolue de ces diverses actions, même des plus énergiques, est très-petite comparativement au pouvoir magnétique du fer; ainsi représentant par 1000 le pouvoir magnétique du fer, on trouve à poids égal -f- 337 pour l'oxygène et -f- 140 pour le perchlorure de fer en solution alcoolique ; — 3 pour l'eau et — 65 pour le bismuth*. Ces valeurs sont en général assez faibles, à l'exception de celle appartenant à l'oxygène, qui est la plus grande : circonstance qui doit exercer une certaine influence sur la variation du magnétisme terrestre. L'atmosphère entière équivaut, sous le rapport magnétique, à une enveloppe de fer dont la terre serait

*■ Voyez pour d'autres nombres Baguin. 2* édition, t. H, p. 381-784.

DIAMÂGNËTISME.

recouverte sur une épaisseur de presque un millimèlrc. On conçoit qu'une pareille couche continuellement agitée puisse troubler l'aiguille aimantée, et que son pouvoir magnétique dépendant de la température, son échauffement aux différentes heures du jour puisse concourir à la production des variations diurnes de la boussole, en plus de Faction bien connue de l'électricité atmosphérique.

Quoique ces influences paraissent extrêmement peu énergiques, il ne faut pas croire qu^on puisse les négliger dans l'économie des forces naturelles. Au contraire, sous le rapport de l'intensité, elles se placent bien avant la gravitation universelle, alors même que leur action s'exerce sur des masses égales. Les expériences comparatives de Reich,^ Baily et Cavendish ne laissent aucun doute à cet égard. On sait qu'il a fallu des masses d'un poids de plusieurs milliers de livres pour imprimera l'aiguille d'une balance de torsion une déviation moindre que celle obtenue en faisant agir sur une balle de bismuth un électro-aimant d'une puissance ordinaire.

Jusqu'ici aucune relation n'a été trouvée entre le pouvoir diamagnétique d'une substance et ses autres propriétés physiques et chimiques; seulement tout indique qu'il dépend de la structure moléculaire et que les phénomènes de cit ordre sont intimement liés au mouvement électrique intérieur, qui se traduit à nous pat les courants thermo-électriques. Dans une question airssi obscure, nous devons savoir profiter des moindres analogies ; il e.st donc utile de remarquer que les corps les plus diamagnétiques, le bismuth et l'antimoine, sont précisément parmi les substances conductrices celles qui, accouplées, donnent naissance à des courants thermo-électriques très-énergiques. Toutefois disons que tandis qu'ils donnent des courants de sens contraire, tous deux sont diamagnétiques ', les deux propriétés ne sont donc comparables qu'à certains égards.

La structure moléculaire, soit naturelle, soit artiGcielle, c'est-àdire communiquée aux substances par la compression ou tout autre procédé mécanique, influe d'une manière très-prononcée sur la direction que prennent ces corps déplacés dans le champ magnétique. Les métaux cessent d'être diamagnétiques lorsque par la fusion ils abandonnent l'état solide : nous savons que dans

Intensité abiïolue de ces forces.

Relalions

avec

les autres

force».

InOuence de

la

structure

moléculaire.

les mêmes condilions, ils ne donnent plus naissance à des courants thermo-électriques. Quant aux corps non métalliques, dans le phosphore, Teau, les gaz, la chaleur ne détruit pas les propriélis diamagnétiques. De là nous pouvons déduire que dans ces derniers la qualité diamagnétique dérive de courants rigoureusemciil moléculaires, tandis que dans les métaux la circulation des courants s'effectue autour de la masse finie des molécules intégrantes. Ce fait nous ramène aux idées exposées plus haut relativement à la différence du mouvement circulatoire électrique dans les métaux et dans les isolants, et confirme ce que nous disions alors, à savoir que dans les métaux la circulation s^effectue dans des masses sensibles, tandis que dans les isolants elle est moléculaire. Nous avons remarqué à ce propos que le fer, amené à Tétai de fiisioQ, perd pour ainsi dire complètement sa vertu magnétique, car poui la rendre sensible il faut user des moyens les plus puissants. D3 la Les substances faiblement magnéti(|ues agissent comme si elles

a/uflcieire. ^^^î^nt diamagnéliques lorsqu'elles sont réduites en plaques minces dans certaines conditions. Matteucci, examinant les corps dont la densité par des procédés convenables est rendue inégale dans les divers sens, est arrivé à la règle suivante : Le corps se dirige de telle sorte que la ligne de compression maximum soit disjwsée axialement quand la substance est magnétique et équatorialemeni lorsqu'elle est diamagnétique^. Exemple : un cube de bismuth comprimé se fixe avec la ligne de compression équatorialement et un cube fait de lames minces artificielles s'oriente de façon à ce que les lames soient en position équatoriale, chacune d'elles agissant comme un petit barreau : au contraire des cubes taillés dans du bismuth cristallisé suivant différents plans de clivage, sonlneutrcs pour cerlaines directions de clivage par rapport aux faces a^ tificiellcs ; mais en général le plan du clivage le plus facile se dirige axialement dans les substances magnéti(|ues et équatorialement dans les diamagnéti(|nes. Ainsi dans ces cas chacune des pctitei: lames se comporte comme un barreau isolé. Dans le cas où ces trois clivages sont égaux, comme dans le sel gemme, ou nuls, comme dans le quartz, les corps ne s'orientent pas. Les sub>tances fibreuses, l'ivoire par exemple, se placent équatorialement.

* Traité d'induction, p 254.

DIAMAGNÈTISME. 479

La position définitive d'une substance dans le champ magnétique dépendant, comme on le voit, de la forme extérieure et de l'agrégation moléculaire, il était naturel d'examiner sous ce rapport les cristaux dont la structure n'est pas la même dans les divers sens. Des recherches ont été entreprises par Pluker puis par d'autres, et on pensa dabord que les résultats obtenus, relativement à la distribution intérieure de l'élher revenaient à ceux déjà fournis par l'étude des propriétés optiques. En effet dans un grand nombre de cristaux à un seul axe, celui-ci se dispose axialement pour les substances dites attractives par les opticiens, dont l'axe de densité maximum coïncide avec l'axe optique ; pour les autres dites négatives, il se place équatorialement. Enfin, dans les cristaux à deux axes, c'est une ligne équidistante de chacun d'eux qui prend la position axiale. C'était là une conclusion précipitée : des expériences ultérieures ont établi que la direction des cristaux dans le champ magnétique dépend plus de la direction du clivage que de celle des deux axes optiques, et que la ligne de densité maximuni est celle le long de laquelle les forces magnétiques s'exercent avec la plus grande intensité ; en sorte que si une substance est magnétique cette ligne s'oriente axialement, et équatorialement quand la substance est diamagnétique. Ce résultat est parfaitement d'accord avec celui obtenu en opérant sur des cor()s comprimés.

Ainsi dans les diamagnéliques c'est la ligne de densité maximum qui se dispose équatorialement, et celte ligne renferme dans l'unité de longueur le plus grand nombre de molécules, par conséquent les cristaux diamagnétiqucs ne se comportent pas autrement que des corps homogènes ayant une forme allongée : dans ceux-ci, en effet, Torientalion équatoriale appartient à la ligne, rencontrant à l'intérieur du solide le plus grand nombre de mol«^cules.

Concluons donc que la direction d'un corps dans le champ magnétique, varie : 1° selon que la substance est magnétique ou non, et que par suite elle est attirée ou repoussée par l'aimant; 2** elle dépend de la direction de la compression intérieure.

La meilleure façon d'expliquer ces phénomènes nous paraît être celle que déjà nous avons signalée dans le chapitre précédent. On peut diviser les corps en deux classes, dans les uns les mou-

Corps cristallisés

Conclusioiu .

Théorie du dia magnétisme.

Conclusion.

Action diflérenlielle

>ur les liquides et

les £BX.

vements rotaloires moléculaires peuvent céder à Tactioii du tourbillon magnétique, dans les autres il n*en est pas ainsi. Les j^rcmiers sont nommés magnétiques, et les autres diamagnéliques. Dans ce dernier cas, évidemment, les rotations intérieures éprouveront une grande difficulté à continuer leur mouvement dans le tourbillon magnétique, et naturellement la ligne le long de laquelle ces rotations sont les plus nombreuses se porte là où le mouvement antagoniste est moindre. Aussi, quand les corps sont entièrement libres ils s'éloignent des pôles de l'aimant, et quand ils sont maintenus dans l'espace interpolaire, ils se placent de bçon à occuper la partie du champ magnétique où Ténergie polaire est minimum, c'est-à-dire équatorialement, d'où la répulsion apparente. De même un corps flottant librement au milieu dun cours d'eau, se place de façon à offrir la moindre résistance au fluide. Ainsi la ligne suivant laquelle le tourbillon rencontre II plus grande somme de résistance, se dirige équatorialemeiit : laquelle ligne dans une masse figurée homogène est la dimension dominante, et dans une masse comprimée la ligne de plus grande densité.

Considéi ons le cas d'un corps magnétique ; ici la somme di^ rotations mobiles et qui toutes deviennent parallèles les unes aui autres, comme nous l'avons dit à propos des aimants, forcera le solide à se diriger axialement. Les piles de lamelles prendront Tune ou l'autre position suivant que prévaudra l'influence de la densité ou celle de la forme extérieure, mais la première influence en général l'emportera de beaucoup sur la seconde, car elle agira directement sur les rotations moléculaires et modifiera la mobilité du milieu.

De ces indications théoriques il ressort que le tourbillon circumpolaire d'un aimant est un milieu résistant au sein duquel le^ mouvements des corps diamagnétiques sont gênés, fait qui du reste est mis en pleine lumière par les expériences citées à latin du chapitre précédent.

La position que prend un solide entre les pôles d^un aimant, est déterminée par la résultante totale des actions magnétiques ^ur les diverM's molécules, mais dans les liquides et dans les gaz, ckcunc des molécules peut s'orienter librement, et alors on ohscn^

DIAMAGNETISHE. 481

une circonstance qui montre que le iliamagnétisme est une pure action différentielle, c'est-à-dire qu'une substance magnétique peut sembler diamagnétique si elle est moins magnétique que le milieu dans lequel elle est plongée, de même que les corps pesants s'éloignent de la surface de la terre, quand ils pèsent moins, à égal volume, que le milieu environnant : ainsi le principe des pressions difTérentielles, ou principe d'Archimède, trouve encore son application dans les phénomènes magnétiques. Cette remarque est d'une grande importance, car elle indique l'existence autour des aimants d'une pression continue engendrée par le mouvement magnétique et confirme ce que nous avons dit de l'actiondes aimants, lorsque nous l'avons expliquée par le mouvement d'un fluide qui entraîne le corps dans le sens où le tourbillon a la moindre activité.

Mais CCS rotations moléculaires auxquelles nous attribuons une Preuve des importance si considérable, ont-elles lieu réellement? avons nous ,noicc'uiairc>. quelque preuve de leur existence à l'intérieur des corps? La réponse est très-simple : de preuves directes nous n'en avons aucune, car ces rotations ne peuvent ni se voir ni se toucher, mais les preuves indirectes abondent, et cela suffit, car qui ne veut accepter que des démonstrations directes et palpables, doit renoncer à Tétude de la philosophie naturelle. Ampère accueillit avec grande joie la découverte de Seebeck, car le nouveau moyen de développer Télectricité par la chaleur montrait la possibilité, dans des circuits entièrement métalliques, de courants semblables à ceux quMl admettait autour des particules des aimants^ Aujourd'hui les expériences de Faraday, cet habile et infatigable observateur, nous ont fourni des preuves bien autrement concluantes.

Disposant (fig. 61) un parallélipipède c de verre pe.*ant ou de verre ordinaire entre les pôles d'un très-fort électro-aimant MN de façon à le faire traverser suivant la ligne des pôles ab par un rayon de lumière polarisé', il observa une déviation du plan de polari-

* liecueil, elc, p. 378.

* Les clcctro-nimanls MN sont fixés à deux dinriots o et o' mobiles fur un support k. — Le courant est introduit dans Icsbobinrs par les fils Kegh, à l'aide du commutateur U. £n 6 et en a sont deux prismes de Nicol : le premier servant de polariscur, le second d'analy.^eur. A l'aide d'une alidade, ce demicr tourne au centre d'un cercle gr.idu' de façon a permettre d'appn'cicr la déviation du plan de polaiifaion.

SECCIIt. FOnCBS PHYSIQUES. — î« ÉDITION. 3l

MS DE L'ELECTRICITK.

9 iiea gation dans le seiiij que présenteraient les courants d'Ampère

"par que l'on peut imaginer dans un fer doux placé entre les p^les de

liiHDi! l'él^tro-airoant. L'expérience réussit plus difficilement aiec les

corps cristallisés : cependant elle donne des résultat positirs, «1 il

en est de même aTec tous les autres corps transparents solides ou

liquides, seulement la dé¥ialion est plus ou moins prononcée.

Une telle propriété est analogue à celle que présente le quartt mais il y a des différences capitales à relever. Nous avons déjà fait

connaître l'explication ingénieuse qu'en avait donnée Fresnel en montrant que cela élait dû à un dédoublement du rayon lumineux. Le rayon simple à l'cnlrée se dédouble à l'intérieur du cristal, et les vibrations qui constituent les nouveaux rayons ne sont pas rectilignes mais circulaires et de sens opposé dans cliacun d'eux. Fresnel parvint à isoler les deux rayons au moyen d'un ingénieux sjstème de prismes et à démonirer que l'un et l'aulrt étaient polarisés circulairement comme cela arrive dans !■ réflexion totale à l'intérieur de certains prismes de verre. Eiilin il prouva que la déviation du plan de polarisation lians les larres de faible épaisseur résultaitde la recomposition de deui vibrations circulaires l'une dextrorsum et l'autre sinistrorsum en une vibralion unique rectiligne et que l'angle de déviation dépendait du

DIAHAGNÉTISMË 4S5

retard relatif de l'un des deux rayons qui ne traverse pas le cristal avec la même vitesse.

On a constaté que le pouvoir de faire tourner le plan de pola< Rotation risation n appartenait pas exclusivement au quartz, et que diverses sul)stances le possédaient également : tels sont certains liquides, comme le sirop de sucre, la dextrine, l'essence de térébenthine, qui dévie encore le plan de polarisation alors qu'elle est à Fétat de vapeur. 11 résulte de là que l'effet produit par les corps sur le plan de polarisation est dû à Tune des deux influences suivantes : l'action individuelle des molécules ou l'arrangement des molécules (ians la structure du solide. Le premier cas se présente dans les liquides et la vapeur d'essence de térébenthine; le second est celui du quartz qui est dextrogyre ou lœvogyre, suivant les faces de la figure plagtédrique, et qui perd toute action en perdant sa structure cristalline, si bien que la silice fondue est inerte. Dans les liquides, on n'a pas encore réussi à séparer les rayons comme dans le quartz. *

Enfin il est une troisième condition qui peut donner aux sub- Difrérencc stances le pouvoir rotatoire ; c'est le magnétisme. Mais ce genre ^otatioos!'^ d'action est caractérisé par une circonstance essentiellement différente. Avec les substances nommées ci-dessus, la rotation se fait dans une direction toujours la même par rapport à la direction du rayon transmis, de telle façon qu'elle reste la même quand on retourne la lame active face pour face. Il arrive ici ce qui se passe lorsque, tenant une vis à la main, on en regarde soit une extré-mité, soit l'autre, on voit le filet s'enrouler toujours dans le même sens autour de Taxe. Par conséquent, si un rayon traverse une lame de substance à polarisation rotatoire deux fois en sens contraire, par exemple une première fois de a en fr, puis une seconde fois après avoir éprouvé une réflexion de b en a, la rotation est nulle, ce qui est facile à vérifier dans le quartz.

Au contraire, dans le cas du pouvoir rotatoire causé par le magnétisme, la déviation ne dépend pas de la position de la^ plaque, mais de celle de l'aimant. La rotation se fait à gauche quand le pôle sud est tourné vers l'observateur, et se fait vers la droite de Tobservaleur, alors que le pôle nord est le plus voisin de lui. Ce renversement de la rotation du plan de polarisation est facile à

Analyse

différence.

obtenir à l'aide d'un électro-aimant, car il sufQt de changer le sens du courant. Lorsque, soumettant une substance transparente à Taction d'un aimant, on fait passer un rayon plusieurs fois à travers la plaque, la déviation du plan de polarisation augmente de plus en plus.

Cette différence montre que les phénomènes n'ont pas exacte- ^ ccu"*^ ** ment la même origine. En effet, il est deux manières de concevoir comment les deux spirales, Tune dextrorsum et l'autre sinistrorsum, en lesquelles se divise le rayon lumineux à Tentrée, arrivent à se superposer à la sortie avec une différence de phase et d^anglc de rotation.

La première consiste à faire marcher moins vite, comme Ton dit, un des deux rayons; alors, au moment de la sortie, tandis que Tun des rayons effectue n tours durant son trajet au travers de la substance, l'autre est resté dans le corps transparent, pendant n tours, plus ou moins un arc d'un certain nombre de degrés; à ce mouvement a participé solidairement toute la spirale qui marche plus ou moins vite pendant que chaque molécule fait son tour dans un temps toujours le même.

La seconde manière d'envisager les choses est de supposer les molécules dans leurs orbites avec des vitesses gyratoires dilférentes sur les deux rayons, et ainsi l'un des rayons fait une circonférence pendant que l'autre en fait une, plus une fraction de degré, de telle sorte qu'après n tours il y aura une dilTérence de phase, comme dans le premier cas, mais alors sans séparation des rayons.

Le quartz étant biréfringent, à Tintérieur de ce cristal néce:»sairement les deux rayons marchent avec une vitesse de propagation différente; par suite la première hypothèse lui convient exactement, car de là résulte que, si la marche d'un rayon s'accélère, quand il va de droite à gauche, elle se ralentira d'autant, lorsqu'il ira de gauche à droite.

Mais dans la déviation du plan de polarisation par le magnétisme, on n'est pas encore parvenu à mettre en évidence la double réfraction du rayon, par conséquent l'accélération ou le retard du rayon doit être expliqué d'après la seconde hypothèse citée tout à l'heure. Et même il n'y a que ce moyen d'expliquer comment la

Pariicularilé

delà

rotation

magnétique.

explication.

DlÂMAGNÈTISME. 485

marche du rayon est accélérée aussi bien pendant l'aller que pendant le retour ; car, seulement dans le second des deux cas admis comme possibles, les rotations sont indépendantes du sens de la translation de Tonde, et ne changent pas, le sens de la gyration restant le même, que Tonde aille de a vers i^ ou de ^ vers a. Cela posé, la déviation du plan d'un rayon polarisé s* explique parce que, à l'intérieur des corps soumis au magnétisme, le rayon lumineux ne reste pas linéaire dans le premier plan de polarisation; mais, rencontrant un milieu où l'influence de Taimant développe des rotations en deux sens opposés, il se propage par vibrations circulaires, et celles qui marchent stdvant le tourbillon magnétique sont accélérées^ et celles qui le contrarient sont retardées.

A toute la rigueur, comme le dédoublement du rayon n'est pas Autre constaté par l'observation, on pourrait croire qu'ici le phénomène est plus simple que dans les cristaux, et que les oscillations éthérées devant se propager dans un milieu qui est en mouvement de rotation, les atomes participent à ce même mouvement. En tout cas les vitesses de rotation sont bien faibles en proportion de la vitesse de propagation.

La rotation du plan de polarisation est toujours assez faible; elle atteint 12* à 13^ pour un trajet d'environ un pouce lorsqu'on emploie des aimants fort puissants. Cela prouve que l'accélération du mouvement hélicoïdal de Tatome lumineux produite par l'action magnétique est une fraction extrêmement petite de la vitesse qui anime Tatome lui-même ^ On a ainsi une idée de la vitesse du tourbillon par rapport à celle des vibrations lumineuses circulaires, et on voit combien le mouvement éthéré magnétique est plus lent que celui qui constitue la lumière.

Par conséquent, à l'intérieur des aimants, les mouvements éthérés venus du dehors se transforment en mouvements circulaires. En confirmation de ceci il faut rappeler Texplication que donna Ampère de la rotation des aimants par les courants. Il démontra que lorsqu'on fait passer un courant à travers le corps d'un

* Supposant une déviation de 20* pour '25 niillimùtrcs, l'avance d'un des rayons sera y 10'* cl le retard de l'autre 10^ et comme sur cette longueur il se fait environ 4 millions d'ondes lumineuses jaunes, l'avance se réduit, tout calcul fait, à être un pou iTioin*; de 1/iOO de seconde par tour do f pire et de l'orbite liélicoï<lulc du rayon.

aimant en équilibre au milieu d*un bnin mercuriel, la portion rectiligne du courant qui parcourt le barreau se comporte comme si elle n'existait pas, c'est-à-dire comme si Von avait supprimé celte portion du circuit total^. Il Jant donc dire que le mouvement rcctiligne du courant, se résolvant en une accélération des rotations moléculaires, devient circulaire à l'inlérieur de Taimant, de même que quelquefois Toscillation rectiligne de la lumière se change en vibration circulaire.

Exception Toutcs Ics substancos diamagnétiques font tourner le plan de "routions^^* polarisation dans le sens du courant ; mais il y a quelques corps magnétiques, comme le chlorure de titane et certaines dissolutions salines, qui impriment à ce plan une rotation contraire. Par exemple, le chlorure de fer a une force rotaloirc 6 à 7 fois plus grande que l'action diamagnétique de Peau. Ce fait vient appuyer l'opinion la plus accréditée parmi les physiciens, que le tourbillon n'agit pas sur les molécules lumineuses d'une façon directe, mais seulement médiatemcnt, parce qu'il modifie la matière pesante. Il en est de même des recherches de De la Rive et Yerdet, qui ont prouvé que la rotation n'est pas proportionnelle au pouvoir réfringent de la substance; mais à son poids spécifique. La rotation négative exercée par les corps magnétiques est une exception curieuse; cependant elle peut s'expliquer en disant que, dans ces substances, une notable partie des rotations intérieures étant magnétiques, ces mouvements sont moins fortement accélérés par le tourbillon magnétique que ceux de sens contraire, parce que, possédant dé^à en partie la vitesse du tourbillon, ce dernier ne peut leur communiquer le même accroissement qu*aux autres; ))ar suite, rinfluence dominante s'exerce sur les rotations contraires qui, parla résistance plus grande qu'elles opposent, reçoivent une accélération relativement plus marquée, et ainsi l'effet final sera celui qui convient à celles-ci.

Loi de Avec les substances diaroagnétiques, la déviation du rayon a été

trouvée proportionnelle à l'intensité de la force magnétique employée; et pour les directions obliques, on a reconnu qu'elle variait en raison directe delà composante magnétique et en raison inverse

* An»iKTO, Recueil, p. 369.

la déviation.

DIAMAGNÉTISMë. 487

du carré des distances comme toutes les autres actions. Le pouvoir rotatoire d'une substance dépend de la compression (Matteucci), et de tout ce qui peut altérer la liberté des molécules. Ainsi, il augmente quand on rend les mouyements moléculaires plus faciles; par exemple, la rotation des différentes espèces de verres croît lorsqu'on les chauffe et s'affaiblit quand on les comprime. Telle est encore la raison de la très-faible intensité de la puissance rolntôire que présentent les corps cristallins, spécialement ceux de formes très-compliquées. Les récents travaux de Verdet ont démontré qu'à ces rotations ne s'applique pas la loi trouvée pour les autres, d'être en rapport inverse du carré de la longueur d'onde. De là une nouvelle raison d'admettre que les deux genres de mouvements rotatoires n'ont pas la même origine et ne s'accomplissent pas suivant le même mécanisme.

Malgré les nombreuses recherches entreprises sur cette question intéressante, il reste encore beaucoup à faire. Le diamagnélisme est d'une observation délicate ; en outre, la difficulté que l'on éprouve à se procurer des substances pures, de structure homogène et de f jrmc régulière, est un obstacle sérieux à l'établissement d'une théorie générale. Toutefois il résulte clairement des faits exposés ci-dessus que :

1^ Le magnétisme est réellement un agent dont l'action s'exerce Conclusion. sur tous les corps. **"*" *'''

2^ Les rotations intérieures admises dans les aimants existent aussi dans les autres corps, avec cette différence que, dans un très-grand nombre, elles n'ont pas une mobilité suffisante pour s'orienter dans le sens du tourbillon magnétique du fer, quoique cependant elles n'échappent pas à son influence.

S"* Le diamagnétisroe n'est pas une for-ce spéciale, mais un simple effet de la résistance qu'éprouvent les mouvements gyratoires des molécules au milieu du tourbillon magnétique. C'est le nombre et la distance relative des molécules qui déterminent la position d'un corps dans le champ magnétique : autrement dit, cette direction se règle sur celle de la ligne de plus grande densité, et celle-ci se place axialcment lorsque les courants des molécules présentent une grande mobilité et une orientation facile, tandis qu'elle est repoussée là oiï la résistance est minimum.

quand les rotations intérieures ne sont pas susceptibles de s'orienter.

^ En général, les rotations magnétiques sont plus lenles que les mouvements circulaires auxquels en optique on attribue la déviation du plan de polarisation. Elles consistent sans doute en tourbillons comprenant un grand nombre de molécules, de telle sorte que ces mouvements circulatoires sont assez étendus relativement aux petits tourbillons des molécules. Ceux-ci dès lors se comportent comme s'ils étaient immergés dans des courants rectiligncs, et par suite, suivant leur forme, les molécules tournant en sens contraire du tourbillon magnétique, peuvent avoir leur mouvement retardé ou accéléré. Telle est la conception qui permet d'embrasser dans un même ensemble le nombre considérable des faits connus jusqu'à présent. Il se trouve, à la vérité, quelques observations peu concordantes avec les autres, mais aucune d'elles ne paraît contredire le principe fondamental.

5° C'est par ces mouvements circulatoires que se propage le courant dans les corps magnétiques : cela du moins semble claii*ement indiqué par les phénomènes optiques et par les observations d'Ampère relatives à la rotation continue d'un aimant sous l'influence d'un courant. Ce grand physicien a démontré que, dans ces circonstances, la portion rectiligne de courant qui fait corps avec le cylindre aimanté est comme si elle était supprimée du circuit total ; il faut donc que le mouvement de l'éther devienne circulaire à l'intérieur du barreau, car le calcul permet d'établir- que sans ce mouvement circulaire la rotation du barreau ne saurait avoir lieu.

ill^uni&ancc Dcs faits exposés dans ce chapitre il ressort une autre consé- ^disiame^ qucucc : c'cst quc les prétendues actions à distance se réduisent a des actions qui s'exercent par l'intermédiaire d'un milieu enviroimant. En effet, combien d'actions diverses, toutes extraordinaires dans leur manière d'agir, ne devrait on pas imairiner pour expliquer les phénomènes si variés du diamagnétisme?Lc cas d'un corps magnétique plongé dans un milieu plus magnétique correspondrait au cas d'une force qui, attractive jusqu'à une certaine distance, deviendrait ensuite répulsive. L'action sur le culc de cuivre tournant ne saurait être seulement attractive, il faudrait de

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plus la supposer révolutive, car la neutralisation de l'effet de torsion du fil suppose un couple opposé au couple de torsion, ce que ne sauraient produire des forces simplement attractives résultant de la forme des masses influencées, le cube étant parfaitement symétrique. La rotation du plan de la lumière polarisée serait attribuée à une force révolutive spéciale, mais alors on serait forcé de la considérer comme variant avec la nature des substances, puisque celles-ci tournent à droite, celles-là à gauche, et ainsi de suite.

Si Ton éprouve quelque peine à expliquer les phénomènes de diamagnétisme par des mouvements spéciaux de Téther, les mêmes difficultés se présentent quand on leur donne pour cause des forces abstraites; et comme dans ce cas il faut imaginer des forces ayant des propriétés exceplionnclles et même contradictoires, cette seule considération suffirait pour nous faire repousser toute théorie de ce genre.

La masse imposante de ces faits prouve encore que nous Généralité de avions raison en affirmant dès les premières lignes de ce cha- m^gmiiquc. pitre que le magnétisme est rangé aujourd'hui parmi les forces cosmiques, puisqu'il n'est aucun corps qui échappe à son action. Si, en outre, on se rappelle ce que nous avons dit deja grande quantité d'électricité mise en mouvement par le déplacement des métaux en présence de l'aimant terrestre, on comprendra qu'une telle action ne doit pas être négligée lorsqu'on parle des phénomènes moléculaires et surtout de la gravitation. Peut-être les particularités présentées par les comètes, les répulsions que Ton observe entre les éléments de leurs queues et de leurs chevelures ont une origine diamagnétique. Qui sait encore si les différences constatées par Baily, lorsque, répétant l'icxpérience de Cavendish, il introduit dans la balance de torsion des balles de substances diverses S ne sont pas dues au magnétisme?

Et à cela rien d'étonnant, puisque aujourd'hui le magnétisme Mopn^aisme occupe une place incontestable parmi les forces planétaires. Des observations nombreuses prouvent que le magnétisme n'est pas une propriété spéciale à la Terre; ainsi, certains aérolithes sont

• Voy. Mémoires de la Sor. as(r. de lA)ndrcs, vol. XIV, p. '/8.

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magnétiques. D'après les travaux de Kreil, Sabine, Bâche et autres, la Lune influencerait les magnétoroètres et son action varierait avec l'angle horaire de notre satellite. Le magnétisme solaire n'est pas encore un fait démontré; mais il est certain que cet astre agit sur la Terre comme un aimant, soit directement, soit indirectement. Le synchronisme de la période décennale des taches solaires et de la période des fluctuations magnétiques met hors de doute rinfluence que les variations de l'astre central exercent sur les planètes par l'intermédiaire de l'agent magnétique. Toilà donc une force cosmique nouvelle, tandis que jusqu'ici on avait prnsé que la gravitation était la seule force émanée du centre de notre système et exerçant son action à travers l'espace.

Il n'est donc point absurde d'admettre dans l'espace céleste un milieu en mouvement capable de transmettre l'action des astres; ce mouvement diffère de la vibration qui constitue lumière et chaleur, et nous n'hésitons pas à le nommer tourbillon, malgré le ridicule attaché à ce mot. Les astres, comme les aimants, sont enveloppés chacun d'un tourbillon ; seulement, dans ceux-ci, va leurs faibles dimensions, l'influence magnétique devient insensible à uTic distance très-faible. Ces tourbillons sont formes soit par des rotations d'une étendue très-restreinte, soit par une translation circulaire de l'élher. Les premiers pourraient bien être le résultat des mouvements vibratoires, comme Ampère l'a supposé pour les aimants. Quant aux seconds, rien ne s'oppose à ce qu'une partie du tourbillon soit animée de translation, et Fresnel lui-même adnnettait que la terre emporte avec elle une partie de l'éther environnant, idée qui a été confirmée par de récentes expériences d'optique.