CHAPITRE IX

l 1. -- Phénomènes de double réfraction dans les cristaux à un axe. — Le cristal d’Islande ; images doubles des objets vus par transparence.

Érasme Bartholin, savant médecin danois qui vivait à Copenhague vers le milieu du dix-septième siècle, ayant eu l’occasion d’examiner des cristaux qu’un de ses amis lui avait rapportés d’Islande, fut fort surpris de voir que les objets paraissent doubles, quand on les observe au travers de cette substance. C’est en 1669 qu’il constata ce singulier phénomène et qu’il en décrivit, dans un mémoire spécial, toutes les circonstances. Vingt ans après, Huygens reprenait à nouveau l’étude de ce qu’on a nommé depuis la double réfraction , en formulait les lois, et en donnait la théorie d’après les principes du système des ondulations, dont ce grand homme avait jeté les premiers fondements.

Depuis la découverte de Bartholin et les observa-

tions d’Huygens, les phénomènes de même nature ont été étudiés sous toutes leurs faces, et leur ensemble forme aujourd’hui toute une branche de l’optique. Avant de décrire les principaux d’entre eux, rappelons ce qui se passe, quand un faisceau de lumière tombe sur la surface d’un milieu transparent comme l’eau ou le verre.

En arrivant à la surface, une partie du faisceau lumineux est réfléchie régulièrement, de manière à donner une image de l’objet d’où il émane ; une autre portion est réfléchie irrégulièrement dans tous les sens. Voilà pour la lumière qui revient sur ses pas , ou si l’on veut , qui change de route sans changer de milieu. L’autre partie du rayon de lumière pénètre dans la substance transparente, où elle se propage sans changer de direction, si l’incidence est normale, où elle est réfractée, ^ le rayon tombe obliquement sur la surface. Mais dans les deux cas, le rayon reste simple ; il est simple encore, quand il sort du milieu transparent, de sorte que l’œil qui le reçoit voit une image unique de la source lumineuse. Eh bien, les choses ne se passent pas toujours ainsi. Il est des substances à travers lesquelles un rayon de lumière se comporte d’une autre façon, où il se dédouble, et laisse voir, comme Bartholin l’a signalé pour la première fois, deux images de l’objet au lieu d’une seule.

On rencontre dans les filons et les calcaires métamorphiques, dans les argiles compactes, un minéral qui cristallise en forme de rhomboèdre solide à six faces parallélogrammes, très-transparent, incolore, et dont la composition chimique indique un carbonate de chaux avec quelques parties de protoxyde

de manganèse. C’est d’Islande que viennent les plus beaux échantillons, qui atteignent jusqu’à dix centimètres d’épaisseur : aussi le minéral dont nous parlons est-il connu sous le nom de cristal ou de Spath d’Islancle.

Les cristaux de cette espèce se clivent avec la plus grande facilité sur toutes leurs faces, de sorte qu’on peut leur donner une forme rigoureusement géométrique, plus commode pour l’étude de leurs propriétés optiques. Le rhomboèdre est alors formé de six losanges égaux entre eux.

Chacun de ces losanges a deux angles obtus mesurant 101° 55’, et deux angles aigus de 78° 5’. Des huit angles solides qui forment les sommets du cristal, six sont formés d’un angle obtus et de deux angles aigus; les deux autres, de trois angles obtus. Imaginonf qu’on joigne ces deux derniers par une ligne droite : cette diagonale du rhomboèdre a une grande importance au point de vue des phénomènes qui vont nous occuper ; c’est elle qu’on nomme — nous verrons bientôt pourquoi — Y axe optique du cristal.

Décrivons maintenant les phénomènes de double réfraction, tels qu’on les peut facilement observer à l’aide d’un échantillon de spath d’Islande.

Prenons un morceau de ce cristal. Posons-le sur une ligne d’écriture (fig. 55), et regardons au travers : nous som mes témoins du phénomène qui avait frappé Bartholin. Chaque lettre est doublée. Notons en outre que chaque image isolée est moins noire que la lettre même : elle a pris une teinte grisâtre, et ce qui prouve que cela ne tient point à l’absorption de la lumière par le cristal, c’est que la teinte est noire

partout où il y a superposition de deux images. Les arêtes du cristal lui-même vues par réfraction paraissent doubles : une ligne droite tracée sur le papier se divise en deux lignes parallèles. Faisons tomber un faisceau de lumière solaire sur l’une des faces ; le rayon lumineux sort double, et va former sur un écran deux images différentes, dont la distance dépend de l’inclinaison du rayon incident sur la face du cristal.

Fig. 55. — Images doubles des objets vus à travers un cristal de Spath d’Islande. .

Allons maintenant plus loin dans l’analyse du phénomène, et pour cela simplifions l’expérience, c’està-dire n’examinons à la fois qu’un point. Vu à travers le cristal, ce point paraît double. Faisons tourner le cristal sur lui-même, parallèlement aux faces d’incidence et d’émergence. Que voyons-nous?

L’une des images tourne autour de l’autre , et quand une circonférence entièreyest décrite par le cristal, l’image est venue se placer à sa position primitive, après avoir décrit un cercle autour de l’autre image immobile.

Quand, au lieu d’observer un point, on fait la même expérience sur une ligne droite, on remarque

que, dans deux positions différentes du cristal, l’une des lignes, qui semble se mouvoir parallèlement à à l’autre, atteint un écart maximum ; dans deux autres positions, les deux images paraissent coïncider. Mais cette coïncidence n’est qu’apparente ; car, si l’on a marqué un point sur la ligne observée, on voit la double image de ce point, alors même que les images parallèles des lignes sont superposées. Ainsi, la rotation d’une des images autour de l’autre a lieu, dans ce cas, comme dans le précédent.

Disons tout de suite qu’on donne le nom d’image ordinaire à l’image immobile, celui d’image extraordinaire, à celle qui exécute sa rotation autour de la première. La raison en est que le rayon réfracté qui produit l’image immobile suit dans sa route les lois de la réfraction simple, telles que les ont formulées Snellius et Descartes , tandis que l’autre rayon n’obéit pas aux mêmes lois 1 . Cette différence caractéristique des deux images peut être mise en évidence de plusieurs manières. Qu’on fasse tomber un rayon de lumière perpendiculairement à l’une des -faces du cristal, il sera bifurqué en pénétrant à l’intérieur ; mais l’un des rayons suivra la direction du rayon incident, et ne sera pas réfracté non plus à son émergence : c’est le rayon ordinaire, celui qui obéit à la loi de Descartes. L’autre rayon sera dévié de la direction du rayon incident, et à son entrée dans le cristal et à sa sortie ; c’est le rayon qui produira l’image extraordinaire.

1. En un mot, d’une part, le rayon réfracté extraordinaire n'est pas en général dans le plan d’incidence; d’autre part, le rapport des sinus des angles d’incidence et de réfraction ne reste pas constant.

Quand l’incidence est oblique, les deux rayons sont réfractés ; mais le rayon ordinaire est également dévié, quelle que soit la position du cristal, pourvu que les faces d’incidence et d’émergence conservent une direction parallèle à leur direction primitive ; en un mot, sa route est celle qu’il suivrait au travers d’un morceau de verre à faces parallèles. Il n’en est pas de même de l’autre rayon, de celui qui donne lieu à l’image extraordinaire, puisque cette image, nous l’avons vu, tourne autour de la première, si l’on fait tourner le cristal parallèlement à lui-même.

Fig. 56. — Positions [de| l'image extraordinaire par rapport au plan d’incidence. Section principale.

IJ y a dans ce mouvement de l’image extraordinaire une circonstance qu’il faut noter. Le cristal étant posé sur une feuille de papier sur laquelle on a marqué un point, supposons l’œil placé dans le plan d’incidence. Le rayon réfracté ordinaire sera aussi dans ce plan, comme l’indique la loi de réfraction simple, et l’image ordinaire O du point sera sur la trace II du plan d’incidence avec le papier (fig. 56). Mais il n’en sera pas de même de l’image

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extraordinaire E , et la ligne qui joint les deux images OE fera un angle avec la trace dont nous parlons. Or, on observe que cette ligne OE reste toujours parallèle , pendant le mouvement de rotation du cristal, à la bisectrice AD de l’angle obtus de la face parallèle au plan du papier. Aussi quand, grâce à ce mouvement, cette bisectrice est venue se placer parallèlement à II, l’image extraordinaire est ellemême sur cette trace, et les deux rayons réfractés se trouvent tous deux dans le plan d’incidence.

Il y a donc, parmi les sections qui coupent le cristal perpendiculairement à l’une de ses faces, une section telle, que si le rayon incident s’y trouve contenu, le rayon extraordinaire obéira à la première loi de la réfraction simple, tout comme l’autre rayon. On nomme ce plan section principale. Tout plan, perpendiculaire à l’une des faces du spath d’Islande, et parallèle à la petite diagonale du losange, ou à la bisectrice de l’angle obtus, est une section principale de cette face.

Toute section principale est parallèle à l’axe optique, et cette condition est suffisante ; de sorte que si l’on taillait une face artificielle dans le cristal, un plan quelconque mené perpendiculairement à cette face et parallèle à l’axe optique serait aussi une section principale de la face artificielle. Enfin, si l’on taille une face artificielle perpendiculaire à l’axe optique, tout rayon tombant sur cette face sera nécessairement dans une section principale , et les deux rayons réfractés seront toujours dans le plan d’incidence. Dans ce cas, l’observation fait voir que si le rayon incident est normal à la lace artificielle, il n’y a plus qu’un rayon réfracté. Voilà donc une

direction pour laquelle le phénomène de la bifurcation disparaît : la double réfraction n’a plus lieu, quand le rayon incident tombe parallèlement à l’axe optique.

Monge a fait une expérience singulière, d’ailleurs très-facile à répéter, et qui va nous montrer quelle est la marche suivie dans le cristal par les faisceaux émanés d’un point lumineux, pour donner lieu aux

Fig. 57. — Sections principales et axe optique du spath d’Islande.

deux images ordinaire et extraordinaire du point. Examinant la double image d’un point, situé à quelque distance de la face inférieure, et avançant pardessous cette face une carte opaque, il reconnut avec surprise que c’est l’image la plus éloignée de la carte qui disparaît la première. Voici comment on se rend compte du phénomène. Un faisceau lumineux incident se bifurque et donne deux pinceaux réfractés; d’où, à la sortie de la face parallèle, deux pinceaux émergents qui divergent, et dont l’un seul peut dès lors pénétrer dans l’œil : supposons que ce soit celui qui produit l’image ordinaire. Un faisceau

incident, voisin du premier, donnera de même deux faisceaux émergents dont l’un pénétrera dans l’œil et produira l’image extraordinaire. Comme les faces du cristal sont parallèles, chaque faisceau émergent est composé de rayons parallèles à ceux du rayon incident. Il faut donc, puisque ceux qui produisent les images se rencontrent dans l’œil, que les faisceaux réfractés correspondants se croisent dans le cristal.

Ainsi s’explique l’expérience de Monge ; la carte commence par intercepter le faisceau qui produit l’image la plus éloignée, et c’est dès lors cette image, c’est-à-dire l’image extraordinaire, qui doit naturellement disparaître la première.

Telles sont les circonstances les plus remarquables qui constituent le phénomène de la double réfraction. Les lois qui régissent ce phénomène sont trop complexes pour que nous puissions les expliquer dans un ouvrage aussi élémentaire que le nôtre. Mais nous allons essayer de donner, en quelques lignes, une idée de la différence qui existe entre la simple et la double réfraction.

Nous avons déjà dit que le faisceau ordinaire suit les deux lois de Descartes ; c’est-à-dire que le rayon réfracté est toujours dans le plan d’incidence, et que, si l’on fait varier l’angle d’incidence, le rapport qui existe entre son sinus et celui de l’angle de réfraction est toujours constant. Le faisceau extraordinaire ne suit la première de ces lois, que si le rayon incident est dans une section principale. Mais il ne suit pas du tout la seconde, de sorte que le rapport des sinus, ce qu’on nomme l’indice de réfraction, varie selon l’angle que le rayon incident

fait avec l’axe optique du cristal. Cet angle est-il nul, ou, le faisceau incident est-il parallèle à l’axe optique? Dans ce cas seulement, la réfraction double disparaît ; l’une des images se confond avec l’autre : il y a égalité entre les indices ordinaire et extraordinaire de réfraction. Plus l’angle croît, plus l’inégalité de ces indices va en croissant, et elle est maximum, §i le faisceau incident a une direction perpendiculaire à l’axe optique. Dans le spath d’Islande, le seul cristal doué de la double réfraction que nous ayons examiné jusqu’ici, l’indice de réfraction du rayon ordinaire est plus grand que celui du rayon extraordinaire. Le contraire a lieu, si Ton considère certaines autres substances bi-réfringentes , telles que le cristal de roche. A quoi tient cette différence? Pour en donner la raison, il faudrait exposer la théorie entière de la réfraction simple et double, dans le système des ondulations ; montrer que la réfraction est causée par la différence de vitesse qu’éprouvent les ondes d’éther en passant d’un milieu dans un milieu plus réfringent ; que le rayon ordinaire se comporte comme s’il se mouvait dans un milieu homogène non cristallisé, tandis que le rayon extraordinaire se propage avec plus ou moins de facilité, selon qu’il se meut dans telle ou telle direction relativement à l’orientation des molécules cristallines. Dans le spath d’Islande, c’est la vitesse du rayon extraordinaire qui est la plus grande ; le contraire a lieu dans le cristal de roche.

De là, le nom de cristaux positifs et de cristaux négatifs donnés aux substances qui jouissent de la double réfraction, selon qu’elles se rangent dans l’une ou dans l’autre catégorie, ayant pour type, les

premières, le cristal de roche, les autres le spath d’Islande. La tourmaline, le rubis, l’émeraude sont des cristaux négatifs ; le quartz — c’est le nom minéralogique du cristal de roche — le sulfate de potasse et de fer, l’hyposulfate de chaux, la glace sont au nombre des cristaux positifs.

g 2. — Double réfraction dans les cristaux à deux axes. —

Principales substances douées, les unes de la réfraction

simple, les autres de la double réfraction.

La double réfraction se produit encore dans toute une classe de substances cristallines, que l’on désigne sous le nom de cristaux à deux axes. La topaze, l’arragonite, le sulfate de chaux, le talc, le feldspath, la perle, le sucre sont des cristaux à deux axes : il y a, dans chaque cristal de ce genre, deux directions différentes, suivant lesquelles le rayon incident passe sans se bifurquer ; ces deux directions sont les axes optiques du cristal. Mais il y a une différence essentielle entre les phénomènes de double réfraction dans les cristaux à un axe, et ceux des cristaux à deux axes. Dans les premiers, l’un des deux rayons réfractés suit les lois de la réfraction simple ; dans les autres, les deux rayons sont tous deux extraordinaires : aucun d’eux ne suit les lois de Descartes. Une expérience de Fresnel démontre le fait très-simplement. On divise une topaze en plusieurs fragments taillés dans différents sens ; puis, après avoir collé ces morceaux par leurs faces planes, on donne à l’ensemble la forme d’un parallélipipède. En regardant alors une ligne droite au travers, on voit deux images de la ligne, et chacune

de ces images est une ligne brisée dont les diverses portions correspondent aux fragments de la topaze : or, si F un des systèmes de rayons réfractés suivait les lois de Descartes, l’image qui en résulterait serait une ligne droite, car la direction des rayons dans le prisme serait alors indépendante de la direction des axes optiques dans chaque morceau qui le compose. L’expérience prouve donc que les deux rayons sont tous les deux des rayons extraordinaires. Nous verrons bientôt un autre moyen de distinguer les uns des autres les cristaux à un et à deux axes.

Terminons ce paragraphe en énumérant les milieux réfringents dans lesquels les phénomènes de cet ordre ne se manifestent pas, ou, si l’on aime mieux, qui sont doués de la réfraction simple. Ce sont d’abord les gaz, les vapeurs et les liquides. Puis, parmi les substances qui ont passé de l’état liquide à l’état solide, celles dont les molécules n’ont pas pris d’arrangement cristallin régulier : tels sont le verre, la colle, la gomme, les résines ; enfin les cristaux dont la forme primitive est le cube, l’octaèdre régulier, le dodécaèdre rhomboïdal. Il faut ajouter que les corps appartenant à ces deux dernières catégories peuvent acquérir la propriété de la réfraction double, quand on les soumet à des compressions ou dilatations violentes, ou encore, quand on chauffe inégalement leurs diverses parties.

Certains solides appartenant au règne végétal ou au règne animal, la corne, la plume, la nacre sont aussi doués de la double réfraction.

2 3. — Polarisation de la lumière. — Polarisation par

réfraction double ou simple. — Prisme de Nicol. —

Propriétés de la tourmaline.

Quand on observe un objet lumineux au travers d’un cristal doué de la double réfraction, d’un rhomboèdre de spath d’Islande, je suppose, nous savons qu’on voit deux images distinctes, l’une dite ordinaire, suivant les lois de la réfraction simple, l’autre extraordinaire, dont nous avons indiqué les propriétés dans les paragraphes précédents. Cette dernière image se reconnaît aisément, en ce qu’elle tourne autour de l’autre, quand on imprime au cristal un mouvement de rotation, dans un plan parallèle aux faces d’incidence et d’émergence des rayons. Il importe maintenant de remarquer que, dans toutes ces positions, l’intensité relative des deux images n’a pas varié : l’éclat de chacune d’elles est moitié moindre que celui de l’objet lumineux, comme il est aisé de le constater par l’observation directe. Supposons qu’on examine un petit cercle blanc sur un fond noir. Partout où elles sont séparées, les deux images ordinaire et extraordinaire du point offrent une teinte grisâtre de même intensité, et l’éclat est égal à celui de l’objet, là où les deux images se superposent. Enfin, le même phénomène a toujours lieu, quelles que soient les couleurs respectives de l’objet et du fdnd.

On fait encore la même expérience dans les cours, en laissant arriver un faisceau de lumière solaire sur le cristal et en recevant les deux faisceaux réfractés sur une lentille convergente : les deux images vont

se projeter sur un écran (fig. 58). Si l’on fait tourner alors le cristal parallèlement à la face d’incidence, les deux images se déplacent en décrivant chacune une circonférence de cercle, et l’on voit que, dans toutes les positions, il y a égalité dans leur intensité lumineuse. Si l’on fait en sorte que les deux images se superposent en parlie, l’éclat des parties super-

Fig. oS. — Propagation des rayons ordinaire et extraordinaire; égale intensité des images.

posées sera double de celui que possèdent les parties séparées, comme on le voit dans la figure 59.

Une belle et ancienne expérience, due à Huygens, va nous prouver que les faisceaux qui émergent du spath d’Islande ont acquis de nouvelles et remarquables propriétés, après leur déviation dans le milieu cristallisé, propriétés que n’avait point le faisceau lumineux avant son passage à travers le cristal. Cette expérience consiste à recevoir, après leur sortie du premier rhomboèdre, les rayons ordinaire et extraordinaire sur un second cristal, et à examiner les intensités relatives des images qui en résultent, quand on fait varier l’orientation du second cristal autour de chaque faisceau émergent.

Voici un moyen très-simple d’observer les phénomènes qui se produisent : c’est, du reste, celui qu’a employé Huygens lui-même.

Plaçons un premier cristal sur un point noir au milieu d’un fond blanc. Il y aura deux images d’égale intensité. Posons maintenant un second spath d’Islande sur le premier, et plaçons-le de taçon que leurs sections principales coïncident; un des moyens

Fig. 59. — Images M’égale intensité obtenues par la rotation d’un cristal biréfringent.

de réaliser cette condition est de placer les faces de l’un parallèlement aux faces de l’autre : il n’y aura toujours que deux images, de même intensité qu’auparavant. Seulement les deux images, ordinaire et extraordinaire, seront plus séparées qu’avec un seul cristal. La même chose aurait lieu, pourvu que les sections principales des deux rhomboèdres restassent dans le même plan ou dans des plans parallèles, quand même les deux faces en regard des

cristaùx ne conserveraient pas leur parallélisme ; et il n’est pas nécessaire non plus que, dans la première position, les deux rhomboèdres se touchent.

Voilà donc déjà une première différence entre le rayon lumineux, avant sa réfraction dans le spath d’Islande, et chaque rayon émergent ordinaire ou extraordinaire : tandis que le premier se bifurque en pénétrant dans le cristal, il semble que chacun i des deux autres reste simple, en pénétrant dans le ! second cristal. Poursuivons notre étude.

Faisons maintenant tourner lentement le cristal j supérieur, de façon que la section principale fasse ' avec celle du premier, des angles de plus en plus : grands. On va voir alors apparaître quatre images;

chacune des deux premières sera dédoublée, mais ; sans conserver l’égalité d’intensité qui caractérisait i celles-ci. De ces quatre images, disposées aux sommets d’un losange à côtés constants, mais à angles s variables, deux proviennent de la double réfraction, dans le cristal supérieur, du rayon ordinaire émergent; les deux autres proviennent de la double réfraction du rayon extraordinaire. Mais, différence importante à signaler, en général chaque couple est caractérisé par une différence dans l’intensité lumineuse des images. La figure 60 représente leurs positions et leurs intensités relatives pour des angles, compris entre 0° et 180°, des sections principales de deux cristaux. Si les sections principales sont à angle droit, on ne voit plus que deux images ; si elles font un angle de 180°, il en est de même, à moins que, les cristaux ayant la même épaisseur, les deux images se superposent; dans ce dernier cas, les déviations opérées par chaque cristal se

faisant en sens opposés, on n’a plus qu’une image unique.

Il résulte tdéjà de cette première expérience que tout rayon de lumière qui a traversé un cristal doué de [la double réfraction ne jouit plus, après son passage, des mêmes propriétés dans tous les sens ;

Fig. 60. Expérience d’Huygens. Polarisation par double réfraction.

dans certaines directions, il n’est plus susceptible de subir une nouvelle bifurcation, et dans les autres, les deux faisceaux dans lesquels il se divise n’ont plus même intensité lumineuse. Pour caractériser ces propriétés nouvelles, on dit que la lumière qui a traversé un cristal bi-réfringent est de la lumière polarisée.

Mais il est important de préciser les phénomènes que nous venons de décrire. Pour cela, supposons qu’on fasse arriver sur un premier cristal de spath d’Islande, dont la section principale est verticale, un faisceau de lumière solaire, SI (fig. 61). Ce faisceau se divise, dans le plan de la section, en deux faisceaux, l’un ordinaire IR, l’autre extraordinaire IR'. Interceptons l’un des deux par un écran, et laissons passer l’autre à travers un second spath d’Islande; en général le faisceau lumineux, en tra-

Fig. Cl. — Polarisation du rayon ordinaire par double réfraction.

versant le second cristal,, subira la double réfraction : il se partagera en deux faisceaux, I',Pm qui est le faisceau ordinaire, et r,R',, qui est le faisceau extraordinaire. Enfin, à l’aide d’une lentille, projetons les faisceaux émergents sur un écran. Voyons ce qui arrivera, si l’on fait tourner le second cristal de manière à faire faire à sa section principale tous les angles possibles avec celle du premier, de 0° à 360°. La figure 62 montre quelles sont les intensités relatives des deux images, si c’est le rayon ordinaire émergent du premier cristal qui a traversé le

second ; la figure 63 montre au contraire ce que sont ces intensités, quand on laisse passer dans le

Fig. 62. — Dédoublement du rayon ordinaire. Intensités variables des images du faisceau polarisé.

second spath d’Islande le ] rayon extraordinaire émergé du premier.

Fjo-, 63. — Dédoublement du rayon extraordinaire. Intensités des images du faisceau polarisé.

En résumé, un faisceau de lumière naturelle est entré dans le premier spath d’Islande où il subit la double réfraction, et chacun des faisceaux qui en sort a des propriétés particulières que l’on caractérise en disant qu’il est polarisé : pour cette raison, le premier cristal reçoit le nom de polariseur. Le second cristal a servi à analyser les propriétés qu’a fait acquérir à chaque faisceau la polarisation ; c’est le cristal analyseur.

Le rayon ordinaire , en passant dans l’analyseur, se divise en deux rayons dont l’intensité varie selon l’angle que fait la section principale du second cristal avec celle du premier, et qui donne deux images, l’une ordinaire, l’autre extraordinaire. Si cet angle est 0° ou 180°, l’image ordinaire existe seule avec l’intensité maximum, l’image extraordinaire a disparu ; à 90° ou 360°, l’image extraordinaire a le maximum d’éclat, l’autre a disparu. Pour des positions intermédiaires, où la seconde section principale forme avec la première des angles de 45°, les deux images ont même intensité. Enfin, dans les autres positions relatives des sections principales des cristaux, il y a inégalité d’intensité dans l’une ou l’autre des images. On dit alors que le rayon ordinaire est polarisé dans le plan de la section principale, et c’est à ce plan qu’on donne le nom de plan de polarisation. Maintenant, comme le second rayon, le rayon extraordinaire éprouve les mêmes modifications en passant dans l’analyseur, avec cette différence essentielle qu’il y a toujours une différence de 90 degrés dans les positions relatives des sections principales, on dit alors qu’il est polarisé dans un plan perpendiculaire au premier plan de polarisa-

tion. Son plan de polarisation fait un angle droit avec la section principale du cristal polariseur. En un mot, les deux rayons, ordinaire et extraordinaire, provenant d’un rayon de lumière naturelle qui a subi une double réfraction, sont jjolarisés à angle droit.

La polarisation par double réfraction, telle que nous venons de l’étudier dans le spath d’Islande, se produit de la même manière avec tous les cristaux bi-réfringents. Mais il n’est pas toujours facile de l’observer, à cause de la faible séparation des faisceaux ordinaire et extraordinaire. Avec le spath lui-même, il faut des cristaux d’une certaine épaisseur, pour qu’on puisse intercepter facilement l’un d’eux avec un écran. Aussi a-t-on imaginé, pour obtenir cette séparation des faisceaux polarisés, des appareils plus commodes, parmi lesquels nous décrirons le prisme de Nicol.

Le prisme de Nicol consiste en un long cristal de spath d’Islande qui a été scié en deux, selon un plan perpendiculaire à la section principale. Les deux fragments, replacés dans leur position primitive , sont collés au moyen d’une couche de baume du Canada. L’indice de réfraction de cette substance est intermédiaire entre les indices de réfraction du spath d’Islande, qui correspondent, l’un au rayon ordinaire, l’autre au rayon extraordinaire. Il résulte de là, comme on le démontre rigoureusement et comme l’expérience lé confirme, que si un rayon de lumière pénétre dans le sens de la longueur du cristal et s’y partage en deux par la double réfraction, le rayon ordinaire éprouve la réflexion totale à la surface du baume de Canada, tandis que le

rayon extraordinaire passe seul dans la seconde moitié du cristal et émerge par la face opposée.

Supposons qu’on emploie deux prismes de Nicol pour répéter l’expérience d’Huygens. Il est clair qu’on n’obtiendra jamais que deux images, celles qui proviennent du rayon émergent, c’est-à-dire du rayon extraordinaire polarisé par le premier prisme. Si les sections principales des deux prismes sont parallèles, l’une des deux images, l’ordinaire, est nulle; l’autre, l’extraordinaire, a son maximum d’éclat ; si les sections principales sont à angle droit, toutes les deux disparaissent, puisque l’image ordinaire qui devrait avoir une intensité maximum subit la réflexion totale, et que l’image extraordinaire a une intensité nulle. Le premier prisme, celui qui reçoit le rayon de lumière naturelle est le nicol polariseur , l’autre est le nicol analyseur.

Cette propriété du prisme de Nicol de ne laisser passer que le rayon extraordinaire appartient aussi à un cristal naturel, la tourmaline, qui, sous une certaine épaisseur, absorbe fortement le rayon ordinaire. C’est M. Biot qui a découvert, en 1815, cette propriété remarquable : elle va nous permettre de donner d’après J. Herschel, un nouvel exemple de la polarisation de la lumière par double réfraction. « Quand, à l’aide d’une roue de lapidaire, dit-il, on a clivé un prisme de tourmaline en lames parallèles à l’axe, et d’une épaisseur uniforme d’environ un vingtième de pouce (lmm 27), on donne à ces lames le poli convenable. Alors les objets lumineux paraissent au travers, comme si on les regardait avec un verre coloré. Concevons une de ces lames interposée perpendiculairement entre l’œil et une chan-

delle : celle-ci sera vue avec une égale facilité dans toutes les positions de l’axe de la lame à l’égard de l’horizon. Si l’on fait tourner la lame dans son propre plan, on ne remarque aucun changement dans l’image de la chandelle. Donnant alors à cette première lame une position fixe (en plaçant son axe verticalement par exemple), on interposera entre elle et l’œil une seconde lame qu’on fera tourner lentement dans son propre plan; ce qui produira un phénomène très-curieux. La chandelle deviendra successivement visible et invisible à chaque quart de révolution de la lame, en passant par tous les degrés de clarté, depuis un certain maximum jusqu’à une obscurité totale ou presque totale; après quoi la clarté augmentera de la même manière qu’elle aura décru. Or, si l’on fait attention à la position de la seconde lame par rapport à la première, on trouvera que les maxima de clarté ont lieu lorsque les axes sont parallèles, c’est-à-dire lorsqu’ils sont disposés comme ils l’étaient ordinairement dans le cristal, ou lorsque leurs positions diffèrent de 180°. Les minima ont lieu, au contraire, lorsque les axes se croisent exactement à angles droits. Dans cette dernière situation, la lumière est totalement arrêtée, si la tourmaline est d’une bonne couleur, et quoique chaque lame en particulier soit d’une transparence parfaite, leur combinaison est tout à fait opaque. » (Herschel, la Lumière.)

Ainsi, comme on voit, le faisceau de lumière naturelle qui a traversé une première lame de tourmaline se trouve polarisé, comme celui qui émerge d’un cristal de spath d’Islande. Il n’a plus sur tous ses côtés, sur toutes ses faces, si l’on peut s’expri-

mer ainsi, les mêmes propriétés, du moins au point de vue de son éclat. Nous allons voir maintenant que la double réfraction n’est pas le seul moyen qui transforme la lumière naturelle en lumière polarisée.

§ 4,. Polarisation par réflexion. — Angles de polarisation des diverses substances réfléchissantes.

En 1808, Malus, physicien français qui s’est illustré par ses beaux travaux sur l’optique, regardant par hasard, à travers un cristal de spath d’Islande, l’image du soleil couchant réfléchie par les vitres du palais du Luxembourg, remarqua avec surprise qu’en faisant tourner le prisme, les deux images changeaient d’intensité : la plus réfractée était alternativement plus ou moins brillante que l’autre, à chaque quart de révolution. En analysant minutieusement ce phénomène, il découvrit que la réflexion sous certains angles suffit pour donner au rayon lumineux les mêmes propriétés que possède un rayon qui a traversé un cristal biréfringent tel que le spath d’Islande. L’expérience d’Huygens, dont Huygens et Newton avaient essayé en vain de donner la théorie, ne fut plus un phénomène isolé, et c’est en s’efforçant de les rattacher à une explication déduite de 1a, théorie de Newton, que Malus fut conduit à donner le nom de polarisation de la lumière à la modification subie par les rayons lumineux dans les expériences rapportées plus haut. Trois ans plus tard, en 1811, Malus, Biot et Brewster découvraient séparément la polarisation par réfraction simple,

Arago, la polarisation chromatique ; et depuis, une multitude de faits nouveaux, se Rattachant à des modifications singulières des rayons lumineux, vinrent concourir, avec les phénomènes dont nous venons de parler, à former une des plus intéressantes branches de la science, aussi féconde pour la théorie que pour ses applications pratiques. Comme les bornes et la nature élémentaire de cet ouvrage ne nous permettent pas d’entrer dans de longs détails, nous nous contenterons de décrire quelques-uns des plus remarquables parmi ces phénomènes.

Quand un faisceau de lumière naturelle tombe obliquement sur un miroir métallique, de verre noir, de marbre, d’obsidienne, il acquiert, par la réflexion à la surface, les mêmes propriétés que s’il eût traversé un cristal doué de la double réfraction : il est polarisé.

On pose sur une table, devant une fenêtre ouverte, une plaque de verre noir, puis on se place de manière à recevoir obliquement, sous une inclinaison d’environ 35°, la lumière des nuées réfléchie par la plaque. L’état du miroir paraît alors uniforme. Si, sans changer alors de position, on observe la surface brillante à travers une lame de tourmaline, taillée parallèlement à son axe optique, et si l’on fait tourner cette lame dans son propre plan, on remarque, dans l’éclat de l’image des nuées formées sur la plaque de verre, les variations suivantes : si l’axe de la tourmaline est dans un plan vertical, l’image brillante disparaît ; la plaque de verre semble couverte d’une sorte de nuage obscur, et le centre de la tache est entièrement noir. Quand cet axe est, au contraire, horizontal, c’est-à-dire parallèle à la

plaque de verre, la tache disparaît complètement ; j enfin, dans les positions intermédiaires de l’axe de i la tourmaline, l’éclat de l’image va graduellement en s’éclaircissant de la première situation à la seconde.

Si l’analyseur, au lieu d’être une lame de tourmaline, est un prisme de Nicol, les variations d’éclat de l’image se succéderont de la même manière : le minimum aura lieu quand la section principale du t prisme sera verticale, et le maximum, quand cette j section sera à angle droit avec la première de ses positions.

' De ces deux expériences on tire la conclusion I qu’un faisceau lumineux, tombant sous une incli- ! naison de 35° 25' (ou ce qui est la même chose, sous i une incidence de 54° 35'), sur une plaque de verre se trouve, après sa réflexion, polarisé dans le plan j même de cette réflexion. Cet angle de 54° 35' est ce ; qu’on nomme l’angle de polarisation du verre : c’est celui pour lequel le rayon réfléchi peut être complètement éteint par le polariscope analyseur : c’est ce qu’on exprime en disant qu’il est complètement polarisé. Quand l’angle d’incidence a une autre valeur, l’image du faisceau n’est pas complètement éteinte : le rayon réfléchi est partiellement polarisé.

L’angle de polarisation varie avec les substances réfléchissantes. Ainsi, il est de 52° 45' pour l’eau, de 56° 3' pour l’obsidienne, de 58° 40' pour la topaze, de 68° 2' pour le diamant. Brewster a imaginé une très-curieuse expérience pour mettre en évidence la différence que nous signalons entre les angles de polarisation de deux substances, du verre et de l’eau par exemple. Il dispose une plaque de verre,

de façon qu’elle reçoive et réfléchisse un faisceau de lumière sous l’incidence de 54° 35' qui est, comme nous venons de le voir, l’angle de polarisation du verre. Puis, il observe le faisceau réfléchi avec un analyseur de manière que toute lumière disparaisse. Or, si à ce moment, une personne souffle avec son haleine sur la plaque de verre, l’image apparaît de nouveau. Ce phénomène est dû à ce qu’alors la réflexion a lieu sur une couche d’eau, et que l’angle de polarisation de l’eau n’est pas le même que celui du verre.

Brewster a découvert une loi fort simple qui existe entre l’angle de polarisation et l’indice de réfraction dé la substance polarisant la lumière par réflexion, de sorte que l’un de ces éléments étant connu, on peut en déduire l’autre. Cette loi est l’expression de la relation géométrique suivante : Le rayon réfléchi , polarisé sous V angle de polarisation., et le rayon réfracté forment un angle droit.

La réfraction simple polarise aussi la lumière. C’est ce que Malus, Biot et Brewster ont découvert, chacun de leur côté, en 1811.

On obtient un faisceau complètement polarisé par réfraction simple, en lui faisant traverser successivement plusieurs lames de verre parallèles sous l’angle de 35° 25', qui est, nous l’avons vu, l’angle de polarisation du verre. Ces lames minces, trèspolies, doivent être appliquées les unes sur les autres, mais sans adhérer complètement, de façon qu’une mince couche d’air reste interposée entre deux plaques successives : l’appareil ainsi disposé se nomme pile de glaces .

§ 5. — Couleurs de la lumière polarisée. — Découverte d’Arago. — Couleurs dans le verre trempé et comprimé. — Anneaux colorés dans les cristaux biréfringents.

(( En examinant, par un temps serein, une lame assez mince de mica, à l’aide d’un prisme de spath d’Islande, je vis que les deux images qui se projetaient sur l’atmosphère n’étaient pas teintes des mêmes couleurs : l’une d’elles était jaune verdâtre, la seconde rouge pourpre, tandis que la partie où les deux images se confondaient était de la couleur du mica vu à l’œil nu. Je reconnus en même temps qu’un léger changement dans l’inclinaison de la lame par rapport aux rayons qui la traversent, fait varier la couleur des deux images, et que si, en laissant cette inclinaison constante et le prisme dans la même position, on se contente de faire tourner la lame de mica dans son propre plan, on trouve quatre positions à angle droit où les deux images prismatiques sont du même éclat et parfaitement blanches. En laissant la lame immobile, et faisant tourner le prisme, on voyait de même chaque image acquérir successivement diverses couleurs et passer par le blanc après chaque quart de révolution. Au reste, pour toutes ces positions du prisme et de la lame, quelle que fût la couleur d’un des faisceaux, le second présentait toujours la teinte complémentaire, en sorte que, dans les points où les deux images n’étaient point séparées par la double réfraction du cristal, le mélange de ces deux couleurs formait du blanc. »

C’est en ces termes qu’Arago décrit, dans un Mémoire lu à l’Académie des sciences le 11 août 1811, l’expérience qui fut pour lui le point de départ d’une série de découvertes , sur les phénomènes de coloration de la lumière polarisée. Il reconnut immédiatement que la lumière transmise par la lame de mica était de la lumière polarisée par réflexion sur les couches atmosphériques ; par un temps couvert, quand la lumière qui vient des nuées a les caractères de la lumière naturelle, les deux images vues à travers la lame de mica n’ offrent aucune trace de coloration. Ainsi, pour que le phénomène se produise, il faut que la lumière qui traverse la lame cristallisée ait été préalablement polarisée. Cette condition fut mise hors de doute par Arago au moyen de plusieurs expériences dans lesquelles il recevait sur la lame de mica des rayons réfléchis par un miroir de verre noir : il remarqua, alors, que les couleurs des deux images observées avec le spath d’Islande étaient d’autant plus vives que la lumière avait été réfléchie sous un angle plus voisin de l’angle de polarisation du verre.

Toutes les substances biréfringentes, taillées en lames minces parallèlement à l’axe, jouissent de la même propriété de colorer la lumière polarisée qui les traverse ; ainsi, on peut employer des lames de gypse (sulfate de chaux), de cristal de roche, de spath d’Islande. Mais les épaisseurs de ces lames qui donnent les couleurs varient d’une substance à l’autre, et pour chacune d’elles, on n’obtient d’images colorées que si cette épaisseur est comprise entre certaines limites. Ainsi une lame de sulfate de chaux doit avoir plus de 0mm425 et moins de

lmm27 d’épaisseur; une lame de mica, moins de 0ram085; une lame de cristal de roche, moins de 0mm45. Il est difficile d’obtenir des couleurs avec le spath d’Islande , parce que l’épaisseur de la lame ne doit pas dépasser la quarantième partie d'un millimètre.

L’inclinaison de la lame sur la direction des rayons polarisés influe sur les couleurs, qui varient rapidement quand cette inclinaison varie. Enfin, l’épaisseur, pour une même inclinaison de la lame et une même position du prisme, influe aussi sur les couleurs des images, et M. Biot a trouvé que les lois de variation de ces nuances sont précisément celles que Newton a trouvées pour les anneaux co lorés des lames minces, obtenus par la superposition de deux lentilles ; mais les épaisseurs des lames biréfringentes, qui correspondent aux couleurs des divers ordres de Newton, sont beaucoup plus considérables que celles de la lame d’air comprise entre les lentilles.

On se sert de cette propriété du changement de couleur des images avec l’épaisseur pour produire des effets variés et curieux. Si, après avoir collé sur du verre une lame de gypse, on y creuse une cavité de forme sphérique à grand rayon, et qu’on l’observe dans l’appareil de Biot, de sorte que la lumière qui arrive à l’œil après avoir traversé la lame de gypse et l’analyseur ait été préalablement polarisée, on aperçoit une série d’anneaux colorés concentriques, comme ceux qu’on voit autour du point de contact de deux lentilles. En gravant en creux sur la lame divers objets, des fleurs, des insectes, des papillons, on peut calculer les profondeurs de

la gravure, aux divers points, de manière à reproduire les couleurs vives et variées des objets naturels. « Autrefois on faisait mieux, disait récemment M. Bertin dans une intéressante conférence sur la polarisation, on profitait de la circonstance pour rendre hommage à l’auteur de ces belles expériences. Au milieu d’une couronne de feuillage apparaissait le nom d’Arago avec la date de sa découverte. Du vivant du grand homme, c’était peut-être une flatterie ; mais maintenant qu’il n’est plus, la suppression de cette expérience (dans les cours de physique) est un acte d’ingratitude : nous oublions nos morts pour courir après les papillons. »

Il serait juste de joindre au nom d’Arago celui de Brewster qui a fait de son côté, et à la même époque, à peu près les mêmes découvertes, et à qui l’on doit notamment celle des anneaux colorés dans les cristaux à un et à deux axes.

Avant d’entrer dans quelques détails sur ces phénomènes remarquables, disons que le verre qui, à l’état ordinaire, n’est pas susceptible de donner les couleurs observées dans les lames cristallisées, acquiert cette propriété par la trempe, par la flexion et la compression, et par l’action de la chaleur. La figure 64 montre l’apparence offerte par une plaque de verre d’une certaine épaisseur, et de forme carrée, comprimée dans le sens d’une de ses dimensions. C’est à Seebeck (1813) qu’on doit la découverte de ces phénomènes de coloration qui sont dus, comme ceux dont nous avons donné la description plus haut, à la lumière polarisée. Voici encore une expérience curieuse de Biot, rapportée par M. Daguin dans son Traité de Physique : « Ce

savant ayant excité des vibrations longitudinales dans une bande de verre de 2 mètres de longueur placée entre le polariscope et les polarisateurs de son appareil, disposé pour donner l’obscurité, vit, à chaque friction, jaillir une vive lumière, dont l’éclat et la couleur dépendaient du mode de frottement et de son énergie. »

Les couleurs de la lumière polarisée produites par le passage d’un faisceau de cette lumière à travers une lame mince cristallisée , dépendent , ainsi que nous l’avons vu plus haut, de l’épaisseur de la lame : elles varient si cette épaisseur varie elle-même. Mais pour une même épaisseur, la teinte est uniforme, parce que tous les rayons qui composent le faisceau sont parallèles, et dès lors parcourent le même espace à l’intérieur de la lame.

Si, au lieu d’un faisceau, c’est un pinceau conique de lumière polarisée qu’on reçoit sur la lame, de façon que l’axe du cône soit perpendiculaire à la surface de celle-ci, il est clair que les rayons par-

Fig. 64. — Lumière polarisée ; anneaux colorés produits par la compression du verre.

courront, à l’intérieur du cristal, des chemins d’autant plus longs qu’ils seront plus éloignés de l’axe, et la teinte que prendra la lame observée à l’aide d’un analyseur ne sera plus uniforme. On voit alors des systèmes d’anneaux colorés dont la forme et les teintes varient selon qu’il s’agit d’un cristal à un ou à deux axes optiques, et selon la position du polariscope par rapport au plan de polarisation. Voici comment on procède pour obtenir ces beaux phénomènes.

On prend une pince à tourmaline (fig. 65). Cet instrument consiste en deux anneaux métalliques, qu’un ressort en forme de pince presse l’un contre l’autre, et dans chacun desquels se trouve enchâssée une plaque de tourmaline :

chaque plaque peut tourner dans son anneau, de sorte qu’on peut donner à volonté toutes les positions angulaires possibles aux axes des deux cristaux biréfringents. On interpose entre les deux anneaux la plaque mince cristallisée , de spath d’Islande par exemple, fixée à un disque de liège que la pression des anneaux maintient entre les tourmalines. On n’a qu’à regarder alors la lumière du ciel à travers le système des trois lames pour apercevoir les anneaux colorés. La lame de tourmaline, tournée vers le ciel, polarise la lumière des nuées, qui, après avoir traversé cette première pla-

Fig. 65.

Pince à tourmaline.

que, converge vers l’œil en passant par la lame de spath et la seconde tourmaline.

Supposons qu’on ait disposé d’abord les deux tourmalines de manière que leurs axes soient perpendiculaires : le plan primitif de polarisation est alors parallèle à la section principale de la tourmaline qui sert de polariscope. On voit alors une série d’anneaux concentriques irisés, traversés par une croix noire. Si l’on fait alors tourner le polariscope

Fig. 66. — Anneaux colorés de la lumière polarisée. Spath d’Islande.

de 90°, les axes des tourmalines seront parallèles, et la section principale du polariscope sera à angle droit avec le plan de polarisation. La croix noire se trouve alors remplacée par une croix blanche, et les anneaux irisés présentent, aux mêmes distances du centre, des couleurs complémentaires de celles qu’ils affectaient dans la première expérience. Dans les positions intermédiaires des axes des tourmalines on passe graduellement de la première apparence à la seconde.

Tels sont les phénomènes, quand on se sert de la lumière blanche. Si l’on s’était servi de lumière homogène, de lumière jaune par exemple, on eût obtenu des anneaux alternativement brillants et noirs, traversés par des croix semblables à celles qu’on vient de voir dans les expériences précédentes, les anneaux brillants étant de couleur jaune. Les anneaux de même ordre seraient, si l’on employait les diverses couleurs du spectre, d’autant plus grands que ces couleurs sont plus réfrangibles. Voilà pourquoi les anneaux sont irisés avec la lumière blanche, et pourquoi le violet occupe, dans ce cas, le bord extérieur de chaque anneau dans la première position du polariscope.

C’est en 1813 que Brewster découvrit les anneaux colorés produits par la lumière polarisée, quand elle vient à traverser, en convergeant, des lames minces de cristaux biréfringents : il les vit d’abord dans le rubis, l’émeraude, la topaze, la glace, le nitre, et plus tard le docteur Wollaston les observa dans le spath d’Islande. En étudiant ces phénomènes dans les différentes substances cristallisées, Brewster arriva à distinguer les cristaux biréfringents en deux classes, celle des cristaux à un axe, et celle des cris^ taux à deux axes.' Voici comment : tandis que dans le rubis, l’émeraude, le spath par exemple, il n’aperçut qu’un simple système d’anneaux colorés, dans le nitre, la topaze, taillés suivant une certaine direction et observés à travers la pince à tourmaline, etc., il observa un double système d’anneaux, alternativement noirs et brillants , si la lumière polarisée qui les traverse est homogène, et irisés, si cette lumière est blanche. C’est ce phénomène qui fit découvrir

à Brewster les cristaux biréfringents à deux axes.

Pour observer les anneaux dont il s’agit, on taille une lame de nitre par exemple, perpendiculairement à la ligne moyenne des deux axes, et on l’interpose entre les anneaux de la pince à tourmaline. On aperçoit alors l’une des apparences de la figure 6 / . Les anneaux colorés de gauche correspondent au cas où le plan des axes de la lame de nitre est parallèle au plan primitif de polarisation; ceux de droite à celui où ces plans font un angle de 45°.

Fig. 67. — Lumière polarisée. Anneaux colorés dans un cristal biréfringent.

Au-delà de 45» jusqu’à 90», on retrouve les mêmes apparences, et il en est de même dans chaque angle droit, si l’on continue à faire tourner sur elle-même la plaque de nitre. Avec la lumière homogène, on obtient des anneaux alternativement noirs et brillants, ces derniers étant de la couleur de la source.

Si,' en laissant la lame fixe entre les deux tourmalines', on fait tourner le polariscope ou analyseur, c’est-à-dire la tourmaline voisine de l’œil, les anneaux, sans changer de position, changent peu à

peu de couleur, et quand la rotation est de 90° ou de 270°, ces couleurs sont devenues les complémentaires de celles que donnaient les anneaux dans les mêmes positions de la lame : les croix noires ont été remplacées par des croix blanches.

Nous nous arrêterons là dans la description des phénomènes que produit la lumière polarisée, phénomènes des plus intéressants, et dont l’énumération seule exigerait de longues pages. Le but que nous nous sommes proposé en abordant cette partie de l’optique est beaucoup plus, nous l’avouons, d’exciter la curiosité du lecteur, et de l’engager ainsi à entreprendre une étude plus complète, que de lui donner une idée nette des causes de ces phénomènes, c’est-à-dire de montrer quelle explication reçoivent ceux-ci dans la théorie des ondulations. Nous ne pouvons nous empêcher cependant de résumer en quelques lignes les importants progrès que la théorie a faits, sous l’impulsion des découvertes qui se sont succédé si rapidement au commencement de notre siècle.

Nous avons vu dans un chapitre précédent que les phénomènes lumineux sont dus au mouvement vibratoire du milieu élastique qu’on nomme éther. Les phénomènes d’interférence, inexplicables dans le système de l’émission, trouvent au contraire dans l’hypothèse des ondulations une explication des plus simples et des plus satisfaisantes : mais elles n’apprennent rien sur le sens dans lequel ont lieu les vibrations de l’éther. On pouvait supposer avec une égale vraisemblance que les oscillations d’une molécule s’effectuent, soit dans le sens de la propagation de la lumière, soit dans une direction parallèle à la

; surface des ondes, ou perpendiculaire au rayon lumineux, soit enfin dans une direction quelconque oblique à ce rayon.

Mais en adoptant la première hypothèse, celle qui ! assimile pour ainsi dire les ondes lumineuses aux ondes sonores, il était impossible de rendre compte de la transformation que subit un rayon lumineux,

; quand il a traversé un milieu biréfringent, ou qu’il j â’est réfléchi sous un certain angle à la surface d’un Il corps poli. Pourquoi, si les vibrations étaient longitudinales, le rayon polarisé aurait-il, dans certains plans, des propriétés particulières? Pourquoi ces propriétés appartiendraient-elles exclusivement à certains côtés du rayon? Ces objections portaient une grave atteinte à la théorie des ondulations, quand il Fresnel eut l’idée de substituer à l’hypothèse des vibrations longitudinales, celle des vibrations transi versales perpendiculaires à la direction de la propagation lumineuse. Un rayon de lumière naturelle ] est alors celui dans lequel les mouvements vibratoires s’effectuent successivement dans tous les sens i à la surface de l’onde, ses propriétés doivent donc être les mêmes de tous les côtés. Mais si ce rayon vient à traverser un polariseur, en sortant du milieu biréfringent, les vibrations dont il se compose, au j lieu de s’effectuer dans tous les sens, sont devenues I parallèles, tout en s’effectuant toujours dans des j plans perpendiculaires au rayon. Le polariseur a, pour ainsi dire, tamisé les vibrations du rayon de lumière naturelle : il a arrêté ou détruit les unes, pour ne laisser passer que les vibrations qui se trouvent dans le plan de la section principale. Pour parler plus juste ; toute vibration parallèle à la sec*

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