DÉCOUVERTE DE MALUS

à l’obscurité, à cause de l’incompétence de la lumière verte à être réfléchie dans cette direction. Si, rendant la plaque de tourmaline verticale, nous réfléchissons la lumière comme auparavant, ce sera dans l’image d’en haut qu’elle sera éteinte 5 dans l’image latérale, vous avez maintenant du vert. C’est un résultat de la plus haute portée. Si les vibrations de la lumière étaient longitudinales comme celles du son, vous n’auriez aucune action de ce genre, et cette action à elle seule nous force d’admettre que les vibrations sont transversales. Figurez-vous ceci clairement : dans un des cas le miroir reçoit le clioc des bords (de la tranche) de l’onde, la lumière verte est alors éteinte. Dans l’autre cas, ce sont les faces (le plat) de l’onde qui frappent le miroir, et la lumière verte est réfléchie. Pour que l’extinction soit complète, il faut que la lumière tombe sur le miroir sous un angle spécial. Quel est cet angle? Je vais maintenant vous l’apprendre.

La qualité de dualité de côtés conférée à la lumière par les cristaux peut aussi lui être communiquée par la réflexion ordinaire. Malus fit cette découverte en 1808, pendant qu’il regardait à travers un spath d’Islande la lumière du Soleil réfléchie par une vitre du palais du Luxembourg. Je reçois sur une plaque de verre à vitre le rayon de notre lampe : une grande portion de la lumière réfléchie par le verre est polarisée. Les vibrations de ce rayon réfléchi sont exécutées pour la plus grande partie parallèlement à la surface du verre, etlorsque la plaque de verre est tenue de telle sorte que le rayon fasse un angle de 58 degrés avec la perpendiculaire au verre , la totalité de la lumière réfléchie est polarisée. C’était sous cet angle que l’image de la tourmaline était complètement éteinte dans notre première expérience. On l’appelle Y angle de polarisation.

LEÇON III

Sir David Brewster a prouvé que l’angle de polarisation d’un milieu est cet angle particulier pour lequel le rayon réfracté et le rayon réfléchi comprennent entre eux un angle droit (1). L’angle de polarisation augmente avec l’indice de réfraction. Pour l’eau, il est de 52°, 5; pour le diamant, de 68 degrés.

Essayons maintenant de répéter en substance l’expérience de Malus. Le rayon de la lampe est reçu sur cette plaque de verre et réfléchi à travers le spath. Au lieu de deux images, nous n’en avons qu’une ; de sorte que la lumière, quand elle est polarisée, comme elle l’est actuellement, ne peut être transmise par le spath que dans une direction et, par conséquent, ne produit qu’une image. Comment cela se fait-il? Dans le spath d’Islande, comme dans la tourmaline, toutes les vibrations de la lumière ordinaire sont ramenées à deux plans à angle droit l’un sur l’autre; mais, contrairement à ce qui a lieu pour la tourmaline , les deux rayons sont transmis avec une égale facilité par le spath. Les deux rayons, en un mot, en sortant du spath sont polarisés, et les directions de leurs vibrations sont à angle droit l’une sur l’autre. Quand, par conséquent, la lumière était polarisée par la réflexion sur le verre, la direction de vibration dans le spath qui correspondait à la direction de vibration du

(i) Cette belle loi est ordinairement formulée ainsi :

L’indice de réfraction d’ une substance quelconque est la tangente de l’angle de polarisation. A l’aide de cette loi, et avec un appareil semblable à celui de la figure l\, p. 1 6, nous pouvons déterminer sans peine l’indice de réfraction d’un liquide réfringent quelconque. Les rayons réfléchi et réfracté étant visibles, on peut les amener à comprendre un angle droit. L’angle de polarisation du liquide peut-être ainsi trouvé avec la précision la plus grande. On n’a plus qu’à chercher sa tangente naturelle pour obtenir son indice de réfraction.

LE SPATIl D’iSLANDE CONTRÔLÉ PAR LA TOURMALINE. I27

rayon polarisé le transmet, et le transmet seule. Une seule image, par conséquent, est possible dans ces conditions.

Vous remarquerez maintenant qu’une logique comme celle qui enchaîne nos expériences est simplement la traduction de la logique de la Nature. Sur l’écran dressé devant vous, vous voyez deux disques de lumière produits par la double réfraction du spath d’Islande. Ce sont, comme vous le savez, deux images de l’ouverture à travers laquelle la lumière sort de la chambre. En plaçant une tourmaline en avant de l’ouverture , nous obtiendrons aussi deux images du cristal. Déduisons du raisonnement ce que nous devons attendre de cette expérience. La lumière qui émerge de la tourmaline est polarisée. Si nous plaçons le cristal avec son

Fig. 32.

axe horizontal, les vibrations de la lumière transmise seront aussi horizontales. Cela posé, le spath, comme nous l’avons déjà établi, a deux directions de vibrations, dont l’une au moment actuel est verticale, et l’autre horizontale. Que devons-nous en conclure ? Que la lumière verte sera transmise le long de la dernière direction qui est parallèle à l’axe de la tourmaline, et non le long de la première qui est perpendiculaire à cet axe. Nous pouvons inférer de là que l’une des images de la tourmaline montrera la couleur verte ordinaire du cristal , tandis que l’autre image sera noire. Eprouvé par l’expérience, ce raisonnement est vérifié à la lettre.

LEÇON III

Poussons l’épreuve encore plus loin. A l’aide d’une vis sans fin, nous pouvons faire tourner le cristal de 90 degrés.

L’image noire, à mesure qu’elle tourne, devient graduellement plus claire, et l’image claire devient graduellement plus sombre 5 sous un angle de 45 degrés les deux images sont également claires {fi g. 33), tandis que, lorsqu’on

atteint 90 degrés, l’axe du cristal étant alors vertical, les images brillantes et noires ont changé de place, exactement comme le raisonnement nous avait conduits à le suppo-

ser [fis- 34)-

Fig. 34.

Deux rayons transmis par un spatli d’Islande étant donnés, il est parfaitement manifeste qu’il est en notre pouvoir de déterminer instantanément, au moyen d’une plaque de tourmaline , les directions suivant lesquelles les particules d’éther vibrent dans les deux rayons. Le spath doublement réfringent peut être placé dans une position quelconque. Un examen minutieux fait avec la tourmaline nous mettra en état de déterminer la position qui donne une

image noire et une image brillante, et de cette position une fois connue nous déduirons la direction des vibrations.

Fig. 35.

Poursuivons encore ensemble notre raisonnement. Les deux rayons issus du spatli étant ainsi polarisés, il est évi-

dent que s’ils sont reçus convenablement sur une plaque de verre, placée sous l’angle de polarisation, un des deux sera réfléchi et l’autre non. C’est une simple induction de nos connaissances antérieures; or vous constatez que l’induction est justifiée par l'expérience ( flg. 35 et 36).

J’ai dit que la totalité du rayon réfléchi par le verre sous

LEÇON III

l’angle de polarisation est polarisée-, nous pouvons maintenant ajouter un mot relatif à la portion beaucoup plus abondante de lumière qui est transmise par le verre. Le rayon transmis contient une quantité de lumière polarisée égale à celle du rayon réfléchi ; mais cette quantité est seulement une fraction de la lumière transmise totale. En prenant deux plaques de verre au lieu d’une, nous augmentons la quantité de lumière polarisée transmise; et en prenant un faisceau ou une pile de plaques, nous pourrons assez augmenter leur nombre pour rendre la lumière transmise parfaitement polarisée, du moins pour tous les besoins de la pratique. En effet, des piles de glace sont souvent employées comme moyen de fournir de la lumière polarisée. En interposant une semblable pile sur le chemin des deux ravons sortant du spath d’Islande, celui de ces rayons qui dans la dernière expérience se refusait à la réflexion est maintenant transmis. Toutefois le plan de vibration de cette lumière transmise est à angle droit avec celui de la lumière réfléchie.

Encore un mot. Lorsque les tourmalines sont croisées, l’espace où elles se recouvrent l’une l’autre est noir; mais nous avons vu que la moindre obliquité dans la pose des cristaux permet à la lumière de les traverser tous les deux. Cela posé , concevons que , lorsque les deux plaques sont croisées, nous interposions entre elles une troisième plaque de tourmaline, avec son axe oblique aux deux autres. Une portion de la lumière transmise par la première plaque passera à travers la plaque intermédiaire ; mais, après qu’elle a traversé cette plaque , son plan de polarisation est changé , il n’est plus perpendiculaire à l’axe du cristal placé en avant : elle passera donc à travers le second cristal. Nous déduisons ainsi, par le raisonnement, que l’interposition

DÉPOLARISATION.

d’une troisième plaque de tourmaline fera cesser en partie l’obscurité produite par le croisement à angle droit des deux autres plaques. Je n’ai pas ici une troisième plaque de tourmaline *, mais le mica, dont vous vous servez comme écran placé en avant de vos foyers, est une substance beaucoup plus facile à manier, et qui agit de la même manière entre les tourmalines croisées. J’introduis une lame mince de ce cristal : vous voyez que le bord de la lame descend, et qu’à mesure qu’il descend entre les tourmalines la lumière prend la place de l’obscurité. L’obscurité de fait semble effacée comme si c’était quelque chose de matériel. Cet effet a reçu naturellement, mais improprement, le nom de dépolarisation . Son interprétation vraie sera révélée dans notre prochaine Leçon.