LE PRISME DE NICOL

spath d’Islande, détaché du cristal. Concevons que ce rliombe soit coupé le long de la ligne bc , et que les deux surfaces séparées, après avoir été polies, soient réunies par du baume de Canada. Nous avons appris dans notre deuxième Leçon que la réflexion totale prend seulement place lorsqu’un rayon cherche à passer d’un milieu plus réfringent dans un milieu moins réfringent , et que , toujours dans ces circonstances , la réflexion totale a lieu quand l’obliquité est suffisante. Cela posé, l’indice de réfraction du spath d’Islande est plus petit pour le rayon extraordinaire, et plus grand pour le rayon ordinaire que celui du baume de Canada. Par conséquent, en passant du spath dans le baume, le rayon extraordinaire passe d’un milieu moins réfringent dans un milieu plus réfringent, condition dans laquelle la réflexion totale ne peut pas se produire \ tandis que le rayon ordinaire passe d’un milieu plus réfringent dans un milieu moins réfringent, condition dans laquelle la réflexion totale peut et doit avoir lieu. On assure l’obliquité requise en donnant au spath une longueur telle, que le plan dont bc est la section soit perpendiculaire, ou à peu près, aux deux surfaces extrêmes du rliombe /?c, cy.

L’invention du prisme de Nicol a été un grand progrès dans l’optique, et tout récemment on est parvenu à construire des prismes de dimensions assez grandes pour qu’on puisse rendre un auditoire comme celui-ci témoin des phénomènes chromatiques de la lumière polarisée dans des proportions qu’on n’aurait pas pu atteindre auparavant. Les deux prismes placés sous vos yeux appartiennent à mon excellent ami M. William Spottiswoode, et ils ont été construits par M. Ladd. J’ai avec moi une autre paire de prismes encore plus grands que ceux-ci , et qui ont été façonnés pour moi par M. Browning, qui s’est fait une répu-

tation si grande et si bien méritée dans la construction des stéréoscopes (*).

Ces deux prismes de Nicol jouent le même rôle que les deux plaques de tourmaline. Quand ils sont placés l’un en avant de l’autre avec leurs directions de vibrations parallèles, la lumière les traverse tous deux*, tandis que, lorsque ces deux directions sont à angle droit ou croisées, la lumière est éteinte. Dès que j’introduis une lame de mica entre les deux prismes , la lumière est rétablie *, mais remarquez-le, lorsque la lame de mica est mince, vous avez quelquefois, non pas seulement de la lumière, mais de la lumière colorée. Notre besogne, pour un certain temps, consistera dans l’examen de ces sortes de couleurs. Dans ce but, j’ai recours à un cristal type du genre, très-facile à manier, parce qu’il se laisse cliver avec la plus grande facilité, le gypse ou sélénite, sulfate de chaux cristallisé. Entre les Niçois croisés, je place une plaque épaisse de ce cristal, comme le mica, il rétablit la lumière, mais sans produire de couleurs. Avec mon canif, j’enlève du cristal une écaille mince et je la place entre les deux prismes*, l’image de l’écaille brille des plus riches couleurs. En faisant tourner le prisme de devant, je fais pâlir et disparaître ces couleurs 5 mais, en continuant de tourner jusqu’à ce que les plans de vibration soient parallèles l’un à l’autre, je fais surgir des couleurs vives, et ces couleurs sont complémentaires des premières.

Quelques portions de l’écaille revêtent une certaine couleur, d’autres en revêtent une autre. Ces différences sont dues aux épaisseurs différentes de la couche. Comme dans

( 1 ) Les prismes les plus gros et les plus purs faits jusqu’ici ont été récemment construits pour M. Spottiswoode par MM. Tisley et Spiller.

le cas des plaques minces de Hooke, si l’épaisseur est uniforme, la couleur sera uniforme. Voici, par exemple, une plaque de forme stellaire, dans laquelle chaque losange de l’étoile est une lame mince de gypse d’épaisseur uniforme -, et, vous le voyez, chacun de ces losanges brille d’une couleur uniforme. Il est facile de combiner la forme de nos plaques de manière à figurer des fleurs, des papillons ou d’autres objets, tout en colorant ces objets de nuances que l’art ne saurait pas imiter. Voici, par exemple, un échantillon de pensée dont les couleurs défient sûrement le talent de l’artiste le plus habile. En faisant tourner le prisme de Nicol de 90 degrés, nous passons, en traversant une phase sans couleur, à une série de couleurs complémentaires des premières. Ce changement à vue est encore plus frappant pour cette branche de rosier qui se montre actuellement avec ses teintes naturelles, une fleur rouge et des feuilles vertes*, je tourne le prisme de 90 degrés, et j’obtiens une fleur verte avec des feuilles rouges. Tous ces merveilleux effets chromatiques ont dans le mouvement de l’éther des causes mécaniques nettement définies. Le principe des interférences bien appliqué et interprété les explique tous.

Vous avez appris par tout ce qui précède que le mot lumière peut être employé dans deux sens différents : il peut signifier l’impression faite sur notre conscience, ou il peut signifier l’agent physique qui cause cette impression. C’est de cette cause que nous avons maintenant à nous occuper. Cet agent est une substance qui remplit tout l’espace et entoure les atomes et les molécules des corps. Ce milieu interstellaire et intra- atomique est doué de propriétés mécaniques définies, et nous le trouvons dans nos raisonnements et nos calculs comme un corps doué de ces proprié-

tés. En Mécanique, nous avons la"composition et la décomposition des forces et des mouvements, qui s’étendent tout naturellement à la composition et à la décomposition des vibrations. Nous traitons l’étlier lumineux d’après les principes de la Mécanique, et des compositions, des décompositions et des interférences de ses vibrations, nous déduisons tous les phénomènes déployés par les cristaux dans la lumière polarisée.

Prenons pour exemple le cristal de tourmaline, avec lequel nous sommes déjà si familiarisés. Faisons en sorte qu’une vibration traverse ce cristal obliquement à son axe. L’expérience noLis a montré qu’une partie de la lumière est réellement transmise. Nous déterminerons de cette manière quelle est la quantité de lumière qui passe : soient AB ( Jîg . 38)

Fig. 38.

l’axe de la tourmaline, et ab l’amplitude de la vibration étbérée avant qu’elle atteigne AB. De a et b abaissons deux perpendiculaires ac et bd sur l’axe 5 cd sera alors l’amplitude de la vibration transmise.

Dans un moment, je vous prierai de me suivre, lorsque je m’efforcerai d’expliquer l’effet observé quand 011 place une couche de gypse entre les deux prismes de Nicol. Mais, au départ, il est désirable que nous établissions mieux encore l’analogie entre l’action des prismes et celle des deux plaques de tourmaline. Vous avez sous les yeux l’image amplifiée de deux de ces plaques avec leurs axes à angle

COMPOSITION ET DÉCOMPOSITION DES VIBRATIONS. 1 3c)

droit l’un sur l’autre. J’introduis entre elles une lame de sélénite, et vous voyez qu’en faisant tourner la plaque sur elle-même je puis la placer dans une position telle , qu’elle ne puisse plus faire cesser l’obscurité des deux portions superposées des deux tourmalines. Comment cela peut-il être ? La réponse est que, dans le gypse, il y a deux directions à angle droit l’une sur l’autre, dans lesquelles seules des vibrations peuvent se produire, et que, dans notre expérience actuelle, de ces deux directions une est parallèle à l’un des axes de nos tourmalines, l’autre perpendiculaire à l’autre axe. Lorsque cela a lieu, la couche n’exerce pas d’action sensible sur la lumière. Mais, maintenant, je tourne la lame de manière à rendre ses directions de vibration obliques aux deux axes ; et vous voyez aussitôt qu’elle a le pouvoir, mis en évidence dans notre dernière Leçon, de restaurer la lumière.

Montons maintenant nos prismes de Nicol, et mettons les en croix, comme nous faisions des tourmalines. J’introduis entre eux la lame de gypse , et vous constatez que, dans une position particulière, elle n’exerce absolument aucune action sur le champ de vision ; mais, lorsque je fais tourner la lame d’un petit angle, la lumière passe. Nous avons maintenant à comprendre le mécanisme par lequel cet effet est produit.

JNous avons donc d’abord ce premier prisme qui reçoit la lumière de la lampe électrique, et que l’on appelle le polariseur. Nous avons ensuite la plaque de gypse que nous supposons placée en S (fig- 3ç)), et enfin le prisme de devant que l’on appelle analyseur . A sa sortie du premier prisme, la lumière est polarisée, et, dans le cas que nous considérons, ses vibrations s’exécutent dans le plan horizontal . Traçons les deux lignes rectangulaires

AB, OD ( fig. 40)5 pour représenter les directions des vibrations au sein du gypse. Représentons par la ligne ab l’amplitude de la vibration sortant du premier Nicol, au

Fig. 39.

moment où elle atteint le gypse. Abaissons des deux extrémités de cette ligne des perpendiculaires sur chacun des bras de la croix ; alors les distances cd , ef entre les pieds

Fig. 40.

de ces perpendiculaires représenteront les amplitudes des vibrations rectangulaires, composantes de la première 'vibration unique. Ainsi un rayon polarisé, lorsqu’il entre dans le gypse, se résout en deux autres équivalents, vibrant à angle droit l’un sur l’autre.