ACCUMULATION ET INTENSIFICATION DES RADIATIONS

fil devient plus chaud, il finit par briller d une faible lueur rouge. A ce point, M. le Dr Draper commença, il y a plusieurs années , des recherches intéressantes *, il employa un courant voltaïque pour chauffer son platine, et il étudia à l’aide d’un prisme l’introduction successive des couleurs du spectre. Sa première couleur, comme ici, fut le rouge ; vint ensuite l’orangé, puis le jaune, puis le vert, et enfin toutes les nuances du bleu. Ainsi, à mesure que la température du platine augmente graduellement , ses atomes sont amenés à vibrer plus rapidement : il se produit alors des ondes de plus en plus courtes, jusqu’à ce qu’on obtienne enfin des ondes correspondant au spectre entier. A mesure que chaque couleur est introduite, les couleurs qui l’ont précédée deviennent plus vives. Or la vivacité ou l’intensité de la lumière, comme celle du son, dépend, non de la longueur d’onde , mais de l’amplitude des vibrations ; par conséquent, puisque les couleurs moins réfrangibles deviennent plus intenses à mesure que les couleurs plus réfrangibles sont introduites , nous sommes forcé de conclure que, côte à côte avec l’introduction des ondes plus courtes, nous avons une augmentation d’amplitude des ondes plus longues.

Ces remarques ne s’appliquent pas seulement à l’émission visible examinée par M. le Dr Draper, mais à l’émission visible qui précède l’apparition d’une lumière quelconque. Dans l’émission du fil de platine chauffé à blanc maintenant sous vos yeux, existent les vraies ondes dont nous sommes partis; leur intensité seulement est devenue un millier de fois plus grande par l’augmentation de température nécessaire à la production de la lumière blanche. Les deux effets sont liés entre eux : dans un solide incandescent ou dans un solide en fusion, vous ne pouvez pas

avoir les ondes plus courtes sans intensification des ondes plus longues. Un soleil n’est possible qu’à ces conditions : de là la découverte par sir William Herscliel de l’émission invisible ultra-rouge.

La chaleur invisible émise à la fois par les corps obscurs et par les corps lumineux traverse l’espace avec la vitesse de la lumière et s’appelle chaleui' rayonnante. A son tour la chaleur rayonnante peut devenir un explorateur convenable et puissant des conditions moléculaires, et, dans ces dernières années, elle a donné une signification nouvelle à l’acte de la combinaison chimique. Prenons pour exemple l’air que nous respirons : c’est un mélange d’oxygène et d’azote, et il se conduit relativement à la chaleur rayonnante comme le fait le vide, impuissant à l’absorber dans un degré sensible. Mais permettez à ces deux mêmes gaz de s’unir chimiquement : sans augmentation aucune dans la quantité de matière , sans altération aucune de la condition gazeuse , sans rien enlever en aucune manière à la transparence du gaz, l’acte de l’action chimique sera accompagné d’une énorme diminution de sa diathermancie ou de sa pénétrabilité à la chaleur rayonnante.

Les recherches qui ont établi ces résultats ont aussi prouvé qu’en général les gaz élémentaires sont largement transparents à la chaleur rayonnante. Ceci, à son tour, conduit à la preuve de la diathermancie des liquides élémentaires, comme le brome et les solutions des éléments solides, le soufre, le phosphore et l’iode. Vous avez devant vous un spectre, et vous constatez que le sulfure de carbone transparent n’a aucun effet sur les couleurs. Versez dans le liquide quelques paillettes d’iode, et vous verrez aussitôt le milieu du spectre supprimé. En augmentant la quantité d’iode, vous envahissez le spectre entier, et vous finissez par

FILTRAGE DES RADIATIONS CALORIFIQUES. CALORESCENCE. 1 87

Je supprimer entièrement. Or cet iode, qui se montre luimême si hostile à la lumière, est parfaitement transparent à l’émission ou radiation ultra-rouge, émission à laquelle nous avons affaire à présent. L’iode nous servira donc de filtre ou tamis des rayons.

Plaçant de nouveau une auge d’alun en avant de la lampe électrique, nous nous assurons comme auparavant de l’entière impuissance de la lumière concentrée à enflammer le papier blanc. Nous introduisons une seconde auge contenant la solution d’iode , et la lumière est complètement supprimée 5 nous écartons l’auge cl’alun, et nous voyons le papier placé au foyer obscur prendre feu instantanément. Le papier noir est plus absorbant que le papier blanc pour les rayons ultra-rouges , et la conséquence est qu’avec lui la soudaineté et la vigueur de la combustion sont augmentées. Le zinc prend feu à la même place, le magnésium subit une combustion vive , tandis qu’une feuille de platine platiné , placée à ce foyer, est chauffée à blanc.

Regardé à travers un prisme, le platine chauffé à blanc donne toutes les couleurs du spectre. Avant de tomber sur le platine, les ondes étaient de vibrations trop lentes pour exciter la vision; par les atomes du platine, ces ondes longues et lentes sont brisées en ondes plus courtes, et ramenées ainsi dans la classe des rayons visuels. A l’autre extrémité du spectre, M. Stokes, par l’interposition d’une substance convenable , abaissait la réfrangibilité de manière cà rendre visibles les rayons non visibles , et il avait donné à ce changement le nom de fluorescence. Ici , par l’intervention du platine, la réfrangibilité est élevée de manière à rendre visibles les rayons non visibles, et nous donnons à ce changement le nom de calorescence .

LEÇON y.

A ce foyer parfaitement invisible, où ces effets sont produits, l’air peut être aussi froid cpie la glace. L’air, comme on l’a déjà établi, n’absorbe pas la chaleur rayonnante, et, par conséquent, il n’est pas chauffé par elle. Rien ne peut mieux mettre en évidence l’état d’isolement, si je puis me servir de ce mot, dans lequel l’éther lumineux se trouve par rapport à l’air. Le mouvement ondulatoire de l’un est encaissé sans aucun effet sensible dans l’autre. Je puis ajouter qu’avec des précautions convenables l’œil pourrait être placé au sein d’un foyer capable de chauffer le platine au blanc vif, sans éprouver aucun dommage ou la plus légère sensation de lumière ou de chaleur.

Le rôle important joué dans la Nature par ces rayons ultra- rouges peut être mis en évidence de la manière suivante : j’éloigne le filtre d’iode et je concentre la totalité du faisceau sur une éprouvette contenant de l’eau. L’eau commence immédiatement à s’agiter et, après une minute ou deux, elle entre en ébullition. Qu’est-ce qui la fait bouillir ? Si je place la solution d’alun en avant de la lampe, l’ébullition cesse instantanément. Or l’alun est perméable aux layons lumineux : ce ne sont donc pas ces rayons qui causent l’ébullition. J’introduis la solution d’iode et j’écarte l’alun : une vigoureuse ébullition recommence instantanément au foyer invisible. Force est donc d’attribuer réchauffement de l’eau aux rayons invisibles.

Nous voici maintenant en état de comprendre le rôle si important joué par ces rayons dans la Nature. C’est à eux que nous devons réchauffement et, par conséquent, l’évaporation des eaux de l’Océan des tropiques-, c’est à eux, par conséquent, que nous devons nos pluies et nos neiges. Ils sont absorbés près de la surface de l’Océan et chauffent l’eau superficielle, tandis que les rayons lumineux plongent

CALOHESCfcSCE. T1IERMOSCOPI?.

à de grandes profondeurs sans produire d'effet sensible. Mais nous pouvons aller plus loin encore : voici un grand flacon contenant un mélange réfrigérant qni a tant refroidi le llacon que la vapeur aqueuse de l’air s’est condensée et congelée sur elle, sous forme de farine blanche. Introduisant l’auge d’alun et plaçant la couclie de gelée blanche au foyer de lumière intense, il ne se fond pas une petite aiguille de givre. Introduisant l’auge d’iode, et écartant celle d’alun, on voit se fondre instantanément un large espace de la couche gelée. Nous concluons de là que la neige et la glace cjui alimentent le Rhône , le Rhin et les autres rivières qui ont leur source dans les glaciers sont libérées de leur emprisonnement sur les montagnes par les rayons ultra-rouges du Soleil.

La science croit comme un corps organisé. Ce qui aujourd’hui est une fin sera demain un moyen vers une fin plus éloignée. Chaque découverte nouvelle dans les sciences devient immédiatement la hase d’autres découvertes ou de nouvelles méthodes d’investigation. Ainsi, il y a cinquante ans, OErsted, de Copenhague, découvrit la déviation de l’aiguille magnétique par le courant électrique, et en même temps Thomas Seebeck, de Berlin, découvrit la thermoélectricité. Ces grandes découvertes furent mises à profit très-peu de temps après par Nobili et Melloni dans la construction d’un instrument qui a grandement augmenté nos connaissances de la chaleur rayonnante. Cet instrument, appelé pile thermo-électrique , consiste dans des barreaux minces de bismuth et d’antimoine, soudés alternativement ensemble à leurs extrémités , mais séparés partout ailleurs les uns des autres. Des extrémités de cette pile partent des fils de cuivre qui vont à un galvanomètre formé d’une

i go l e ç o n y .

bobine de fil de cuivre recouvert de soie ou de coton, audessus et au dedans de laquelle sont suspendues deux aiguilles magnétiques formant un système rigide et soigneusement défendues des courants de l’air.

L’effet de cet arrangement est celui-ci : la chaleur tombant sur la pile produit un courant électrique; le courant passant à travers le fil fait dévier les aiguilles, et la grandeur de la déviation donne la mesure de la chaleur. L’aiguille supérieure se meut sur un cadran divisé, trop petit pour être vu. Au-dessus est une lentille, laquelle, si on la laissait fonctionner, projetterait au plafond une image de l’aiguille et du cadran, où, cependant, elle ne serait pas encore vue facilement. On reçoit donc d’abord le faisceau sur un miroir placé sous l’angle voulu, et qui projette l’image sur l’écran. De cette manière, les mouvements de la petite aiguille sont rendus visibles à tous.

La délicatesse de cet appareil est telle, que dans une salle remplie comme celle-ci l’est, au sein d’un auditoire physiquement chaud, il est très-difficile d’opérer avec lui. Mon préparateur est debout, à plusieurs mètres de moi ; je tourne la pile vers lui : la chaleur de son visage, même à cette distance, produit une déviation de 90 degrés; je tourne l'instrument vers un mur éloigné que je juge être un peu audessous de la température moyenne de la salle : l’aiguille retombe et passe de l’autre coté du zéro, attestant par cette déviation que la pile sent le froid du mur. En possession de cet instrument, de notre filtre ou tamis des rayons et de notre large prisme deNicol, nous sommes en mesure d’examiner un sujet de physique philosophique de grand intérêt, et sur lequel l’attention du plus éminent parmi les pionniers de la science s’est longtemps arrêtée , X identité substantielle de la lumière et de la chaleur rayonnante.

Qu’elles soient identiques sous tous les rapports, cela ne peut pas être, car si elles l’étaient elles agiraient de la même manière sur tous les instruments, l’œil compris. L’identité dont il s’agit ne peut être que celle qui existe entre une couleur et une autre, et qui fera qu’elles se comportent de la même manière en ce qui regarde la réflexion , la réfraction, la double réfraction et la polarisation. Qu’il nous soit permis de constater rapidement leurs ressemblances. En ce qui regarde la réflexion par des surfaces planes, nous pouvons employer pour réfléchir la lumière un miroir plan. Marquons un point quelconque sur la trace du rayon réfléchi, et supprimons la lumière à l’aide de la solution d’iode; plaçons la pile au point marqué : l’aiguille immédiatement s’élance de côté, montrant que la chaleur est réfléchie dans la même direction que la lumière. Cela est vrai pour toutes les positions du miroir. Reprenons, par exemple, les expériences faites avec l’appareil employé dans notre première leçon ( Jig . 3), en faisant mouvoir l’index attaché au miroir le long des divisions de l’arc divisé MO, et déterminant avec la pile les positions du rayon invisible réfléchi, nous prouverons que la vitesse angulaire du faisceau est double de celle du miroir.

Pour ce qui regarde la réflexion par les surfaces courbes, l’identité subsiste de même. Si nous recevons le faisceau réfléchi de notre lampe électrique sur un miroir concave mm (fig- Ô2), elle est diffusée sous forme d’un cône de lumière réfléchie; marquons le sommet de ce cône par un objet quelconque, et supprimons la lumière par la solution d’iode T ; l’exposition, pendant un instant, de la pile au point marqué produit une violente déviation de l’aiguille.

La réflexion ordinaire et totale du faisceau de chaleur

rayonnante peut être démontrée à la fois. De l’ouverture L de la lampe ( Jîg. 53) , un faisceau lumineux tombe

Fig. 5a.

sur un miroir plan MN 5 il est réfléchi en haut, et entre dans un prisme à angle droit dont abc est la coupe. Il

rencontre l’hypoténuse sous une obliquité plus grande que l’angle limite } il est, par conséquent, réfléchi totalement. Supprimons la lumière à l’aide du fdtre-rayon dressé en F

IMAGES INVISIBLES. POLARISATION DE LA CHALEUR. J p3

et plaçons la pile en P, le rayon de chaleur réfléchi totalement tombe sur la pile, et manifeste sa présence par la déviation galvanométrique.

Aucune expérience, peut-être , ne prouve d’une manière plus décisive l’identité substantielle de la lumière et de la chaleur rayonnante que la formation de l’image de la chaleur invisible. En employant le miroir déjà mis en usage pour amener le faisceau lumineux à son plus haut degré de concentration, nous obtenons, comme on le sait, l’image renversée des pointes de charbon, formée au foyer par les rayons lumineux. Supprimant la lumière à l’aide du filtre des rayons,

Fig. 54.

et plaçant au foyer une lame mince de platine platiné, nous voyons les rayons invisibles déclarer leur présence et leur distribution en imprimant sur le platine chauffé à blanc une image visible des pointes de charbon ( Jig . 54).

La chaleur rayonnante est-elle ou non susceptible de polarisation? Cette question fut d’abord controversée pendant assez longtemps. Bérard avait annoncé un résultat affirmatif, mais Baden-Powel et Lloyd le soumirent à l’épreuve sans pouvoir le vérifier. Les doutes ainsi jetés sur la question furent levés par F expérience de Forbes qui établit le premier la polarisation et la dépolarisation de la chaleur. Ce sujet devint ensuite l’objet des études de Melloni, expérimentateur d’une habileté consommée, qui se servit

très-judicieusement , pour le mettre en évidence, de sa propre découverte, que les rayons obscurs des sources lumineuses sont transmis en partie par le verre noir. En interceptant par une plaque de ce verre la lumière de la flamme de sa lampe à liuile, et opérant sur le rayon transmis de chaleur invisible, il obtint des effets de polarisation excédant de beaucoup en grandeur ceux qu’il obtenait avec les sources non lumineuses. En possession maintenant de notre filtre-rayon plus parfait et d’une source de chaleur plus

Fig. 55.

puissante, nous sommes en état de poursuivre la question de cette identité dans ses derniers retranchements.

Montons nos deux prismes de Nicol B et G (fîg- 55) en avant de la lampe électrique , avec leurs sections principales en croix : aucune lumière n’arrive à l’écran. Plaçons notre pile thermo-électrique D derrière les prismes, avec sa face tournée vers la source : on n’observe aucune déviation du galvanomètre. Interposons entre la lampe A et le premier prisme B notre filtre-rayon : nous éteignons la lumière transmise auparavant par le premier Nicol, et maintenant la plus petite rotation de l’un ou l’autre des prismes de Nicol ouvre la voie à la transmission de la chaleur; il