CHAPITRE PREMIER

Phosphorescence par raction «le la chaleur.

§ 1. Phénomènes généraux. — Substances impressionnables diverses.

Quand on élève la température de certaines substances, elles commencent à émettre de la lumière dans l’obscurité à une température bien inférieure à la température rouge, où tous les corps deviennent lumineux par incandescence ; quelques-uns, comme certains diamants ainsi que des spatb fluors colorés, présentent même une émission de lumière à une température qui n’atteint pas 100°; on dit alors que ces substances sont phosphorescentes par l’action de la chaleur.

On a vu dans le livre Ier quels ont été les résultats principaux des recherches faites sur ce sujet; il est donc inutile de revenir sur l’historique de la question; il faut examiner comment les effets lumineux se manifestent dans les différentes circonstances des expériences.

Pour observer la phosphorescence par élévation de température, particulièrement dans les corps qui ne sont doués qu’à un faible degré de cette propriété, il faut se placer dans une obscurité profonde et de manière à déterminer la température à laquelle on opère. On peut se servir d’un canon de pistolet fermé à la culasse par une vis; le canon est maintenu un peu obliquement par un support et la culasse est placée dans un petit fourneau dont on modère le feu ; quelquefois, on l’échauffe à l’aide d’un bec de gaz ou encore en plongeant la culasse dans un bain d’alliage, dans de l’huile ou dans un milieu dont on connaît

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la température. A la bouche du canon de pistolet se trouve une planche en bois percée d’une ouverture au travers de laquelle passe l’extrémité du canon; celte planche est destinée à garantir l’observateur de la lumière du foyer et à ne lui laisser parvenir que celle qui est émise dans l’intérieur du canon en fer. On projette alors les matières à essayer dans le canon ; on place une petite lame de verre sur l’ouverture pour empêcher, lors de la décrépitation, les fragments placés dans l’intérieur d’atteindre l’œil de l’observateur, et on examine les effets produits. Il est nécessaire que l’observateur reste longtemps dans l’obscurité avant d’expérimenter, afin de rendre sa rétine plus impressionnable aux rayons lumineux.

Quelquefois une disposition plus simple suffit pour les observations, surtout quand on n’opère pas dans des bains à température fixe : on se place dans une chambre obscure, et l’on se sert d’un creuset épais en platine ou en argent, que l’on échauffe avec un bec de gaz, à une température un peu inférieure au rouge, en l’inclinant légèrement; on projette alors dans ce creuset la substance sur laquelle on opère après l’avoir réduite en fragments ; on éteint le bec de gaz, et l’on examine les effets produits. Avec cette dernière disposition, la température du creuset baisse rapidement et l’on n’a pas des effets aussi réguliers qu’avec la disposition précédente. On peut néanmoins, à l’aide d’écrans, opérer en chauffant continuellement le fond du creuset.

Tous les corps phosphorescents par la chaleur manifestent leur propriété quand on les projette en poudre ou en fragments dans le creuset ou dans le tube de fer échauffé. En général la phosphorescence est plus vive mais de plus courte durée quand la matière est en poudre ou en petits fragments que lorsqu’elle est en plus grande masse; on s’en rend compte aisément en remarquant que l’élévation de la température est bien plus rapide dans le premier cas que dans le second ; en effet, le changement moléculaire qui est cause de l’émission de lumière ne peut donner lieu qu’à une même somme d’effet, c’est-à-dire qu’à une même somme de lumière ; si donc l’émission a lieu pendant un temps de courte durée, l’intensité lumineuse sera plus grande. On voit, d’après le même motif, que des corps qui sont faiblement lumineux par phosphorescence ne le paraissent sensiblement que lorsqu’ils sont en petits fragments ou en poudre et qu’ils sont projetés sur un support assez fortement échauffé.

Parmi les corps phosphorescents par la chaleur, le diamant et la chaux fluatée occupent le premier rang. Le diamant, à cause de son prix élevé,

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n’a pas été soumis à des expériences aussi nombreuses que le spath fluor. Tous les diamants ne sont pas lumineux par élévation de température ; mais il faut remarquer qu’un certain nombre d’entre eux ont déjà subi une calcination qui leur donne parfois plus de limpidité, mais qui leur a fait perdre leur propriété de phosphorescence par la chaleur ; il est donc nécessaire d’opérer avec les diamants qui n’ont pas été soumis à l’action calorifique par les lapidaires.

Le spath fluor présente lors de sa phosphorescence un grand nombre de nuances ,et quelquefois une grande vivacité de lumière. Les variétés colorées de spath deviennent lumineuses soit lorsqu’on les projette sur du mercure bouillant, soit dans l’eau bouillante, soit sur une pelle de fer ou de cuivre chauffée au-dessous du rouge. Il existe une variété appelée chlorophane qui peut être phosphorescente à 25 ou 30°.

Les cristaux incolores et très-limpides ne sont pas en général lumineux, ou quand ils le sont, c’est à un très-faible degré; cependant, j’ai eu des échantillons de chaux fluatée blanche et limpide qui étaient assez fortement lumineux par élévation de température; il n’y a donc pas de règle générale à cet égard. Les fragments colorés en violet, en bleu, en vert, en jaune sont au contraire très-phosphorescents.

Si l’on place de la chaux fluatée violette dans un des appareils décrits plus haut, elle commence en général à émettre une lumière bleuâtre, qui tourne au rose puis au violet, au bleu et au bleu foncé, et la phosphorescence s’éteint; à cet instant, les fragments sont décolorés. Dans des essais que j’ai faits j’ai trouvé que la fluorine jaune avait présenté une émission de lumière violacée claire, qui a disparu peu à peu. La chaux fluatée verte émet souvent une nuance verte olive qui passe par l’orangé, soit aux nuances blanchâtres violacées, soit aux nuances bleues. Ainsi les effets lumineux sont modifiés d’une variété à une autre, et il n’y a aucun rapport entre la couleur de la lumière émise et la couleur propre de ces substances; en outre, toutes les variétés colorées qui ont été suffisamment chauffées, et qui ont cessé de luire, sont devenues incolores et ont perdu leur propriété de phosphorescence; quand on les échauffe de nouveau, elles ne présentent plus ce phénomène. Bien qu’elles aient perdu leur couleur en même temps que la faculté d’être lumineuses, cela ne veut pas dire que la coloration soit la cause du phénomène de phosphorescence. Ces deux causes sont complètement indépendantes l’une de l’autre ; la couleur peut être perdue, et l’on verra plus loin que l’on peut rendre à la matière le pouvoir de deve-

nir de nouveau lumineuse. On doit donc conclure de ces effets que la chaleur agit en même temps et sur le corps pour changer l’état moléculaire qui produit le phénomène d’émission lumineuse, et sur la substance qui donne la couleur au corps ou bien sur la cause en vertu de laquelle cette coloration a lieu.

On voit d’après cela pour quel motif la phosphorescence par la chaleur ne peut être considérée comme un caractère spécifique d’une substance, puisque le même corps peut être phosphorescent ou être privé de cette propriété. Nous verrons qu’il peut en être autrement de la phosphorescence par insolation.

Un très-grand nombre de substances sont phosphorescentes par la chaleur, mais non pas au même degré que le spath fluor; parmi elles on distingue les composés à bases alcalines et terreuses, comme les composés de chaux et notamment la craie ; ceux de strontiane, de baryte, les sels de soude et de potasse comme le sulfate de potasse, les chlorures de sodium et de mercure, l’acide arsénieux etc. Quant' aux substances métalliques en général et aux métaux, ils ne le sont pas.

La leucophane (silicate de glucine. et de chaux avec fluorure de sodium) est bien lumineuse et présente une lumière d’abord violacée, puis ensuite bleu clair et enfin rosée. La chaux phosphatée de l’Estramadure, en petits fragments, émet une lumière jaune clair qui disparaît assez promptement. La strontiane carbonatée donne une couleur orangée, et la baryte carbonatée est faiblement phosphorescente quand on en projette des fragments sur le support ou dans le creuset chauffé au rouge naissant.

La dolomie, dans les mêmes conditions ou même simplement projetée sur une pelle de fer chauffée au-dessous du rouge naissant, produit une belle lumière orangée; avec la craie, la couleur est jaune. Je me borne à citer ces exemples, mais dans les mémoires de Wedgwood, de Dessaignes, de Placidus Heinrich, de Brewster, cités dans l’Historique, page 23, on peut voir les résultats obtenus avec un grand nombre de minéraux.

Dans toutes les substances il se produit le même effet qu’avec le spath fluor, c’est-à-dire que si l’action de la chaleur a été suffisamment élevée et prolongée, la phosphorescence est détruite. On a vu dans le livre Ier que ce résultat avait été observé dès que l’on a étudié la phosphorescence avec quelque attention. On doit considérer ce phénomène comme provenant d’un changement moléculaire que la chaleur pro-

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duit et qui une fois opéré dans les corps, à moins de circonstances spéciales, ne se rétablit pas de lui même.

Il y a ainsi une différence essentielle entre l’émission lumineuse produite de cette manière et celle que donne l’incandescence des corps, puisque tant que la température est supérieure à 500° et persiste, l’incandescence persiste, tandis que la phosphorescence estessentiellement passagère, et quand le changement moléculaire est opéré dans le corps, la température a beau être la même, l’émission lumineuse n’a plus lieu. Il paraît même qu’il faut que la température atteigne un certain degré dans chaque corps pour que la phosphorescence soit détruite tout à fait. On a vu livre 1er, page 28, que Canton avait observé qu’au bout de quelques jours le sulfure de calcium échauffé à 100° n’émettait plus de lumière, mais que chauffé plut haut il devenait lumineux pour s’éteindre ensuite. 11 est possible que pour les minéraux il en soit demême, et que si on les maintenait à une température de 100 ou 200°, ils aient cessé de luire entre ces limites, mais qu’au delà ils puissent encore émettre de la lumière. En général pour les différents minéraux, c’est vers le rouge naissant que tout effet de phosphorescence est détruit quand l’élévation de température a une durée suffisante.

. On voit, d’après ce qui précède, qu’il ne peut y avoir aucun rapport entre la longueur d'onde des rayons lumineux émis et la température communiquée au corps, comme on en observe dans l’incandescence; cela ressort des résultats cités plus haut à propos du spath fluor, puisqu’il n’y a aucun rapport de réfrangibilité dans la succession des couleurs des lumières émises, et que ces couleurs peuvent être émises par l’action de températures bien différentes.

Beaucoup de corps combustibles et de composés organiques sont phosphorescents par l’action de la chaleur; on peut citer entre autres la houille, la tourbe, la plombagine, lejayet, le soufre, et parmi les substances végétales les fécules, le papier, etc.; parmi les substances animales les os, les dents, les coquilles, le corail, etc.; la température cependant ne doit pas être assez élevée pour carboniser ces substances. Parmi les liquides on peut citer les huiles essentielles comme l’essence de térébenthine, l’essence de citron, l’huile de pétrole, qui deviennent phosphorescentes à la température de l’ébullition; mais en général les liquides dont on peut élever la température jusqu’à l’ébullition sans les décomposer, comme l’eau, l’alcool, les acides, ne manifestent aucune émission lumineuse. Je mentionnerai encore le sulfate

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de quinine, qui chauffé à une douce chaleur devient lumineux (1).

Il est possible qu’avec les premiers corps un effet du meme genre que celui qui se produit dans les minéraux donne lieu à l’émission lumineuse; mais dans le cas du soufre, des huiles essentielles, la combustion lente de ces corps ou bien certaines réactions chimiques n’interviennent-elles pas?

Si l’on examine ce qui se passe avec le soufre, on reconnaît que ce corps peut produire de la lumière dans diverses conditions ; lorsque sa combustion a lieu à une haute température, la lumière émise est un peu plus blanche que vers 500°; mais si l’on projette dans l’obscurité du soufre en poudre sur une pelle de fer -chauffée au-dessous du rouge, et à une température suffisante seulement pour le volatiliser, on voit une lumière faible et fugitive qui accompagne la volatilisation de la matière. En plaçant un corps froid au-dessus du support échauffé, on recueille du soufre sublimé. Cette lueur provient-elle d’une combustion lente ou bien d’un mouvement moléculaire? C’est ce qu’on n’a pas établi, car on n’a pas répété la même expérience hors du contact de l’oxygène et sans prouver qu’il ne se produisait pas d’acide sulfureux.

En général un corps combustible placé sur une plaque de cuivre et chauffé au point de ne pas entrer en ignition, commence, avant de brûler, par émettre une lueur très-faible, qui a toutes* les apparences d’une lueur phosphorique; on voit cet effet se produire non-seulement dans l’air, mais encore dans le vide ou dans un milieu rempli de gaz acide carbonique; l’antimoine, le graphite, l’ambre , le maïs répandent dans ces diverses conditions une faible lueur.

On a observé également que l’huile d’olive placée dans un tube et chauffée suffisamment pour brûler sans mèche s’éteint aussitôt qu’elle est plongée dans de l’acide carbonique, maiscontinue à émettre une faible lueur.

Ainsi, bien que des composés organiques présentent des phénomènes de phosphorescence par l’action de la chaleur, cependant certains effets observés pourraient se rapporter à des actions chimiques du genre de celle qui a lieu lors de la combustion lente du phosphore.

On a vu que la phosphorescence des minéraux par l’action de la chaleur était un phénomène essentiellement temporaire, dû à un changement moléculaire produit dans la substance, et que quand le corps avait

(1) Ann. de chim. et de p hy si que, 2e série, t. 19, p. 111.

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subi l’action d’une température suffisamment élevée et prolongée, il avait perdu cette propriété. Est-ce une espèce de clivage moléculaire qui produit cette action? La chaleur spécifique, la densité sont-elles changées? Ce sont des questions qui n’ont pas été résolues. Du reste il est possible que les changements opérés soient assez faibles pour ne pouvoir pas être mesurés par les procédés ordinaires d’expérimentation (1). Mais si une élévation suffisante de température détruit le pouvoir phosphorescent d’un corps pour la chaleur, ce corps peut néanmoins devenir lumineux par frottement et par l’action du rayonnement lumineux comme si la calcination n’avait pas eu lieu.

Une élévation de température suffisamment prolongée détruisant toute phosphorescence par la chaleur, on peut concevoir que les substances minérales d’origine ignée n’en sont pas douées, et que l’on doit plutôt retrouver cette propriété dans les composés d’origine aqueuse. Si cette supposition est fondée, on doit en conclure que le diamant, qui est un minéral phosphorescent par élévation de température, doit avoir une origine aqueuse et non pas une origine ignée.

Les exemples suivants viennent à l’appui de cette hypothèse : on prend du spath fluor bien transparent et qui, chauffé préalablement, a perdu toute phosphorescence par élévation de température, et on le fait dissoudre dans de l’acide chlorhydrique; en laissant refroidir trèslentement le liquide, on obtient des cristaux de spath fluor qui sont doués d’une légère phosphorescence. Ainsi la matière qui en était privée redevient douée de cette propriété quand elle a été préalablement dissoute. Le fait a été observé par M. Pearseal (2), et je l’ai vérifié même en mettant dans la dissolution de protochlorure ou de perchlorure de fer. L’introduction de ces substances n’a produit aucun effet appréciable.

D’après Dessaignes, certains sels alcalins et terreux comme le chlorure de sodium et le sulfate de potasse, qui conservent leur acide sous l’action de la chaleur, perdent cependant leur phosphorescence par l’effet de la calcination; dans ce cas ils abandonnent une partie de leur eau de combinaison ou de l’eau d’interposition; si on les expose pen-

(1) M. Régnault, dans son second mémoire sur les chaleurs spécifiques {Ann. de chimie et de phys., 3e série, t. 1), a déterminé la chaleur spécifique du spath fluor avant et après la calcination, et a trouvé dans ce dernier cas une valeur un peu plus forte. Mais une seule expérience a été faite ^et il serait nécessaire de varier les comparaisons de ce genre.

(2) Ann. de chimie et de physique, 3e série, t. 49, p. 358 (1832).

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dant quelque temps à l’air pour qu’ils reprennent l’eau que la chaleur leur a enlevée, ils recouvrent la propriété lumineuse qu’ils avaient perdue.

Th. de Saussure (1) a pensé que la présence de sels étrangers pouvait communiquer la phosphorescence aux substances qui les renfermaient. Il a remarqué en effet que toutes les pierres calcaires douées de la phosphorescence par la chaleur, traitées convenablement par l’eau distillée, donnent des signes non équivoques de la présence des acides sulfuriques et chlorhydrique. Ce dernier acide lui a paru être une des causes de la phosphorescence de ces calcaires. Il a reconnu encore que la combinaison de la chaux avec l’acide chlorhydrique n’émet jamais de lumière sur un fer rouge quand les deux substances sont parfaitement pures. Si l’on fait dissoudre du spath d’Islande dans de l’acide chlorhydrique, la dissolution filtrée et évaporée donne un résidu non phosphorescent. Il en est de même de ce résidu quand il est porté au rouge jusqu’à vitrification. Si l’on projette dans ce résidu un fragment de carbonate de chaux, il y a effervescence sans lumière émise ; mais si le carbonate est chargé de protoxyde de fer, on aperçoit à la surface du mélange une très-belle phosphorescence. De même, le résidu de l’évaporation de la dissolution chlorhydrique faite avec un excès de carbonate chargé de protoxyde de fer donne toujours une trèsbelle phosphorescence à l’aide de la chaleur.

En étudiant la phosphorescence du spath fluor, il a émis l’opinion

que la phosphorescence pourrait bien tenir à la présence du fer, et que

les échantillons divers de cette matière fussent d’autant plus phosphoriques qu’ils contiendraient davantage de fer ou de manganèse à l’état de protoxyde. Le spath en effet en s’échauffant perd sa couleur en même temps que sa phosphorescence. Il est possible que la présence de matières. étrangères influe sur la phosphorescence comme sur la coloration des corps, et, ainsi qu’on l’a déjà dit plus haut, sans qu’il y ait une dépendance nécessaire entre ces deux ordres d’effets, car la coloration ne paraît pas la cause unique du phénomène. D’un autre côté, les corps qui sont privés de phosphorescence peuvent l’acquérir de nouveau à l’aide d’actions physiques, comme on le verra plus loin, et en outre des spaths fluors non colorés peuvent être fortement phosphorescents, bien que cela soit rare. Du reste, si la présence d’oxvdes métalliques comme les oxydes

(t) Becquerel, Traité d’ électricité, t. 6, p. 269.

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de fer, de manganèse, de chrome, donnent aux minéraux des couleurs pius ou moins vives,* toutes les circonstances de la coloration de ces minéraux ne sont pas encore bien connues, et il est possible que dans certains cas cette coloration soit due à un arrangement moléculaire analogue à celui qui est nécessaire pour produire la phosphorescence.

On doit encore observer que dans les corps phosphorescents par la chaleur l’intensité de la lumière émise doit dépendre de la rapidité avec laquelle réchauffement a lieu, et que quand il s’agit de masses minérales un peu fortes, elles doivent présenter des lueurs moins vives mais plus durables que les fragments de petite dimension, car une même masse ne peut émettre qu’une même quantité de lumière, mais seulement plus ou moins rapidement.

Quant à la composition de la lumière produite lors de la phosphorescence par la chaleur, elle n’a pas été l’objet d’une étude analogue à celle qui a été faite avec la lumière émise par phosphorescence après l’insolation et dont on parlera plus tard ; en général, les lueurs phosphorescentes sont peu vives, et on n’aurait pu les observer par réfraction au travers d’un prisme en verre que dans des cas restreints. On peut seulement remarquer que lorsqu’on produit la phosphorescence par élévation de température, avec la plupart des échantillons de spath fluor, ou avec la leucophane, ce sont ordinairement les rayons les plus réfrangibles qui sont émis les derniers; ainsi les couleurs qui sont aperçues les premières sont les couleurs vertes et orangées, et celles qui sont observés à la fin de l’expérience sont bleues ou violacées; mais il n’y a aucune règle fixe à cet égard.

§ 2. Influence de la lumière sur le 'pouvoir de phosphorescence par V action de la chaleur. Action temporaire ; action permanente.

On a vu précédemment que les corps phosphorescents par la chaleur pouvaient perdre cette propriété après avoir été soumis à une élévation de température suffisamment élevée et prolongée ; il faut examiner s’ils peuvent ensuite l’acquérir de nouveau.

Les effets observés avec les corps que l’on appelle phosphores artificiels mettent en évidence l’influence exercée par l’agent lumineux, bien que cette influence soit en partie temporaire, et montrent comment des effets physiques peuvent modifier ces corps et les rendre phosphorescents par l’action de la chaleur. Si l’on se sert d’un des sulfures de

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calcium, de barium ou de strontium qui seront décrits dans le livre VI, et qu’après leur exposition à l’action des rayons les plus réfrangibles bu simplement à la lumière diffuse, on les rentre dans l’obscurité, ces matières deviennent lumineuses, et peu de temps après la lumière émise devient de plus en plus faible et même inappréciable à nos organes en raison de sa faible intensité; mais la modification que ces substances ont reçue du rayonnement n’est pas encore détruite, et une élévation de température dans l’obscurité les rend de nouveau lumineuses. La lumière qu’elles émettent ainsi , par élévation de température, est de courte durée ; peu d’instants après les substances redeviennent obscures, et- pour que la chaleur donne lieu à une nouvelle émission de lumière il est nécessaire qu’elles soient de nouveau exposées au rayonnement solaire.

Quand ces substances ont été exposées à la lumière et sont placées dans une obscurité profonde pendant quelque temps, trois ou quatre jours, elles perdent presque entièrement la faculté de luire immédiatement par élévation de température; mais une nouvelle insolation les rend de nouveau phosphorescentes parla chaleur. Ainsi la modification acquise par l’action du rayonnement ne se conserve en partie que pendant un certain temps dans les corps phosphorescents, puis finit par disparaître. Cet effet se produit que les corps soient renfermés ou non , pourvu qu’ils soient à l’obscurité.

Il semble d’après cela que les corps soumis à l’action de la lumière n’aient la faculté d’émettre qu’une certaine somme de vibrations lumineuses due à la modification qu’ils ont reçue de la part du rayonnement : s’ils restent dans l’obscurité, la lumière est émise lentement et pendant un temps assez long, en diminuant graduellement d’intensité ; si on les échauffe, l’élévation de température fait émettre rapidement aux corps toute la quantité de lumière qu’ils sont capables d’émettre, et cet effet ayant lieu dans un temps de courte durée, la lueur émise est assez intense.

On voit parlé que la modification produite par la lumière, pour rendre phosphorescents par la chaleur les sulfures alclino-terreux, paraît temporaire. Elle le serait uniquement si après un séjour de quelque temps dans l’obscurité les sulfures alcalino-terreux projetés dans un creuset chauffé à 450° restaient obscurs; mais on trouve toujours une très-légère émission de lumière. On a vu, page 28, que Canton avait observé cet effet avec des coquilles calcinées ; j’ai pris des précautions

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pour que les matières insolées, puis rentrées dans l’obscurité, restassent à l’abri de toute action lumineuse comme celle d’une allumette enflammée ou d’une lampe à alcool, et au bout de quinze jours j’ai toujours obtenu, par élévation de température, quelques traces de lumière au moment de la projection de la matière dans un creuset chauffé à 500°. Cette intensité lumineuse est très-faible, il est vrai, et montre que la plus grande partie de la modification produite par l’insolation sur les sulfures alcalino-terreux est temporaire; elle prouve en outre que la matière a reçu également une faible modification permanente qui la rend alors phosphorescente par la chaleur comme le spath fluor naturel, mais à un plus faible degré.

La lumière produit une action semblable sur les minéraux phosphorescents ; mais comme la persistance des effets lumineux sous l’influence du rayonnement est moindre, c’est-à-dire que ces corps s’éteignent plus vite quand ils sont rentrés dails l’obscurité après avoir été insolés, l’effet temporaire est moins appréciable et l’action permanente plus marquée. J’ai cherché à démontrer ce fait en employant deux substances : la leucophane, et la variété de spath fluor nommée chlorophane. La leucophane, comme on le sait, qui est un silicate de glucine et de chaux contenant du fluorure de sodium, est très-phosphorescente par la chaleur; projetée dans un creuset à 500°, elle donne une vive lumière, qui d’abord violacée passe ensuite au bleu clair puis redevient violette et dure pendant quelque temps ; ensuite elle perd sa propriété de phosphorescence par la chaleur. Mais si on l’expose pendant quelques instants aux rayons solaires directs ou bien aux rayons qui ayant traversé un verre bleu foncé sont concentrés au foyer d’une lentille, en la projetant dans le creuset chauffé, elle luit de nouveau pendant peu de temps puis redevient inactive à moins de l’exposer encore à la lumière. Bien plus, si après son exposition à la lumière on la laisse dans l’obscurité pendant plusieurs jours, l’effet produit par la chaleur est toujours le même. Ainsi, dans ce cas la lumière donne à la matière une modification permanente.

J’ai disposé des cloches en verre à double enveloppe afin de mettre entre les parois de ces cloches des liquides colorés qui ne laissent passer que des portions déterminées du rayonnement solaire, et de façon à ce que les corps placés à l’intérieur ne reçoivent que de la lumière ainsi tamisée par les écrans colorés. L’une d’elles contenait une dissolution saturée de bichromate de potasse , et l’autre une dissolution ammonia-

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cale de sulfate de cuivre; la première dissolution ne laissait passer que la partie la moins réfrangible du spectre solaire; la deuxième le bleu et le violet. J’ai mis sous ces cloches des échantillons de leucophane et de chloropbane, les uns calcinés, et par conséquent non phosphorescents par la chaleur, les autres ayant été préalablement soumis à l’action des décharges électriques qui leur avait donné, comme on le verra plus loin, la propriété de phosphorescence par la chaleur. La leucophane inactive exposée aux rayons solaires sous l’une et l’autre cloche a acquis la propriété d’être lumineuse par élévation de température avec la teinte violacée bleuâtre indiquée plus haut, mais sous la cloche bleue l’action a été un peu plus vive. Une exposition de plusieurs jours n’a pas augmenté l’effet. Il s’est produit dans ce cas une modification permanente, car cette matière, maintenue dans l’obscurité après l’action préalable de la lumière, a présenté le même effet. •

Il est probable d’après cela que la'durée de l’insolation au delà d’une certaine limite n’augmente pas l’action exercée, mais que celle-ci peut devenir plus forte quand l’intensité de l’action excitatrice devient plus grande, car en soumettant ces mêmes échantillons à l’action des rayons solaires concentrés au foyer d'une lentille ou à l’influence des décharges électriques excitées très-près de la surface, l’effet produit est plus énergique. *

Avec la chlorophane on observe les mêmes effets sous la cloche bleue, mais aucune action sous la cloche orangée. Ori verra dans le livre VI que les rayons les moins réfrangibles qui peuvent rendre la leucophane phosphorescente sont à peu près inactifs sur le fluorure de calcium.

Quant aux divers échantillons de leucophane et de chlorophane qui avaient reçu préalablement une modification permanente au moyen des décharges électriques, et dont les uns étaient restés pendant un mois à l’obscurité et les autres exposés pendant le même temps à l’action des rayons solaires sous les cloches, ils ont présenté sensiblement la même action par élévation de température. Ainsi la modification permanente qu’ils avaient reçue n’a été détruite ni changée pendant ce temps, soit à l’obscurité, soit sous l’action des rayons solaires orangés ou bleus, autant du moins qu’il a été possible d’en juger, car on ne peut pas estimer la quantité de lumière émise par les différents échantillons.

On doit rapporter à la même cause, à une action produite par la lumière, la modification permanente que Dessaignes et Placidus Heinrich ont observée (voir page 24) comme étant communiquée à quelques corps

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tels que le spath fluor, le diamant et la chaux phosphatée, au moyen de décharges électriques excitées très-près de ces substances.

Pour soumettre ces corps à l’action des décharges électricrues, on les place sur la tablette d’un excitateur universel quand ils sont en fragments, ou dans des tubes quand ils sont en poussière, de manière à ce que les extrémités des conducteurs soientà deux ou trois centimètres de distance. On fait ensuite passer de l’une à l’autre tige une ou plusieurs décharges d’une batterie électrique. On trouve alors que non-seulement les corps dont on vient de parler sont phosphorescents après le passage de la décharge, et ainsi qu’on le verra plus tard, mais encore qu’en élevant la température de ces minéraux ils sont devenus phosphorescents par la chaleur même si avant d’être soumis à l’action de la décharge ils avaient été calcinés pendant longtemps de façon à être privés de tout effet de phosphorescence par élévation de température. La lumière électrique agit donc comme la lumière solaire, mais avec une plus grande énergie en raison de sa grande intensité, et elle est capable de faire acquérir la phosphorescence à des corps qui ne la possédaient pas auparavant; il n’est pas même besoin, immédiatement après l’action de la décharge, d’élever la température du spath fluor ou du diamant exposé à l’action de l’électricité pour observer cet effet; l’élévation de température peut n’avoir lieu qu’au bout de quelque temps et même plusieurs mois après.

M. Pearseal (1), qui s’est occupé de cette question, a observé un fait curieux : quelquefois les minéraux soumis à l’action- de la décharge prennent une teinte bleuâtre ou violacée, surtout si avant leur calcination ces matières avaient eu une certaine couleur qui avait été détruite par la première calcination. La lumière de l’étincelle électrique en outre du pouvoir de phosphorescence rendrait donc à des minéraux décolorés une certaine coloration, mais qui ne serait pas en général celle qu’ils avaient avant de devenir incolores.

Ces expériences ont été répétées depuis, et je les ai même variées dans ces derniers temps en employant pour donner des décharges entre les tiges de l’excitateur un appareil d’induction de Ruhmkorf dans le circuit extérieur duquel était placé une forte jarre. A la chlorophane, au diamant, à la chaux phosphatée, j’ai ajouté la leucophane qui est également impressionnable à la lumière solaire, comme on l’a vu plus haut, et qui ne prend aucune coloration manifeste. L’étincelle électrique n’agit donc

(1) Ann. de chimie et de physique , 2e série, t. 49, p. 337 et 346 (1832).

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que par sa lumière, mais son action est plus vive que celle des rayons solaires, en raison de sa grande intensité lumineuse et de sa proximité des corps.

On savait que la lumière pouvait produire des effets analogues sur des verres, et M. Faraday a vu, par exemple, que le verre teint en violet par le manganèse se colore davantage quand il est exposé aux rayons solaires (1). M. Pélouze a observé également que du verre préparé avec des sulfates de soude et contenant probablement du fer, se colore en jaune à la lumière solaire et se décolore par la chaleur. Il pense que l’action est due à la présence de composés à base de soufre, car avec du verre préparé à l’aide de carbonates alcalins exempts de sulfates, on n’observe aucune action semblable (2). Nous reviendrons sur ce sujet dans la seconde partie de cet ouvrage en traitant des actions chimiques produites par la lumière.

On a dit plus haut que la coloration naturelle de certaines substances comme le diamant et le spath fluor paraissaient indépendantes du phénomène de phosphorescence. On observe bien en effet que les spaths fluors colorés sont plus phosphorescents par élévation de température que ceux qui sont incolores, niais j’en ai eu à ma disposition qui étaient incolores et très-limpides, dont les uns n’étaient pas phosphorescents et d’autres, surtout un, qui l’étaient presque aussi vivement que la chlorophane. D’un autre côté, tous les spaths fluors électrisés deviennent phosphorescents, mais tous ne se colorent pas, comme M. Pearseal l’a observé, quand l’étincelle passe très-près de leur surface. Les spaths primitivement colorés, surtout ceux de teinte violette, prennent une légère coloration violacée par l’action des décharges, d’autres, blancs, n’en prennent pas. J’ai vu un morceau de spath fluor blanc très-limpide se colorer légèrement en violet après deux heures de décharges électriques ; comme il en passait au moins deux par seconde, il a dû se produire environ 7200 décharges par heure. Après avoir été calciné deux fois, de nouvelles décharges ont à peine changé sa couleur, et il est resté blanc, mais chaque fois il était très-phosphorescent par la chaleur, et cela d’une manière permanente. Des diamants ont présenté aussi parfois une teinte bleue très-pâle, mais la leucophane n’a pas changé de couleur. Ainsi la cause qui donne lieu à la coloration des minéraux peut être chimique ou physique, et elle peut être produite par la lumière,

(1) Ann. de chimie et de physique , 2e série, t. 25, p. 99.

(2) Comptes rendus de l'Acad. des sciences, t. G4 (séance du 14 janvier 1867).

CHALEUR

mais elle est indépendante du phénomène de phosphorescence par élévation de température.

Quand on opère comme on vient de le dire à l’aide de décharges électriques se succédant à des intervalles de temps trè s-courts, on peut constater, comme avec la lumière solaire, qu’au bout de peu de temps l’effet produit est à son maximum, et en continuant l’excitation on n’augmente plus l’action particulière permanente communiquée au corps et en vertu de laquelle il donne de la lumière par élévation de température. Ainsi cette action*est donnée aux corps par une intensité lumineuse déterminée agissant pendant un temps, en général assez court, après lequel l’effet n’augmente plus, et en outre cette action est en rapport avec l’intensité de la lumière excitatrice. On reviendra plus tard sur ce sujet dans le livre VI.

Il résulte encore de cette étude que le phénomène de phosphorescence dépend bien de la nature du corps impressionnable, mais que l’intensité comme la composition de la lumière émise tient à son arrangement moléculaire sans que l’on puisse indiquer les motifs des différences que l’on observe; en outre, la substance peut présenter cette action ou en être tout à fait privée, et une fois inactive on peut lui donner le pouvoir d’être de nouveau lumineuse par élévation de température.

§ 3. Combustion lente. Phosphore.

On a déjà parlé du phosphore dans le livre Ier, et l’on a vu que la lueur qu’il émet à la température ordinaire, dans l’air, avait vivement attiré l’attention, et de là la dénomination sous laquelle il est connu. La lumière qu’il émet ainsi dans l’air, quand il est à l’obscurité, est due à une combustion lente, et comme elle exige l’action de la chaleur, on a rapproché ces phénomènes de ceux dont il est question dans ce livre. Quand on examine le phosphore à la lumière, il donne des vapeurs blanches d’acide hypophosphorique qui ont une odeur particulière, presque alliacée; ce sont elles qui sont lumineuses dans l’obscurité.

Les recherches faites par. les chimistes qui se sont occupés de ce corps ont montré que l’oxygène était nécessaire pour la production du phénomène, et que hors de l’influence de ce gaz on n’observait pas d’effet de lumière, ceux qui avaient été obtenus dans différents milieux provenant de la présence d’une petite quantité d’oxygène. Mais pour que cette réaction puisse se produire, il faut des circonstances particulières

SOURCES DE LUMIÈRE

de température et de pression qui sont à signaler : Quand, à la température ordinaire, au-dessous de 27°,,5 le phosphore se trouve dans le gaz oxygène , il ne luit pas et le gaz n’est pas absorbé, comme l’ont montré à la fin du siècle dernier Fourcroy et Yauquelin (1); mais audessus de cette température il commence à luire en même temps que la combinaison s’opère, et si la température s’élève, l’inflammation vive peut arriver. En abaissant la température au-dessous de 27°, 5 le phosphore redevient obscur et inactif.

Si à une température inférieure à 27°, on vient à diminuer la pression du gaz oxygène, alors aussitôt la combustion lente a lieu. On explique ainsi pourquoi elle se produit dans l’air, la présence de l’azote dans l’atmosphère équivalant à une diminution de pression de l’oxygène des £ de sa valeur. Un autre gaz que l’azote mêlé à l’oxygène donne lieu au même effet.

Il est intéressant de signaler ce fait que la température nécessaire pour l’inflammation ou la combustion vive du phosphore est d’autant plus basse que la pression de l’oxygène est moindre ; ainsi Yan Marum a reconnu (2), que dans l’air raréfié sous la machine pneumatique, du phosphore placé sur du coton s’enflamme spontanément quand la pression n’est plus que de quelques centimètres de mercure.

Si la combustion lente du phosphore donne de la lumière, on ne doit pas en conclure que toute action chimique analogue doive en donner; il se produit au moment de la réaction chimique un phénomène tout spécial dépendant de la nature de la matière, de même que dans la cristallisation de tous les sels il ne se manifeste pas toujours de la lumière, et ce n’est, comme on l’a vu, que dans des cas particuliers comme avec l’acide arsénieux, les doubles sulfates de potasse et de soude etc., que des effets lumineux peuvent se produire. Cependant, dans des corps organisés, ainsi qu’on le verra dans le livre VII, des effets du même ordre peuvent avoir lieu, alors que des composés carbonés s’unissent à l’oxygène à basse température.

Dans le second paragraphe, on a dit que dans certaines circonstances le soufre, ainsi que des huiles essentielles avaient manifesté des effets de lumière; il est possible que dans ces conditions ces effets soient dus à des actions chimiques s’exerçant à une température inférieure à celle où les combustions vives se manifestent; mais ces effets n’ont pas encore

(1) Ann. dechim ., t. XXI, p. 189; 1796.

(2) Id., t. XXI, p. 158.

CHALEUR

été suffisamment étudiés pour que l’on soit fixé sur la cause de la lumière qui se produit alors.

On doit peut-être rapporter à des effets de combustion lente du phosphoreles apparences lumineuses qui, sous le nom de feuxfollets, ont apparu dans des conditions où de l’hydrogène phosphoré avait pu prendre naissance, comme près des cimetières.

Quand on soumet à l’analyse prismatique la lumière émise dans la combustion lente du phosphore, l’observation de l’image prismatique est très-peu distincte et ne présente aucun caractère bien tranché ; on ne voit qu’une traînée lumineuse sans apparence de parties noires ou brillantes, c’est-à-dire sans raies. Lors de la combustion vive on observe des raies brillantes dont il sera question dans le livre 4.

§ 4. Incandescence phosphorique.

On peut rapprocher des phénomènes de phosphorescence par élévation de température ceux qui se manifestent avec certaines substances, naturelles ou artificielles , qui étant chauffées à une température convenable dégagent tout à coup une grande quantité de chaleur et de lumière, effets qui sont accompagnés d’un changement remarquable dans les propriétés physiques des corps. Tel est le cas d’un certain nombre d’oxydes métalliques, comme l’oxyde de chrome, la zircone, l’acide titanique, l’acide tantalique, des acides du niobium, etc... Ce phénomène est différent du phénomène de phosphorescence par la chaleur, qui vient d’être étudié plus haut, et si dans la plupart des cas des effets calorifiques ont lieu dans des changements isomériques, comme lors de la transformation du soufre mou en soufre ordinaire et dans des cas semblables (1), et qu’une diminution subite de la capacité calorifique qui instantanément donne lieu à une certaine quantité de chaleur auparavant latente (2) paraisse rendre compte de l’incandescence subite de ces matières, cependant il est des cas où ce dégagement de chaleur n’est pas sensiblement appréciable. C’est pour ce motif que j’ai compris ces effets sous la dénomination d’effets d’incandescence phosphorique pour distinguer cette incandescence temporaire de celle qui se produit dans les conditions ordinaires.

(1) Ann. de chim. etdephys., 3e série, t. LV, p. 123; 1859.

(2) Régnault, Ann. de chimie et de physique, 3e série, t. I, p. 188.

60 SOURCES DE LUMIÈRE

H. Rose (1) a cité à ce sujet les exemples présentés par la gadolinite et la samarskite (niobate de fer, d’urane et d'yttria). La gadolinite présente le phénomène d’incandescence d’une manière très-marquée quand on élève sa température à un degré convenable; l’élévation subite de la température est facile à manifester. Après l’action, la densité de la matière est devenue plus grande et la chaleur spécifique a diminué, comme cela résultait de l’hypothèse précédente. M. Rose a trouvé que la capacité calorifique, qui était 0,142 avant l’incandescence, était devenue 0,132; elle avait donc diminué de ^ de sa valeur.

Avec la samarskite il se produit également un dégagement de lumière à un moment déterminé; mais il n’y a pas à cet instant de chaleur dégagée d’une manière notable. La chaleur spécifique de la matière diminue bien comme avec la substance précédente, mais moins, car avant l’action elle était 0,107 et elle est devenue 0,1 02, c’est-à-dire qu’elle a diminué de ; mais la densité au lieu de devenir plus grande a diminué de valeur. La matière s’est donc dilatée pendant l’émission lumineuse au lieu de se contracter. H. Rose pense, d’après cela, que l’incandescence de ce minéral paraît plutôt analogue au dégagement de lumière qui a lieu lors de la transformation de l’acide arsénieux vitreux en acide arsénieux opaque, lequel se produit sans dégagement de chaleur et avec diminution de densité, au lieu d’être analogue à celle d’une émission lumineuse par élévation subite de température. C’est ce que des expériences ultérieures pourront décider.

On pourrait peut-être ranger dans cette classe de faits une observation de M. Brewster d’après laquelle l’anatase quand on l’échauffe graduellement présente tout à coup une émission de lumière d’une vive intensité et de peu de durée.

On voit donc que si lors de la cristallisation, comme on l’a rapporté précédemment, il peut se manifester tout à côup une émission de lumière indiquant un changement isomérique de certaines substances, des effets du même genre peuvent se produire à un moment donné par

élévation de température, et qu’il est possible que ces effets ne soient

pas toujours dus à une émission subite de chaleur qui élèverait le corps à l’incandescence.

(1) Ann. de chim. et de phys., 3e série, t. 55, p. 125.

CHALEUR

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