OBSERVATIONS

de la ! boussole des

intensité

Sinus carré.

conducti-

bilité

tance par le carré de

intensité

du courant

produit P.

du courant.

du fil de

l’intensité

thermo-

sinus.

platine.

du courant.

électrique.

Le fil de platine commence à rougir.,

Quand le magnétomc- 1 Ire marque 139 , le

1 fil de platine fond.

CHALEUR

On voit, d’après cela, que les nombres qui représentent l’intensité du courant thermo-électrique sont sensiblement proportionnels au produit du carré de l’intensité du courant traversant le fil de platine par la résistance à la conductibilité de ce fil. Or, si l’on remarque que la quantité de chaleur développée à chaque instant dans le fil est précisément proportionnelle à ce produit, on doit en conclure que les intensités du courant thermo-électrique données par la pile thermo-électrique sont directement proportionnelles aux quantités de chaleur qui sont dégagées dans le fil de platine incandescent pendant l’unité de temps, mais pourvu que ce dernier fil soit placé dans le vide.

Ainsi l’on peut considérer l’intensité du courant thermo-électrique comme indiquant la quantité de chaleur développée par un courant électrique, pendant l’unité de temps, dans le fil de platine placé dans le vide; en évaluant donc cette intensité quand le courant électrique varie-, puis, d’un autre côté, en déterminant, à l’aide du photomètre l’intensité lumineuse des rayons d’une réfrangibilité déterminée, des rayons rouges par exemple, on peut comparer l’émission de chaleur avec l’émission de la lumière rouge.

La lumière qui émane du fil traverse une plaque de verre à faces parallèles et est absorbée en faible proportion par cet écran ; mais les rapports des quantités de lumière émises restent les mêmes quand le fil est plus ou moins incandescent.

On a vu, dans le paragraphe précédent, que la loi d’émission de la lumière homogène par le platine était assez régulière pour que l’on pût déduire la température de ce corps de l’intensité de la lumière émise, pourvu que certaines circonstances relatives à la source lumineuse fussent déterminées à l’avance. D’après cela , il semble que l’on puisse avoir à chaque instant la température du fil de platine. Mais il faut admettre alors que tous les points du fil incandescent ont simultanément la même température à l’intérieur et à l’extérieur, ce qui n’est probablement pas; il est possible, au contraire, que les points à l’intérieur du fil aient une température plus élevée que celle de la surface qui rayonne. Le nombre que l’on détermine de cette manière doit donc se rapporter à la surface extérieure du fil. -Ce qui tend à le faire croire, c’est que si l’on cherche, en graduant l’intensité du courant électrique qui traverse un fil métallique d’argent ou d’or, quelle est l’intensité lumineuse à l’instant de la fusion, au lieu de déduire de cette donnée la température de fusion de ces métaux, on arrive à des valeurs trop faibles, comme

SOURCES DE LUMIÈRE

je m’en suis assuré. Il est donc probable que pour le platine il en est également ainsi. D’après cela , le nombre auquel on est conduit par ce moyen pour déterminer la température de fusion du platine doit être inférieur à celui qu’on devrait avoir.

Si l’on compare seulement la quantité de chaleur M, émise pendant l’unité de temps, à l’intensité de la lumière émise par les rayons de couleur homogène, on reconnaît qu’à partir de la limite de 480 à 490°, à laquelle les rayons lumineux commencent à être émis, l’intensité lumineuse des rayons croît beaucoup plus rapidement que la quantité de chaleur, sans qu’il y ait aucune loi simple qui lie ces deux quantités l’une à l’autre. Entre les limites des expériences, si l’on nomme m la quantité de chaleur émise au momertt où le corps devient lumineux, on aurait sensiblement :

'B étant un coefficient constant. D’après les résultats des expériences, on aurait log.- = 5 , 42379, et l’on trouve qu’au delà de 500° l’intensité

lumineuse des rayons rouges croîtrait presque aussi rapidement que le cube de la quantité de chaleur émise. Il est évident que si l’on pouvait estimer la quantité totale de la lumière émise, cette augmentation serait plus rapide encore, puisque à mesure que la température s’élève de nouveaux rayons lumineux s’ajoutent à ceux qui sont émis à une température plus basse.

S’il est possible de comparer les intensités de la lumière émise à différentes températures par un corps incandescent , alors que l’on ne s’attache qu’aux rayons de même réfrangibilité, on ne peut plus effectuer cette comparaison quand on veut déterminer la quantité totale de lumière émise, car cette lumière change de nuance à mesure que la température s’élève. Entre 500° et 550°, le corps incandescent est rouge très-sombre, puis aux rayons rouges s’ajoutent des rayons orangés et jaunes quand la température augmente; vers 916°, à la fusion de l’argent, la teinte est jaunâtre et elle devient plus blanche près de la fusion de l’or. Cependant, entre certaines limites, de 800° à (100°, en mettant un verre jaune très-clair devant la lampe qui sert de source lumineuse de comparaison, on peut jusqu’à un certain point comparer entre elles les intensités lumineuses du platine incandescent placé au milieu du tube en terre ou en porcelaine échauffé; les résultats obtenus laissent toujours de l’indécision en raison du changement de nuance des

CHALEUR

rayons émis, mais néanmoins j’en citerai quelques-uns pour montrer que depuis le rouge naissant l’intensité lumineuse croît beaucoup plus vite que lorsqu’ on opère à l’aide des rayons d’une seule réfrangibilité, surtout dans les environs dé 500°.

Les résultats suivants ont été obtenus en portant au rouge une lame de platine placée dans le tube de l’appareil représenté fig. 2, page 72, et en mesurant la température au moyen du pyromètre thermo-électrique :

PHOTOMÈTRE.

MAGNÉTOMÈTRE.

Angle mesuré '

sur le photomètre.

Eog. I ou logarithme 1 de l’intensité \

lumineuse, i

Intensité lumineuse

Déviation observée. ^

Déviation par rap- |

port à celle qui a

lieu à 100°. 1

Température.

Expérience du 26 mai 1861.

(Comparaison de toute la lu-

mière émise par une lame de pla-

tine incandescente.)

Verre jaune clair devant le pho-

tomètre.

Résultats moyens entre les ob-

servations faites pendant l’éléva-

tion et pendant l’abaissement de la température.

Expérience du 30 mai 1862.

(Idem.)

Les intensités lumineuses n’ontpas été observées avec le photomètre disposé ainsi qu’on l’a dit plus haut; on a fait varier l’intensité de la lumière de la lampe au moyen des prismes mobiles de Nicol, et l’on a reçu en totalité, dans l’autre lunette, la lumière émise par le corps incandescent. Dans ce cas, le plus petit angle mesuré sur le cercle divisé correspond à la plus faible intensité lumineuse, et l’angle de 90° au maximum que peut comporter l’appareil. On a opéré dans chaque cas

SOURCES DE LUMIÈRE

à mesure que la température du fourneau s’élevait et lorsqu’elle descendait, puis on a pris la moyenne des températures pour des déviations égales dans le photomètre.

On voit que les rapports entre les différences des logarithmes des intensités lumineuses et les différences des températures sont plus variables que dans les expériences faites antérieurement avec des rayons homogènes. Il est facile d’en comprendre le motif : comme à partir de 500° des rayons de différentes réfrangibilités s’ajoutent mesure que la température s’élève, si pour chaque réfrangibilité la loi d’émission indiquée plus haut a lieu, l’intensité lumineuse totale, qui résulte de la réunion de tous les rayons, doit augmenter d’abord très-vite à mesure qu’il s’ajoute plus de rayons, et ensuite plus lentement.

Une formule de la forme

devrait donc représenter l’intensité lumineuse, f (T — 500) étant relative aux rayons de toute réfrangibilité qui peuvent être émis.

On a vu qu’avec des rayons simples on avait sensiblement /(T — 500) = b (T — 500). On pourrait donner plusieurs termes à cette fonction; si l’on se borne au premier terme, on a entre 800° et 1100° des valeurs très-peu différentes des nombres observés. En admettant cette même formule avec b =0,00764, on trouverait, en moyenne, pour les deux expériences précédentes :

Valeur de log. 1 Valeur de a.

lre expérience (26 mai) . . 0,9188783 0,120537

2e — (30 mai).. 0,8847633 0,130388

En cherchant donc quelle est la quantité totale de lumière émise par un corps incandescent aux différentes températures comprises entre 500 et 1200° et représentant par 1 celle qui serait émise lors de la fusion d’argent à 916°, on aurait les nombres suivants entre 500 et 1200° :

Température. Intensité totale de la lumière émise.

CHALEUR

Température. Intensité totale de la lumière émise.

916 (fusion de l’argent)

1037 (fusion de l’or)

1157 (fusion du cuivre). .....

Si l’on admet que la loi indiquée plus haut se continue au delà de cette dernière limite , on aurait :

Mais il est probable qu’au delà de 1200° l’intensité lumineuse ne croît plus suivant la même loi.

Ainsi, en représentant par l’unité l’intensité de la lumière émise au moment de la fusion de l’argent, par un corps tel que le platine ou un fragment de magnésie ou de chaux placé à côté, à 600° il n’y a environ que les 3 millièmes de cette intensité lumineuse; à 700° les 2

centièmes; à 800° le — environ, et à 900° les — . Lors de la fusion de

l’or l’intensité lumineuse par irradiation serait plus de 8 fois plus forte que lors de la fusion de l’argent, et lors de la fusion du cuivre 69 fois ; à 1200° cette intensité deviendrait 147 fois plus forte, à 1500°, dans cette hypothèse, près de 29000 fois, et à 2000°, limite des observations avec le charbon polaire positif d’une pile, comme on le verra à la fin de ce chapitre, 191 millions de fois; mais ces deux derniers nombres supposent que la loi d’accroissement de l’intensité lumineuse reste la même au delà de 1200°, ce qui n’est pas prouvé.

S 4. Comparaison des pouvoirs éclairants des différentes sources de lumière.

Unité lumineuse. Photomètres divers.

Si la lumière se trouvait uniformément répartie dans toute l’étendue d’une source lumineuse, il suffirait de connaître l’intensité d’une partie quelconque, c’est-à-dire l’éclat relatif à cette partie, ainsi que la surface de la source lumineuse, et le produit de ces deux quan-

SOURCES DE LUMIÈRE

tités donnerait la quantité de lumière émise. On pourrait alors se servir d’un photomètre analogue à celui qui a été décrit plus haut, page 75, et qui conduit très-simplement à cette détermination. Mais comme l’intensité lumineuse est variable dans les différents points, il faut se borner à chercher la somme totale de lumière reçue à une distance déterminée, c’est-à-dire l’éclairement communiqué à une surface d’une étendue donnée, lequel peut servir à mesurer les pouvoirs éclairants des différentes sources.

Dans l’un et l’autre cas un des points essentiels est le choix d’une unité lumineuse qui soit toujours identique à elle-même ; c’est une question qui a beaucoup occupé les physiciens et qui n’est pas encore résolue aujourd’hui. On se borne généralement à rapporter les quantités de lumière à celle qui serait donnée par une bougie stéarique brûlant en une heure 10 grammes de matière ou par une lampe Carcel brûlant à l’heure 42 grammes d’huile de colza épurée, mais plutôt à cette dernière source lumineuse. En effet, la lumière donnée par une bougie peut dépendre de la pureté de la matière avec laquelle elle est formée, de sa grosseur et des dimensions de la mèche; ainsi dans les expériences dePeclet, faites il y a une trentaine d’années, le rapport de l’intensité lumineuse de la lampe Carcel à celle d’un bougie était 7, 5, tandis que maintenant avec les bougies dont on fait usage ce rapport est compris entre 8 et 9. Quant à l’huile de colza épurée, on peut toujours la considérer comme à peu près identique à elle-même, et c’est pour ce motif que la flamme de la lampe modérateur ou du bec Carcel avec une mèche de 30 mill. de diamètre brûlant 42 grammes d’huile à l’heure est généralement prise pour unité. Quand on opère avec une bougie ou une lampe qui brûlent un peu moins ou un peu plus de matière , comme entre certaines limites les quantités de lumière données par une même source sont sensiblement proportionnelles aux quantités de matière brûlée, on peut, par une proportion, trouver les intensités lumineuses qui seraient données par les nombres précédents.

Pour comparer les différents degrés de clarté, on s’en rapporte habituellement aux effets produits sur la vue, et quand cette comparaison a lieu entre deux surfaces éclairées dont l’intensité n’est pas très-forte, l’œil, dont la sensibilité est très-grande, peut assez bien juger des différences d’intensité. Dans la seconde partie de cet ouvrage il sera question des effets chimiques ou calorifiques de la lumière qui, dans certaines circonstances et pour les lumières de même composition,

CHALEUR

peuvent servir de terme de comparaison aux intensités lumineuses.

Les premières expériences un peu précises sur la photométrie sont dues à Bouguer et datent de 1729, époque de la publication de son Traité sur la gradation de la lumière , dont il a été question dans les Préliminaires, page 2. Il compara les intensités lumineuses de deux lumières, par l’éclairement de deux surfaces juxtaposées et plaça les lumières à des distances inégales des écrans de façon à amener leur égalité d’illumination; le rapport des carrés des distances respectives des lumières aux écrans est celui des intensités lumineuses. Comme il a trouvé qu’une lumière qui est 64 fois plus forte qu’une autre peut faire disparaître celle-ci, la limite de sensibilité de son appareil est

telle que l’on peut avoir les rapports des intensités à — près. Masson a montré, comme on le verra dans le livre V, que cette limite pouvait

être dépassée et que quelquefois elle pouvait être portée à

Rumford (1) a proposé une méthode très-commode et plus exacte que la précédente, et qui, convenablement employée, est une des plus sensibles dont on puisse se servir. Elle est fondée sur l’égalité des ombres projetées par l’interposition d’un corps opaque entre les deux lumières à comparer et un écran blanc éclairé en même temps par les deux lumières. Supposons qu’il s’agisse de comparer le pouvoir éclairant d’une lampe L et d’une bougie l, lig. 5 : devant l’écran en papier C D, dans une chambre obscure , on place une tige opaque AB, de forme cylindrique, et l’on dispose les deux lumières de manière à projeter sur l’écran deux ombres MN , mn, très-rapprochées l’une de l’autre , et de façon que l’inclinaison des rayons incidents l A m . , L A M soit la même. On recule alors la ilamme la plus vive L, ou l’on approche celle qui l’est moins, jusqu’à ce que les deux ombres paraissent de même intensité ; si l’on remarque que l’ombre de chaque lumière est éclairée par l’autre lumière , et que le reste de l’écran reçoit la somme des clartés des deux lumières, on voit que l’égalité des ombres indique l’instant où chaque lumière donne la même clarté à une étendue de même surface de l’écran. Ce point atteint, le rapport du carré des distances des lumières L et l à l’écran donne le rapport des pouvoirs éclairants des lumières.

(î) Philosoph. transactions, t. LXXX1Y, p. G7.

* Fig. 5.

Cette méthode est très-sensible, pouvu que les lumières à comparer ne soient pas d’une étendue trop grande et trop rapprochées de l’écran et que les deux ombres soient amenées à être très-près l’une de l’autre ; il faut aussi qu’elles ne diffèrent pas beaucoup en couleur, car la différence de nuance des deux ombres est très-facile à saisir; du reste, dans ce cas particulier, aucun des procédés photométriques ne peut donner des résultats précis. Les avantages de cette méthode , sa simplicité et la promptitude avec laquelle on opère la rendent très-souvent utile.

Elle a été modifiée comme il suit par M. Foucault, qui a disposé un appareil portatif servant à comparer plus facilement et plus exactement l’illumination des ombres projetées sur un écran transparent. L’appareil est représenté fig. 6. Une boîte AMNB peut être ouverte à sa partie antérieure AB, et porte au fond MN une ouverture circulaire ab fermée avec un écran translucide. Cet écran est formé par deux lames de verre contenant entre elles une couche très-mince d’amidon obtenu par dépôt au moyen de la lévigation; il permet d’observer par transpa-

CHALEUR

rence l’illumination produite par les lumièresàcomparerque l’on place au de là de la partie ouverte AB.

Dans l’intérieur de la boîte se trouve une planchette ou une lame métallique qui , à l’aide d’un bouton P peut être approchée ou éloignée de l’écran ab. Célte planchette est destinée, comme la tige dans la méthode de Rumford, à donner deux ombres sur l’écran ab , au moyen des deux lumières à comparer, qui sont l’une à droite l’autre à gauche du prolongement du plan de la planchette, en avant de la boîte et au delà de AB.

Pour que ces deux ombres soient séparées par des bords très-tranchés, les deux côtés de la planchette intérieure, comme les parties inté-

rieures de la boîte, sont garnis de drap noir; en outre, une lame plate métallique donne une certaine largeur au bord de la planchette qui regarde l’écran. On voit alors que si les deux lumières à comparer sont en avant, en faisant mouvoir le bouton P, on peut approcher ou éloigner les deux ombres qui se projettent sur l’écran ab ; on peut donc faire qu’elles soient séparées par un espace plus sombre, ou bien que les deux images empiétant l’une sur l’autre, elles soient séparées par un espace plus clair, ou même qu’elles soient tangentes l’une à l’autre. C’est même en se plaçant de façon à rendre tangents les deux demicercles lumineux, que l’on peut arriver à rendre les deux surfaces également éclairées. Par ce moyen la comparaison des intensités lumineuses est facile et précise, et d’un autre côté l’œil n’est pas impressionné par un espace plus fortement éclairé autour des ombres, comme dans l’appareil simple de Rumford. On prend alors les distances des lumières à l’écran, et le rapport des carrés de ces distances donne celui des pouvoirs éclairants des deux sources lumineuses.

M. Bunsen a construit un photomètre dont la disposition est assez

SOURCES DE LUMIÈRE

simple; il est fondé sur le principe suivant : supposons une feuille de papier blanc portant une partie plus claire au milieu, comme une tache faite avec de l’acide stéarique ou avec de la cire ; si cette feuille de papier est placée entre les deux lumières que l’on veut comparer, de manière que chacune des faces se trouve éclairée seulement par les faisceaux lumineux qui émanent de la source placée vis-à-vis d’elle, si les deux foyers éclairent également la feuille de papier, les deux faces devront présenter le même aspect. Dans ce cas, l’expérience indique la disparition à peu près complète delà tache; à ce moment, en effet, la quantité de lumière réfléchie par chacune des faces est égale à celle qui lui arrive par transmission.

La disposition représentée fig. 7 permet de comparer aisément les

deux images de chaque côté de la feuille de papier. Cette feuille est placée dans un petit cadre en bois AB; MN et M'N' sont deux miroirs, formant une angle obtus divisé par le plan AB en deux parties égales. L’observateur placé à la partie antérieure voit donc par réflexion, de chaque côté, les deux faces du papier. Les deux lumières à comparer sont situées l’une à droite, l’autre à gauche de AB, et chaque face ne peut être éclairée que par une seule lumière; on fait varier les distances de ces lumières jusqu’à ce que la tache centrale disparaisse, et le rapport du carré des distances des lumières à l’écran AB donne le rapport des intensités lumineuses comme avec les photomètres précédents.

On a apporté quelques modifications à ce procédé, mais seulement au point de vue de la facilité avec laquelle on peut mesurer les distances des flammes aux faces de l’écran transparent.

Les phénomènes de la double réfraction, de la polarisation et des interférences peuvent être invoqués dans la comparaison des pouvoirs éclairants, et Arago a décrit plusieurs appareils permettant d’atteindre ce but; c’est à lui qu’on doit les principes des différentes méthodes photométriques fondées sur cette partie de l’optique (I). En

(1) Arago, Œuvres diverses , t. X, p. 196. Compics rend, de l'Acad t. 20, 21 et 30.

CHALEUR

général chaque série de recherches exige l’emploi d’un appareil disposé en vue de ces recherches , afin qu’il soit sensible entre les limites des intensités lumineuses que l’on veut comparer entre elles. Plusieurs physiciens ont donné des dispositions fondées sur les effets de double réfraction et de polarisation, mais il n’est pas nécessaire de les décrire pour le sujet dont il s’agit ici; il suffira d’indiquer, comme appareils disposés en vue de recherches spéciales, après les appareils d’Arago et de Babinet (1), le photomètre deM. Zôllner, dont il a déjà été question précédemment, page 88, et celui de M. Wild (2).

Le photomètre que j’ai décrit au commencement de ce chapitre, page 74, et qui est représenté fig. 3 , pourrait être employé dans la

comparaison de l’éclat de deux surfaces de même étendue des deux lumières, pourvu que la teinte de ces lumières fût peu différente. Ainsi, soit ' à chercher le rapport entre l’intensité des rayons rouges d’une lampe L,. et celle d’une autre source I r : On vise la source I r avec la lunette droite

A, etL, avec la lunette de côté

B, puis l’on tourne le prisme mobile de la lunette droite avec l’alidade a jusqu’à ce que l’égalité lumineuse soit établie.

Si l’on appelle a la fraction de lumière qui passe au travers de la lunette droite A et des verres colorés quand les prismes de Nicol sont parallèles , a étant l’angle compté depuis la position du croisement de

ces prismes, et b la portion de lumière qui traverse la lunette placée de côté B, on aura :

a lr sin2a = b Lr

(1) Comptes rend, de V Acad, des sciences , t. 37, p. 774.

(2) Ann. de Chimie et de physique, 3e série, t. LXIX, p. 238 ,183.

Fig. 3.

SOURCES DE LUMIERE

Si l’on change de place les sources I et L en visant L avec la lunette droite et I avec la lunette de côté , en appelant 6 l’angle des prismes de Nicol nécessaire pour l’égalité lumineuse, on aura :

a L r sin26 — blr.

Ces deux équations étant divisées termes à termes, il vient, en réduisant :

I r sin 6

Lr sin a

Ainsi, ce rapport est indépendant des valeurs a et b. Dans la plupart des expériences cette évaluation n’est pas nécessaire , et il suffit de comparer les lumières que l’on étudie à la même source lumineuse vue par le même côté du photomètre.

Les appareils dont il vient d’être question permettent de juger de l’égalité d’illumination de deux surfaces également éclairées avec une approximation qui varie de ^ à mais pourvu que l’intensité lumineuse ne soit pas trop vive et que les lumières aient la même nuance. Quand les teintes sont différentes , ces méthodes cessent d’être précises, et l’on peut d’autant plus se tromper dans la comparaison des surfaces éclairées que les différences sont plus grandes ; on ne peut plus compter alors sur aucune évaluation exacte.

§ 5. Lumière émise par les solides, les liquides et les gaz. Pouvoir éclairant des flammes : bougies , lampes, gaz d’éclairage , chalumeau à gaz oxygène et hydrogène, lampe au magnésium, arc voltaïque.

Si les corps deviennent lumineux à partir de la même limite de température, leur état physique peut influer beaucoup sur l’intensité de la lumière qu’ils émettent ; s’ils sont opaques et qu’ils restent solides pendant l’élévation de température, la quantité de lumière rayonnée, comme on l’a vu dans le § 3, est peu différente pour certains d’entre eux dans les mêmes conditions de température ; pour d’autres, qui se couvrent d’oxydes , comme le cuivre , on a vu que le pouvoir d’irradiation est moindre. Cependant, la composition de la lumière émise par les solides incandescents est la même et le spectre lumineux qu’ils donnent par réfraction est continu et sans apparences de raies noires ou brillantes (1).

(1) MM. J. Bahr et Bunsen ont trouvé dernièrement que l’erbine placée dans la flamme

CHALKUR.

Si les corps sont transparents, soit par eux-mêmes à l’état solide, soit en raison d’une couche d’oxyde dont ils se recouvrent, soit enfin par la fusion qu’ils éprouvent lorsqu’ils sont échauffés , leur pouvoir d’irradiation peut être, beaucoup moindre. Ce résultat du reste est une conséquence de l’égalité entre le pouvoir émissif et le pouvoir absorbant des corps à température égale; quand ceux-ci sont transparents, l’absorption lumineuse étant plus faible leur pouvoir émissif doit être moindre. Il résulte de là une différence très-grande dans l’intensité de la lumière émise par les corps solides ou liquides à égalité de température ; mais avec les liquides comme avec les solides la réfraction donne une image prismatique continue.

Dans quelques circonstances l’intensité lumineuse paraît changer lors du changement d’état des corps. C’est à un effet de ce genre que l’on doit rapporter l’observation suivante, due à M. Gaudin : la silice a un très-faible pouvoir d’irradiation en raison de sa transparence, et placée dans la flamme d’un chalumeau à gaz oxygène et hydrogène elle arrive à son point de fusion sans éclairer sensiblement; c’est au moment où elle fond qu’elle brille subitement avec vivacité. Pour faire aisément l’expérience, on présente à la flamme du chalumeau un fil de cristal déroché fondu préalablement en sphère à chaque extrémité ; l’une des sphères étant dans la flamme , tout le fil reste obscur, mais au moment ou la sphère qui est au milieu de la flamme vient à fondre , celle-ci se trouve vivement illuminée, et la sphère qui est dans l’air brille également d’un grand éclat par un effet de réflexion lumineuse intérieure.

Arago (1) a montré que la lumière émise par tout corps incandescent solide ou liquide, même quand le corps est opaque et que sa surface n’est pas complètement polie, offre des traces de polarisation quand elle est émise sous un angle suffisamment petit, en sorte qu’en pénétrant dans son polariscope chromatique elle se décompose en faisceaux colorés. Les substances solides qu’il a ainsi étudiées sont le fer forgé et le platine, et comme liquides la fonte de fer et le verre en

<l’un chalumeau donne par irradiation des rayons lumineux qui étant réfractés produisent un spectre discontinu à raies brillantes; si la substance ne donne aucune trace de volatilisation, ce serait le premier exemple d’un corps solide incandescent présentant un spectre discontinu. On reviendra sur ce sujet dans le livre suivant, à propos de l’analyse delà lumière. (Ann. der Chemie und Pharmacie, t. 137, p. 1, Nlle série, t. 61. — Ann. de Chimie et de physique , 4e série, t. 9, page 484.)

(1) Arago, Astronomie , t. II, p. 102. . •

SOURCES DE LUMIÈRE

fusion. Quant aux gaz enflammés, comme le gaz d’éclairage, ils émettent ' des rayons qui sont à l’état naturel quel que soit l’angle d’émission. Ces effets, comme on l’a vu dans les Préliminaires, lui ont permis d’arriver à cette conclusion que la lumière émise par les bords du soleil étant à l’état naturel provient d’une atmosphère gazeuse et non pas d’une couche lumineuse solide ou liquide.

On peut conclure de ces résultats que la lumière émise par les solides et les liquides incandescents ne se trouve pas limitée à la surface extrême qui les termine, mais qu’elle provient d’une certaine profondeur au-dessous de cette surface, car c’est par la réfraction qu’elle éprouve quand elle est émise très-obliquement que les effet de polarisation deviennent sensibles. Si elle ne traversait pas une couche d’une certaine épaisseur, quoique très-petite elle n’offrirait aucune trace de polarisation.

Les gaz étant échauffés au-dessus de 500° deviennent lumineux comme les solides et les liquides. Les flammes en effet ne sont autres que des masses gazeuses portées à l’incandescence par suite de la combustion, de certaines subtances avec l’oxygène ou avec un autre principe comburant.

Les flammes, comme les gaz, étant transparentes ne doivent pas être aussi lumineuses que les solides et les liquides, à température égale, et même en général plus la transparence est grande, moins est grande la quantité de lumière qu’elles donnent. On verra également dans le livre suivant que les images prismatiques que présente leur lumière sont discontinues et parcourues par des raies ou lignes brillantes, au lieu d’être continues comme celles données par les solides et les liquides incandescents. Mais dans ce chapitre, comme il n’est question que de l’intensité des effets produits, on doit seulement examiner comment les effets varient suivant la nature des matières volatilisées et incandescentes qu’elles renferment.

La flamme provenant de la combustion de l’hydrogène pur est très-peu lumineuse, car elle ne donne lieu qu’à la production d’un corps transparent, c’est-à-dire de la vapeur d’eau ; mais si l’on plonge dans l’intérieur de cette flamme un corps opaque comme le platine, la chaux, la magnésie, aussitôt ce corps solide s’échauffe et donne une lumière très-vive.

Si l’hydrogène se trouve mélangé de gaz carbonés, la flamme qu’il produit dans l’air devient par elle-même flamme éclairante par suite de la présence de parcelles charbonneuses qui proviennent de la dé-

CHALEUR

composition du gaz et qui brûlent en même temps que lui; si au contraire on a soin de mélanger le gaz avec de l’air atmosphérique avant de le faire brûler, afin que le carbone ne se trouve pas en excès au moment de la combustion, alors la flamme cesse d’être éclairante et sous ce rapport se trouve à peu près dans les mêmes conditions que la flamme du gaz hydrogène pur.

On peut faire une expérience très-démonstrative à l’aide d’un bec de gaz d’éclairage comme ceux qui servent dans les laboratoires et disposé comme le représente la fig. 8, de façon qu’à sa base l’arrivée du

gaz combustible ait lieu par une petite ouverture centrale, et celle de l’air à la périphérie par une espace annulaire, dont on peut faire varier l’é-

tendue depuis zéro jusqu’à une certaine limite. Quand il n’y a pas d’arrivée d’air, le gaz d’éclairage brûle en »

haut avec sa flamme brillante; en tournant l’anneau B, aussitôt l’air circule en même temps que le gaz , se mélange avec lui avant la combustion et la flamme cesse d’être éclairante.

On peut même employer celte flamme bleuâtre pour répéter les expériences consistant à plonger dans son intérieur différentes matières.

Si l’on torme au milieu d’un petit anneau de platine une perle de borax fondu, on peut maintenir le borax en fusion dans la flamme, qui n’acquiert qu’un faible pouvoir d’irradiation en raison de l’introduction de cette substance transparente, d’après ce qui a été expliqué plus haut; mais si l’on substitue au borax fondu un morceau de chaux ou de magnésie, aussitôt l’irradiation se produit avec une vive intensité. Dans ces différents cas la température ne change pas sensiblement, et même ne peut être qu’abaissée par la présence des corps plongés au milieu de la flamme.

Les flammes employées dans l’industrie doivent presque toutes leurs propriétés au pouvoir d’irradiation du carbone ; leur intensité lumineuse dépend donc de la quantité qui s’y trouve et de leur température au moment de la combustion. Dans la combustion des chandelles, bou-

Fi”. 8.

gies, huiles grasses et huiles essentielles comme dans celle des gaz provenant de la distillation de la houille , c’est l’irradiation du carbone qui se trouve à un moment donné dans la flamme qui lui donne son pouvoir éclairant ; si dans l’éclairage avec les solides et les liquides on arrive à une action assez régulière , avec les gaz d’éclairage les effets sont très-variables en raison de l’influence de leur force élastique , de leur différence de composition et des circonstances diverses qui influent sur leur combustion. D’un autre côté, les températures n’étant pas les mêmes dans tous les points d’une flamme, non plus que les effets chimiques, le pouvoir éclairant n’est pas uniforme dans toutes les parties.

Examinons par exemple la flamme d’une bougie, ou d’un bec de gaz fig. 9. A la vue simple, on y reconnaît aisément quatre parties distinctes : 1° le bord inférieur de la flamme formant une belle couleur d’un bleu sombre; 2° un espace conique intérieur, moins transparent et moins lumineux que le reste de la flamme; 3° une zone de lumière • plus éclatante que la précédente et environnant l’espace

obscur ; 4° une couche mince et peu lumineuse entourant jeg parqes précédentes, et dans laquelle se trouve* le maximum de chaleur.

Dans la flamme de la lampe à gaz oxygène et hydrogène, c’est-à-dire du chalumeau à gaz hydrogène, ces différentes enveloppes ne sont pas aussi visibles à cause de la rapidité de la combustion; mais pour les observer il suffit de plonger transversalement dans la flamme un fil fin de platine, qui dans chacune des enveloppes devient d’autant plus lumineux que la température est plus élevée. Si le fil est placé, par exemple, à un ou deux millimètres immédiatement au-dessus de la partie visible de la flamme, il devient rouge blanc, au point par conséquent où il n’existe pas de lumière et où se trouve le maximum de chaleur. On obtient le même effet avec la flamme d’une lampe à alcool.

Pour mieux juger encore de l’éclat de la lumière accusée par chacune des parties ou plutôt des enveloppes d’une flamme d’une bougie ou d’une chandelle , on se sert d’un morceau de toile métallique formée de fils de laiton ayant 100 fils par centimètre carré, de manière à lui donner la forme verticale de la partie de la flamme située au-dessus de

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Bleii/i

Fig. 9.

CHALEUR

la mèche, et on l’introduit dans la flamme de haut en bas en l’implantant dans la mèche au moyen de deux fils. On voit que la partie en contact de la pièce plongée dans la faible flamme extérieure rougit et s’oxyde fortement; la partie contiguë et correspondant à la surface très-lumineuse se recouvre d’une couche épaisse de charbon dont le contour a la forme d’un pain de sucre. Au dedans de cette limite la tôle est noircie et indique l’espace occupé par les gaz et les vapeurs inflammables qui s’échappent par la mèche. Le maximum de chaleur se trouve dans la partie invisible de la flamme, et la plus grande précipitation de charbon a lieu à la surface lumineuse.

On vient de voir que la présence du charbon en ignition explique les différentes apparences des diverses parties d’une flamme; dans la flamme activée par le chalumeau, le point où la chaleur est la plus grande est le centre de la flamme bleue où la combustion est la plus

complète.

La lumière obtenue au moyen du mélange des gaz oxygène et hydrogène dont un jet enflammé échauffe jusqu’à l’incandescence un morceau de chaux donne un exemple d’une source lumineuse due à l’irradiation d’un corps solide autre que le carbone, lequel est placé dans une flamme peu éclairante mais dont la température est très -élevée.

L’appareil représenté fig 10 donne une disposition employée pour atteindre ce but.

A et B sont deux robinets destinés à recevoir des tubes en caoutchouc ; l’un livre passage au gaz oxygène conservé dans un sac en caoutchouc, et qui sort à l’aide Fig. io. d’un poids placé sur le sac,

SOURCES DE LUMIÈRE

l’autre est mis en communication avec un conduit de gaz d’éclairage; les deux gaz sortent par le chalumeau C. Le tube qui se termine en C et dont une section est représentée à côté de l’appareil, est formé de deux parties; l’une centrale, de 5 mill. de diamètre amène l’oxygène; l’autre, annulaire, de 10 mill. de diamètre, conduit le gaz d’éclairage : de sorte que le mélange détonant ne peut se former que près de l’orifice C. Des toiles métalliques sont placées dans les deux tubes de façon à éviter toute explosion à l’intérieur de l’appareil , dans le cas où par des diminutions de pression les gaz viendraient à passer d’un tube dans l’autre par l’orifice C. Ce système de tubes C est mobile et peut tourner ou s’élever de façon à diriger le jet enflammé sur un morceau de chaux ou de magnésie D. . %

Pour opérer, on commence par ouvrir le robinet du gaz d’éclairage , puis ensuite on fait arriver l’oxygène : la flamme est très-peu lumineuse; mais quand elle a échauffé une certaine étendue d’un morceau de chaux ou de magnésie D, placé sur un support latéral, aussitôt la partie frappée par le jet devient éblouissante et éclaire l’espace situé en avant de l’appareil.

Cette source lumineuse est assez riche en rayons jaunes et rouges , et ne renferme pas les rayons les plus réfrangibles bleus et violets aussi abondamment que la lumière au magnésium ou la lumière émise par l’arc voltaïque dont on va parler plus loin. Mais la facilité avec laquelle on manœuvre l’appareil , quand on peut disposer du gaz d’éclairage, fait qu’on l’utilise fréquemment.

J’ai fait quelques déterminations des quantités de lumière données dans l’appareil précédent par un fragment de chaux incandescent comparativement avec la quanti lé de lumière émanée d’une lampe Carcel brûlant 42 gr. d’huife à l’heure, et j’ai obtenu les résultats suivants : en ouvrant au maximum le robinet du gaz hydrogène d’éclairage, le débit était de 3 litres | par minute, soit 210 litres par heure. On a alors chargé le sac de gaz oxygène contenant plus de 100 litres, avec un poids de 40 kilogr, et l’on a ouvert le robinet qui donnait issue au gaz de façon à obtenir le maximum de lumière estimée avec le photomètre représenté fig. 6, page 101; ce photomètre, dans ces conditions, a. montré que cette source lumineuse ne dépassait pas celle de 20 becs Carcel; comme celle-ci vaut de 8 à 9 bougies, en admettant le premier nombre on voit que l’appareil précédent a donné une quantité de lumière pouvant aller au maximum à 160 ou 180 bougies. Cette in-

CHALEUR

tensité peut varier, on le pense bien, avec les dimensions de l’appareil ei le débit des gaz ; elle peut même être beaucoup moindre.

La présence d’une matière solide et fixe autre que la chaux, et qui est produite dans la flamme elle-même au moment de la combustion, peut donner lieu à une vive production de lumière. Tel est le cas de la combustion du phosphore et du zinc dans l’oxygène; tel est aussi surtout le cas de la combustion du magnésium dans Pair et dans l’oxygène. Dans cette dernière circonstance il se forme de la magnésie qui étant un corps solide, opaque et infusible, donne le maximum d’éclat à la flamme; comme en outre la température due à la combustion du métal est très-élevée, la lumière émise est très-blanche.

Pour faire brûler facilement le magnésium, on a disposé des appareils portant le nom de lampes au magnésium , dans lesquels un mouvement d’horlogerie fait avancer un fil de magnésium au fur et à mesure de sa combustion à une de ses extrémités. La disposition de la lampe représentée fig. 11, est due à MM. Grant et Salomon. La lumière est produite par la combustion dans Pair d’un fil ou d’une lamelle de magnésium à l’extrémité du tube P un réflecteur est disposé de façon à renvoyer d’un même côté la lumière émise. Le cylindre P G contient

le mouvement d’horlogerie, qui guidant le fil de magnésium au travers du tube métallique P q le fait avancer en avant du réflecteur; l’extrémité q est sensiblement au foyer de ce réflecteur, de sorte que si le fil est enflammé à cet orifice, tonte la lumière émise dans la combustion du métal est projetée en avant. La clef G sert à

Fig. II.

monter le ressort, et le volant R règle la vitesse par laquelle l’appareil débite le fil; en, a se trouve un bouton faisant arrêt.

Pour mettre l’appareil en mouvement, aussitôt qu’on a enflammé

SOURCES DE LUMIÈRE

avec une allumette ou une bougie l’extrémité q du fil ou de la lame de magnésium, on prend la lampe à la main, on presse avec le doigt sur le bouton a, et tant que cette pression dure le mouvement fonctionne et le fil de magnésium avance à mesure que l’extrémité se consume. Quand on veut faire cesser l’effet lumineux, on arrête le mouvement, et la combustion s’arrête. La magnésie provenant de la combustion du magnésium tombe en avant, et des parcelles voltigent dans l’air; pour éviter cet effet on peut mettre un verre en avant du réflecteur.

Quelquefois on remarque que l’appareil cesse de fonctionner par rupture du fil ; pour éviter cet inconvénient, au lieu d’un fil rond de magnésium, on façonne ce métal en lamelles plates et on en place deux l’une sur l’autre; on peut même avec deux tubes tels que P g , faire avancer deux couples de lames, ce qui augmente l’intensité lumineuse et permet de n’avoir pas d’interruption lors de la rupture d’une lame. M. F. Le Roux, qui a perfectionné cette lampe, a montré qu’on pouvait également y faire brûler un fil de magnésium contenant du zinc.

Les résultats suivants donnent l’intensité de la lumière émise lors de la combustion des fils ou des lames de magnésium dans l’air :

MM. Bunsen et Roscôe (1) ont. trouvé qu’un fil de magnésium dé 0,297 de diamètre, en brûlant, donne autant de lumière que 74 bougies stéariques. En 1 minute on brûle 0m,987 de fil ou 0gl',1204; si l’on cherche quel serait l’effet qui serait produit en une heure, on trouve qu’une combustion de 9gr,760 de métal donnerait pendant ce même temps une lumière continue dont l’intensité serait la même que celle produite par 74 bougies stéariques.

M. Allard a fait à l’administration des phares de Paris plusieurs déterminations du pouvoir éclairant de lampes au magnésium; il a obtenu les résultats suivants, qu’il a eu l’obligeance de me communiquer :

Consommation des fils, en poids.

par minute. par heure.

Lampe à 2 lils. osr,176 10Sr,56

Lampe à 3 fils. 0 ,454 27 ,26

On suppose que le bec Carcel vaut, en nombre rond, 8 bougies; les lampes sont privées de réflecteurs, sans quoi les pouvoirs éclairants

(1) Annal, der physik. etc., Poggendorf, t. 108, p, 266 — 1859. —

Pouvoir éclairant moyen.

22 becs carcel , ou 176 bougies 43 — 244 —

CHALEUR

ne pourraient être comparés par la méthode des ombres et au moyen des indications données plus haut.

Les consommations ont été différentes, et pour comparer ces résultats entre eux, il faut les ramener à ce qu’ils seraient si la combustion d’un même poids de fil avait eu lieu. On trouve alors que si par heure, dans chaque cas, il n’y avait eu que 10 gr. de métal de brûlé, on aurait pour les intensités lumineuses :

Ire expérience 102 bougies.

Lampe à 2 fils 177

Lampe à 3 fils 126

Ces résultats ne s’éloignent pas beaucoup les uns des autres, si l’on remarque que les conditions dans lesquelles la combustion s’est opérée ne sont pas les mêmes. Ils montrent que 10 gr. de fil de magnésium brûlant dans l’air peuvent donner en une heure une lumière soutenue dont l’intensité est équivalente à celle de 100 à 180 bougies stéariques. Si l’on observe qu’une bougie stéarique brûle environ 10 gr. de matière à l’heure, on voit que pour un poids égal de matière consommée, et d’après les dernières évaluations, le magnésium donne environ 150 fois plus de lumière que l’acide stéarique.

Quant au prix de revient de la lumière au magnésium, il varie suivant le prix de fil ; on a d’abord livré ce métal à 1 fr. 20 le gramme ; actuellement on peut l’avoir àO fr. 45. Les rubans plats pèsent 0 gr. 8 par mètre, et dans les lampes il s’en déroule 0 mètre, 33 par minute. Quand la lampe est à deux ou à trois lils, la quantité de métal brûlé est double ou triple. D’après ces données, 10 gr. de magnésium coûteraient 4 fr. 50 : comme la quantité de lumière produite équivaudrait en moyenne à celle de 150 bougies, elle serait donc- la même que celle qui serait donnée pari kil. , 500 d’acide stéarique. Mettant le prix de la bougie à 2 fr. 70 le kil., on voit que le prix de revient de l’unité lumineuse dans la lampe au magnésium n’est pas actuellement beaucoup plus élevé que celui de la lumière donnée par les bougies stéariques.

Il est assez difficile de maintenir pendant longtemps la combustion des fils ou des lames de magnésium avec les appareils analogues au précédent; aussi ne peut-on pas s’en servir pour des actions de quelque durée et dépassant plusieurs minutes. Comme la lumière émise dans la combustion du magnésium renferme en abondance des éléments trèsréfrangibles , elle est éminemment propre pour les effets de phospho-

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reseence et les actions chimiques; on peut donc l’employer pour la photographie dans des endroits obscurs et dans des salles où l’éclairage efficace serait trop coûteux et même ne serait pas possible par tout autre moyen. Sous ce rapport la lampe au magnésium peut rendre de véritables services, quand on veut une vive lumière pendant quelques instants.

Lorsque la combustion de ce métal a lieu dans l’oxygène, l’intensité lumineuse produite est bien plus grande, M. Bunsen (I) a trouvé que dans ces conditions 0 gr., 1 de magnésium brûle avec un éclat comparable à celui de 110 bougies; comme la surface du magnésium incandescent était de 6 à 8 fois plus petite que la surface brillante de la bougie, on peut donc dire que l’intensité de la lumière que dégage le métal incandescent brûlant dans l’oxygène est plus de 500 fois supérieur à celle de la lumière de la bougie.

La lumière de l’arc voltaïque est due à l’irradiation du carbone comme dans les sources provenant de la combustion des matières carbonacées ; mais ici l’élévation de température est due au passage de l’électricité au travers de la vapeur de carbone, ou de l’oxyde de carbone si l’appareil est placé dans l’air. Pour répéter l’expérience de Davy, qui a montré la première fois les effets puissants qu’on pouvait obtenir avec l’électricité, on dispose un appareil comme le représente la figure 24, qui sera donnée plus loin, livre V, et dans lequel deux tiges métalliques terminées par des pointes en charbon passent dans des douilles qui sont séparées au moyen d’un montant isolant en verre. Chacune de ces tiges est en contact avec une des extrémités d’une pile à acide azotique de 40 à 50 éléments. Au moment du contact des deux tiges en charbon , il se produit une très-grande élévation de température, et les pointes de charbon incandescentes donnent par irradiation une lumière d’une vivacité extraordinaire.

Cet arc s’éteint quand la combustion de chaque tige a diminué leur longueur de façon à ce que le courant ne puisse plus passer. Pour rendre l’arc fixe on se sert d’appareils que l’on nomme régulateurs de lumière électrique, et qui ont pour but de faire rapprocher les charbons au fur et à mesure que la combustion dans l’air et le transport du pôle + au pôle — diminue leur longueur. Il y en a de différents genres; l’on représente ci-après, fig. 14 bis , le régulateur automatique imaginé par M. Serrin, et qui est adopté par l’administration des phares. Il se corn-

(1) Ann. de chini. et de physique , 3e série, l. 30, p. 1 1 l.

CHALEUR

pose essentiellement de deux mécanismes; l’un est affecté au rapprochement des charbons, Pautre à leur écart afin que Pappareil se mette en marche de lui-même (1).

Le premier mécanisme est composé des parties suivantes :

la tige B, qui porte le charbon positif c , est taillée en crémaillère C; elle glisse dans la colonne H, qui lui sert de guide, et agit par son poids sur la roue dentée G, sur l’axe de laquelle est fixée une poulie D. Cette poulie en tournant de droite à gauche fait enrouler une cnaîne s, qui passe sur une seconde poulie y et va s’attacher en i à la partie inférieure d’une tige rectangulaire; cette dernière tige en s’élevant fait monter la pièceK. qui supporte le charbon négatif c, en sorte que celui-ci monte à mesure que le charbon positif s’abaisse. Le diamètre de la poulie D est à celui de la roue G dans un rapport correspondant à l’usure de chacun des charbons, de façon à maintenir le point lumineux à une hauteur invariable.

Quand cet appareil sert pour les machines magnéto-électriques , le courant électrique étant alternativement renversé, l’usure des charbons est à peu près la même, et les diamètres dont il est question sont peu différents. En réalité, l’actron des courants d’air autour des charbons fait que le conducteur inferieur s’use un peu plus que le supérieur et cela dans le rapport de 108 à 100; les dimensions des diamètres des poulies doivent être dans ce rapport.

Le second mécanisme, ou système oscillant, constitue la partie carac-

(1) Bulletinde la Société d'encouragement, t. G, 7,8 et 9 ; Comptes rend, de V Acad., t. 50.

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téristique de cet appareil; il se compose d’un parallélogramme articulé aux quatre angles dont l’un des côtés verticaux q est mobile et peut s’abaisser sous l’influence de son propre poids, ou s’élever sous la pression d’un ressort. Une armature en fer doux A et un électro-aimant E en déterminent tous les mouvements.

Voici comment le régulateur fonctionne : les deux charbons étant en contact, si le courant électrique entre parle fil P, il monte suivant HB au charbon positif et de là passe dans le charbon négatif, puis sur la pièce K, et se rend dans le sens des flèches jusqu’à la borne d, mais sans pénétrer dans le reste de l’appareil, toutes les pièces dans lesquelles passent le courant étant isolées par des pièces en ivoire i i i i. De d le courant est conduit par un fil isolé à l’électro-aimant E, d’où il sort pour se rendre à une borne x et de là à la pile par le fil N.

Aussitôt que le courant passe dans l’électro-aimant, l’armature A est soulevée et produit l’écart des charbons, car à celte armature est fixé un cadre de cuivre VS oscillant autour d’un axe horizontal V et lié au système oscillant q. Celui-ci s’abaissant, l’écart se produit, et en même temps la pièce g, terminée par une lame t, s’abaisse ; or celle-ci s’embrayant alors dans les dents d’une roue en rochet r, cette roue s’arrête et avec elle toutes les roues dentées et la crémaillère. Les charbons sont alors fixes, ce qui dure tant que le courant conserve assez d’intensité pour tenir l’armature A soulevée; or, les charbons se brûlant, leur intervalle augmente et l’intensité du courant diminue de sorte que l’armature descend et la roue r désembraye. A ce moment les charbons se rapprochent, mais sans arriver au contact , car le courant électrique reprend aussitôt assez d’intensité pour soulever de nouveau l’armature et arrêter les charbons. Le rapprochement et l’écart sont donc réglés par l’appareil même.

M. J. Duboscq a construit un régulateur photo-électrique, répresenté fig. 11 ter , qui est fréquemment employé dans les expériences d’optique (1). Le mécanisme de ce régulateur a pour fonction de fixer la position de l’arc voltaïque en maintenant les deux charbons à une distance constante et en les rapprochant lorsque, par l’effet de la combustion, leur distance tend à devenir plus grande. Pour cela, un mouvement d’horlogerie placé dans le pied de l’appareil , tend à entraîner les deux

(1) Bulletin de la Société d'encouragement pour V industrie nationale , nouvelle série, t. 1,2, 3. Becquerel, Traité d'électricité en 3 volumes, t. 3, p. 354.

CHALEUR. 117

supports des charbons T et T, soit à l’aide de deux chaînes h et h' , qui s’enroulent autour de deux gorges de poulies comme dans la figure, soit à l’aide de deux crémaillères comme dans une autre disposition de cet appareil.

A la base du régulateur se trouve un électro-aimant autour duquel circule le courant qui doit produire l’arc voltaïque. Cet électro-aimant peut attirer un contact en fer doux K, auquel est attaché un levier coudé PL, pivotant autour d’un axe horizontal et qui peut entraver le mouvement d’hor- * logerie dans sa marche. Si donc l’on fait arriver les charbons au contact et qu’on les éloigne de la quantité nécessaire pour que l’arc brille, le contact étant attiré, le mouvement d’horlogerie ne fonctionne pas et les charbons restant fixes diminuent de longueur par combustion; alors l’intensité du courant venant à diminuer, le contact est soulevé, le mouvement d’horlogerie fonctionne et les charbons se rapprochent jusqu’au moment où le courant reprend assez de force pour attirer de nouveau le contact. Quant aux diamètres des poulies, ils doivent être dans le rapport de l’usure des charbons polaires auxquels ils communiquent leur mouvement.

La lumière électrique obtenue avec l'arc voltaïque a une intensité qui dépend des circonstances de sa production; en effet, elle varie suivant la quantité d’électricité qui passe entre les charbons polaires et la pureté de ces charbons , car l’arc lumineux n’est produit que par le passage de l’électricité par l’intermédiaire des matières portées à l’incandescence ; si donc le charbon n’est pas pur et renferme des silicates ou d’autres corps fusibles et volatils, ces matières étant conductrices et la quantité de chaleur produite dans une portion de circuit étant proportionelle au carré de l’intensité du courant et à la résistance à la conductibilité, l’intensité lumineuse doit diminuer. C’est pour ce motif que, toutes •choses étant égales d’ailleurs, avec des charbons exempts de silicates l’intensité lumineuse de l’arc voltaïque est plus grande.

Quand on se sert de couples ordinaires à acide azotique pour former l’arc voltaïque et que le nombre de couples varie de 50 à 400, en éva-

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1 uant la somme de lumière envoyée sur un écran placé à une certaine distance, on trouve que le pouvoir éclairant de l’arc varie de 400 à 1000 bougies. Quant à la dépense pour produire cette lumière, on peut, si on ne tient compte que des acides et du zinc usés dans la pile, la porter à 3 cent, par élément et par heure, et pour comprendre les frais accessoires, à 5 centimes. Ainsi 100 éléments coûteraient de 3 à 5 fr. à entretenir par heure , et la dépense de la lumière électrique comme équivalent lumineux serait à peu près dans les conditions de l’éclairage à l’huile de colza ordinaire (1).

Mais si l’on emploie les courants magnéto-électriques pour produire l’arc voltaïque, alors le prix de revient s’abaisse beaucoup. Voici les résultats de la comparaison faite à l’administration des phares dans les expériences sur l’emploi de la lumière électrique (2) avec une machine à 4 disques construite par la société l’Alliance et un régulateur de M. Serrin : Chaque disque portant 8 électro-aimants, et par conséquent la machine ayant 32 électro-aimants et 40 aimants permanents, on a trouvé que la machine à vapeur qui la fait tourner use en moyenne 10 kil. de charbon par heure, et que la quantité moyenne de lumière est équivalente à celle de 125 becs Carcel ou 1000 bougies. Avec les lampes à huile à mèches concentriques , utilisées auparavant dans les phares, la consommation pour un phare de premier ordre était environ de 120 gr. à l’heure, donnant 23 becs Carcel ou 184 bougies.

Quant au prix de revient de l’unité de lumière envoyée à l’horizon par les phares éclairés à la lumière électrique, iî se compose non-seulement du prix du charbon brûlé dans le moteur, mais encore des dépenses accessoires, telles que payement des mécaniciens, usure des appareils, etc.

En somme, en 1865, toute dépense comprise, il n’a pas atteint le —

de ce qu’il était autrefois avec l’huile. Si l’on n’a égard qu’à la dépense du charbon dans le moteur, alors ce prix est encore bien moindre.

On a déjà dit antérieurement que les sources lumineuses usitées dans les arts empruntent en général leur lumière à l’irradiation du carbone; tel est le cas des chandelles, bougies, lampes alimentées par les huiles grasses et essentielles diverses, ainsi que l’arc voltaïque formé entre des conducteurs en charbon ; mais avec le chalumeau à gaz oxygène et

(1) Voir Bulletin de la Société d' encouragement pour l'ind ., 2e série, t. 4, p. 530.

(2) Mémoire de M. L. Reynaud sur le balisage et l'éclairage des cotes de France ; Paris, 18Gi, pag. 539 ( Moniteur universel 21 mai 1860).

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hydrogène /ou les appareils comme la lampe au magnésium, d’autres corps que le carbone sont incandescents. On a même utilisé il y a plusieurs années le pouvoir d’irradiation du platine en formant des réseaux avec des fds de ce métal qui étaient portés au rouge blanc à l’aide de la flamme très-peu éclairante du gaz hydrogène provenant de la décomposition de l’eau par le charbon.

Dans les premières flammes, qu’on peut appeler flammes charbonneuses, l’intensité lumineuse et en même temps la quantité de la lumière émise dépendent de la température , car plus la température est élevée, plus il y a proportionnellement de rayons très-réfrangibles et plus la lumière devient blanche; quand la combustion est incomplète et la température basse , la lumière devient rougeâtre. D’après M. Gaudin (1) ces différentes flammes peuvent être classées comme il suit par rapport à leur intensité lumineuse, en dehors de l’arc voltaïque bien entendu :

1° Les huiles essentielles brûlant avec l’oxygène avec production d’une fumée très-dense;

2° Le gaz hydrogène imprégné d’huiles essentielles brûlant avec l’oxygène ;

3° L’alcool, l’éther ou le gaz de houille, mélangé d’huile essentielle, brûlant avec l’oxvgène ;

4° Le gaz hydrogène imprégné d’huile essentielle, et brûlant dans l’oxygène; belle lumière;

5° Le gaz de houille accompagné d’huile essentielle brûlant dans l’air ;

6° Le gaz de houille brûlant dans l’air.

La blancheur de ces flammes suit celle des intensités et est plus grande dans les flammes dont les noms précèdent que dans celles dont les noms suivent.

11 est assez difficile de donner une évaluation de l’intensité lumineuse comparée des différentes sources qui viennent d’être citées , car cette évaluation dans chaque cas dépend d’une foule de circonstances, et ne doit être considérée que relative aux conditions de l’expérience ellemême.

Ainsi, lors de la combustion de l’huile grasse (, huile de colza) dans une lampe Carcel ou modérateur, la quantité de lumière produite n’est pas exactement proportionelle à la quantité d’huile brûlée; l’effet peut dépendre de la hauteur de la mèche, de la position du verre et par

(1) Becquerel, Traité de physique, t. II, p. 110.

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conséquent de la manière dont la combustion se produit. Cependant, cette source lumineuse quand la lampe est dite montée pour brûler à blanc est encore une des plus constantes que l’on puisse avoir.

Dans la combution du gaz l’intensité est bien autrement variable, puisqu’elle dépend non-seulement de la composition du gaz et surtout des matières carbonacées qu’il peut renfermer, mais encore de la disposition du bec, de sa construction, de la rapidité du courant d’air, de la température et de la pression du gaz à sa sortie. On ne peut donc pas donner des résultats même moyens, à moins de spécifier la forme du bec employé ainsi que la composition et la pression du gaz qui brûle.

Les résultats suivants ont été obtenus dans une série d’expériences faites il y a plusieurs années (1). Les premières colonnes du tableau renferment les résultats des expériences; la quatrième colonne, qui indique la consommation relative à l’intensité lumineuse correspondant à une bougie, renferme des nombres théoriques qui servent à estimer la dépense pour une consommation déterminée.

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pouvoir

éclairant.

Consom-

mation

1 heure.

Consommation par heure pour une lumière égale à une bougie stéarique.

Prix de l’équivalent de lumière égal à 100 bougies par heure.