MOYENNE
de a.
Rayons solaires | simplement réfléchis , l’intensité est supposée 1 . |
i Rayons
déjà concentrés , 3,27
Rayons concentrés ,
Id. , rayons plus concentrés , j 73,00
Au foyer de la lentille , 110,02
Moy. 0,5546
PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE
Avec les autres composés d’uranium, on a eu, en moyenne, pour la valeur de a :
* Avec le double phosphate d’urane et de chaux :
Valeur moyenne de a .
Rayons solaires réfléchis ,
intensité 1
— concentrés avec une lentille ,
id. 2,96...
— plus concentrés ,
id. 13,22...
Moyenne. . .
3C le double sulfate d’urane et de potasse :
Valeur moyenne de a.
Rayons solaires réfléchis ,
intensité 1
— avec une lentille ,
id. 2,79...
— plus concentrés ,
id. 9,74 . . .
Moyenne. . .
Avec l’azotate d’urane :
Valeur moyenne de a.
Rayons solaires réfléchis,
intensité 1
— concentrés,
id. 5,97...
— id.
id. 32,12...
Autre série d’expériences :
Rayons solaires réfléchis ,
intensité 1
— concentrés ,
id. 3,06...
— id.
id. 44,55...
Moyenne des deux séries. . . .
Si l’on examine d’abord les résultats obtenus avec le verre d’urane, on voit que dans les cinq séries d’expériences, la première a été faite avec les rayons solaires simplement réfléchis sur le miroir de l’héliostat; l’intensité des rayons solaires incidents est alors représentée par 1. On n’a pu faire qu’un petit nombre de déterminations, car l’intensité lumineuse observée, /, a été assez faible. On a concentré alors suc cessivement avec une. lentille les rayons solaires, et les intensités ont
SOURCES DE LUMIÈRE
été 3,27, 15,00, 73,00, 110,02, par rapport à la première; ces intensités ont été données, dans chaque série d’expériences, par les valeurs de i0 d’après la formule (3), page 277, et une fois que l’on a eu a. le rapport des valeurs trouvées à celle de la première expérience a conduit aux nombres précédents>^ar^ on a vu page 266 que l’intensité des rayons actifs est proportionnelle. à l’intensité des rayons émis.
Les séries d’expériences faites avec les autres substances ont conduit à la même conclusion ; on remarque cependant que tantôt la valeur du coefficient a va en augmentant lorsque l’intensité lumineuse incidente augmente beaucoup, tantôt elle diminue un peu. Cette variation doit provenir, en dehors des erreurs d’observation, de ce que chaque série d’expériences ayant une durée de vingt ou trente minutes au moins, l’intensité lumineuse solaire va en augmentant ou en diminuant, et cela suivant l’heure du jour et l’état de l'atmosphère. En somme, l’on peut admettre que la valeur du rapport a entre le pouvoir émissif et la capacité des corps ne change pas, pour un même corps, quand l’intensité de la lumière excitatrice solaire varie de 1 à 100.
On voit aussi, d’après ce qui précède, que pour les composés d’uranium qui ont sensiblement même nuance les valeurs de a sont bien différentes.
Les expériences suivantes ont été faites en se servant d’alumine (coryndon) que l’on a placée successivement dans des phosphoroscopes à 4 ouvertures ou à 1 ouverture, puis ensuite au moyen d’un rubis bien lumineux par phosphorescence et d’un fragment d’alumine opaque provenant de la calcination de l’acétate d’alumine à une haute température. On ne donne que les valeurs de a , qui sont obtenues comme on l’a indiqué plus haut lorsqu’on a fait usage du verre d’urane.
Alumine, coryndon rougeamorphe, légèrement translucide; la lumière émise est rouge :
Valeur moyenne de a.
Phosphoroscope à 4 ouvertures 0,0774
Id. à 1 ouverture 0,0791
Alumine, coryndon rouge taillé transparent (rubis), lumière rouge.
Phosphoroscope à 4 ouvertures. 0,0792
Alumine opaque précipitée et calcinée, en fragments très-minces, la lumière émise est rouge.
La lumière est concentrée; près du foyer de la lentille. . . 0,0837
PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE
On reconnaît que l’alumine amorphe et préparée aussi pure que possible donne pour la valeur de a un nombre à peu près semblable à celui que présente le coryndon naturel cristallisé, bien que l’intensité de la lumière émise, à égalité d’action excitatrice, soit bien différente dans les diverses expériences. Cette remarque est très-importante; elle montre que la nature du corps exerce seule une influence sur la loi du décroissement de la lumière, et que le rapport du pouvoir émissif à la capacité du corps doit rester constant, de même que la composition de la lumière émise reste constante, comme on le verra dans le chapitre 4 (1). Quant à l’intensité de la lumière que le corps peut émettre dans des conditions déterminées, elle peut varier et dépend de circonstances qui échappent à nos investigations.
Ces divers résultats viennent à l’appui de l’hypothèse sur la déperdition de la lumière faite au commencement de ce paragraphe. Mais, en réalité , on ne peut affirmer que l’exponentielle I =e~at soit l’expression exacte de la loi de déperdition de la lumière en vertu de l’action propre des corps, de même qu’elle ne donne pas exactement le refroidissement de ces mêmes corps, mais on peut la regarder comme une formule empirique rendant suffisamment compte des résultats des expériences , et cela quand l’intensité lumineuse active varie entre 1 et 110 fois celle de la lumière solaire incidente ; car les erreurs du procédé photométrique employé peuvent expliquer les différences entre les nombres calculés et ceux qui sont déduits de l’expérience. D’un autre côté, tous les corps qui sont lumineux dans le phosphoroscope ne présentent pas des effets semblables ; le nombre de ceux qui conduisent à des résultats que l’on peut calculer à l’aide de Eexponentielle citée plus haut doit être assez grand, mais comme l’évaluation des intensités lumineuses exige une certaine intensité de la lumière émise, on n’a pu faire la comparaison qu’au moyen des corps les plus impressionnables. Le tableau qui va être cité plus loin renferme les résultats obtenus avec un certain nombre d’entre eux. On verra, au reste, par la suite quels sont les effets que présentent les corps qui offrent une émission de rayons de différentes réfrangibilités suivant la vitesse du phosphoroscope, comme le diamant, la fluorine, certaines variétés de chaux phosphatée, etc., ou bien qui donnent une émission lumineuse de longue durée , comme les sulfures alcalino-terreux.
(1) Aiyu. de chimie et de physique, 3e série, t. 57, p. 126.
SOURCES DE LUMIÈRE
Les corps dont la persistance des impressions lumineuses est plus petite que celle des substances énoncées dans le tableau indiqué ci-après n’ont pu être examinés. Bien que le phosphoroscope à 10 ouvertures dont on a fait mention page 225, et dont la rapidité de rotation est beaucoup plus grande que celle des autres appareils, ail permis de rendre lumineux quelques corps comme les platino-cyanures de potassium et de calcium, cependant la petite dimension des fragments qui y sont placés et le peu de lumière que l’on peut concentrer sur eux ne m’a pas permis de faire la détermination des intensités lumineuses d’une manière précise.
Si l’on admet que l’exponentielle it — i0e~at représente d’une manière satisfaisante l’intensité lumineuse it après le temps t , on pourrait en conclure approximativement la quantité totale Q de lumière émise par le corps lumineux, quantité qui mesure la somme d’action communiquée au corps par l’agent lumineux. Il faut admettre toutefois que ce corps a une dimension très-petite et que le passage de la lumière, qui a pénétré à une certaine profondeur au travers de la couche superficielle du corps, ne modifie pas son intensité. D’après cette supposition, cette quantité de lumière Q serait donnée par l’intégrale de la différentielle it dt , prise depuis t = o, jusqu’à t =x> : on
aurait donc
W Q —Ja H e-a,dt = i\
c’est-à-dire que cette quantité serait égale au rapport de l’intensité de la lumière émise à l’origine de l’extinction, au coefficient a.
Pour montrer entre quelles limites peuvent varier ces quantités, on a placé dans le tableau suivant, à côté des corps dont les noms se trouvent indiqués , la valeur du coefficient a , puis ensuite celle de i0 que l’on a calculé d’après l’intensité lumineuse déduite delà formule (2), page 275, et d’après la valeur de a .
Il faut remarquer que la valeur de a est indépendante de l’intensité lumineuse d ucorps, et représente, avec toutes les substances renfermées dans le tableau, le rapport du pouvoir émissif à la capacité du corps pour la
lumière, tandis que les valeurs
de i0 et de — = Q ne peuvent être com-
parées qu’entre celles d’une même série , les unités de comparaison
PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE
n’étant pas les mômes. On a donné autant que possible la même épaisseurs aux corps avec lesquels on a opéré.
La première série d’expériences est relative aux corps dont la lumière émise est de teinte verte quoique de nuance un peu différente pour chacuns d’eux La lre colonne renferme le nom du corps impressionnable ; la 2e, la valeur de a; la 3e, l’intensité maximum de la lumière émise au maximum de vitesse de l’appareil , l’intensité donnée par l’azotate d’u-
rane étant supposée égale à 100 ; et la 4e,
la valeur
de —, c’est-à-dire < a
Valeur de a.
Valeur de i.
Valeur de —
Uranile naturelle (peu lumineuse)
Carbure d’hydrogène à teinte des sels d’urane
Double sulfate d’urane et de potasse
Double phosphate d’urane et de chaux
Perchlorure d’uranium et de potassium
Verre d’drane
Azotate d’urane
Double fluorure d’uranium et de potassium. .
Verre (crown ordinaire)
Chaux phosphatée violette
La deuxième série d’expériences est relative aux corps dont la lumière émise est rouge : l’intensité i donnée par l’alumine (rubis transparent) eât supposée égale à 100. L’intensité lumineuse n’est donc pas rapportée à la même unité que dans la série précédente.
Valeur de a
. Valeur de i
. Valeur de —
Topaze jaune transparente '.....
Cl,
Silicate d’alumine (disthène)
Alumine (rubis)
Aluminate de magnésie (spinelle octaèdre). .
La troisième série d’expériences est relative aux corps dont la lumière émise est de couleur rouge orangé. On a essayé de rapporter les intensités lumineuses à celle du rubis, quoique les nuances présentées parles deux corps suivants soient différentes.
SOURCES DE LUMIÈRE
Valeur de a. Valeur de i. Valeur de —
Leucophane 0,01470 0,777 52,857
Carbonate de chaux lumineux orangé (variété
prismatique) 0,00507 6,146 ,1212,228
On reconnaît à l’inspection de ce tableau que le corps qui présente la valeur la plus petite du coefficient a qui ait pu être déterminée au moyen des phosphoroscopes dont j’ai fait usage est le spath d’Islande; elle est a = 0,00507. Certains composés d’uranium donnent un nombre 300 fois plus fort, et des corps organiques , comme le bisulfate de quinine, donnent des valeurs plus élevées que je n’ai pu déterminer avec les appareils dont j’ai fait usage.
On doit attacher plus d’importance à l’examen du coefficient a, qui
ne dépend que de la nature du corps soumis à l’expérience , qu’à celui des quantités «0 et Q, car celles-ci, sont essentiellement variables suivant des circonstances que l’on ne peut souvent apprécier, et la dernière (la quantité Q) est donnée par une expression basée sur dçs suppositions qui n’ont pas été complètement vérifiées par expérience.
La valeur de a est déterminée par rapport à l’unité de temps, qui est ici o",.00I. Si l’unité de temps était 1 seconde, il faudrait multiplier
a par 1000, et diviser par conséquent — ou Q par le même nombre.
On doit remarquer que le temps nécessaire pour qu'un corps soumis à l’insolation arrive au maximum d’effet est sensiblement en raison inverse de a , c’est-à-dire qu’il est sans erreur bien grande propor-
tionnel à — : en effet, bien que l’on ne connaisse pas la loi d’admission
de la lumière par le corps depuis le moment où il devient actif jusqu’à l’instant où son état lumineux est stationnaire, l’intensité lumineuse t, à cetinstant, est proportionnelle à l’intensité I de la lumière excitatrice. Or, si l’on nomme 6 le temps nécessaire pour que cetinstant soit atteint, © étant toujours très-petit et inférieur à une fraction de seconde , on peut supposer que la somme d’action reçue par le corps est proportionnelle d’une part à l’intensité I de la lumière excitatrice , et d’autre part au temps 0 lui-même; et comme I est proportionnel à *, comme on l’a vu, cette somme d’action sera alors proportionnelle au produit 0/. Mais, d’un autre côté, cette somme d’action, étant égale à la quantité de lumière que le corps émet , peut être évaluée approximativement, ainsi
PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE
qu’on l’a vu plus haut, comme proportionnelle à — ; on aura donc :
c’est-à-dire,
k étant un coefficient constant.
D’après les tableaux précédents le nombre a depuis les sels d’urane jusqu’au carbonate de. chaux varie de 1,5 à 0,005, en prenant le mil-
lième de seconde pour unité de temps; on voit donc que— ou 0 variera dans
le rapport de 1 à 300, et s’il ne faut qu’une très-petite fraction de seconde pour que le calcaire atteigne son maximum d’effet quand il est soumis à l’insolation, il ne faudra à plus forte raison qu’un temps 200 à 300 fois plus petit pour les sels d’urane. Pour les platino-cyanures et le bisulfate de quinine , ce temps serait encore moindre. Du reste l’expérience seule , comme on l’a vu dans le § 2 , avait conduit à une conclusion analogue.
§ 6. — Vitesse de déperdition de la lumière quand l’émission lumineuse du corps est de longue durée , c'est-à-dire supérieure à une seconde de temps. Effets présentés par les phosphores artificiels ( sulfures alcalino-terreux) .
Lorsque les matières impressionables présentent une persistance dans l’impression lumineuse pouvant durer plus d’une seconde, et quand les rayons de diverse réfrangibilité qu’elles émettent ont des durées inégales, l’exponentielle citée plus haut ne peut représenter d’une manière satisfaisante les résultats des expériences. Les effets donnés par le diamant, le spath lluor et une variété de phosphate de chaux viennent à l’appui de cette conclusion. Les diamants sont ordinairement jaunes pour une faible vitesse du phosphoroscope , puis en général deviennent bleus par une plus grande vitesse ; j’ai choisi pour les expériences dont on parlera ci-après un diamant en forme de sphère, et appartenant au Muséum d’histoire naturelle ; comme ce diamant devenait presque immédiatement bleu et ne donnait qu’une trace de lumière jaune, je pense que l’effet produit doit se rapporter presque entière-
SOURCES DE LUMIÈRE
ment à l’émission de la lumière bleue. Le spath fluor était de la chlorophane verte, extrêmement lumineuse, et paraissant successivement bleue, orangée, puis verte, suivant la vitesse de l’appareil. Le phosphate de chaux était d’abord vert, puis ensuite orangé.
Les expériences suivantes ont été faites avec ces trois substances.
On rapporte seulement dans le tableau ci-après le temps t qui sépare le moment de l’insolation de l’instant delà vision en millièmes de seconde, l’intensité de la lumière émise /, et le produit it. On a eu d’abord avec le diamant lumineux bleu :
Temps t.
Intensité i.
Valeur de it.
Quant à la valeur de a, qui a été de 0,081 entre la lre et la 2e expérience, elle a conservé la même valeur entre la 2e et la 3e, mais elle est devenue 0,109 entre la 3e et la 4e et 0,490 entre les 2 dernières; ainsi, elle a augmenté beaucoup entre ces limites.
Avec le fluorure de calcium , fluorine verte très-lumineuse, on a eu :
La valeur de «, qui a été de 0,019 entre la lre et devenue 0,112 entre la 2e et la 3e, et 0,453 entre la a rapidement augmenté depuis le commencement Avec la chaux phosphatée jaunâtre de Jumillac
la 2e expérience, est 3e et la 4e; ainsi elle des expériences, on a trouvé :
La valeur de a , qui était 0,015 entre la lre et la 2‘
5 détermination, a été
de0,0G2 entre la 2e et la 3e et 0,204 entre la 3e et la 4e; elle a donc aug-
PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE
mente rapidement entre les limites des déterminations expérimentales.
Ainsi, d’après ces résultats, la valeur de a calculée comme précédemment va en croissant à mesure que le temps diminue , au lieu de rester comprise entre certaines limites peu éloignées, comme avec les substances dont on a parlé dans le §5. On doit conclure de là que la loi énoncée plus haut, et d’après laquelle on aurait
it—i 0e~at,
n’est pas la loi de la déperdition de la lumière de ces corps phosphorescents , à moins que les substances précédentes ne se trouvent dans des conditions exceptionnelles, dues à la diversité des rayons qu’elles émettent simultanément avec des durées inégales. S’il en était ainsi et que l’on pût admettre , pour chaque groupe de rayons qui ont une persistance différente , une expression exponentielle contenant un coefficient d’extinction particulier, la formule qui représenterait les expériences deviendrait fort compliquée; ainsi, avec le diamant, qui donne deux nuances bien tranchées, en supposant que l’intensité soit donnée par la formule
I = i9er^~\-y0e-àt, >
I étant l’intensité lumineuse totale, i0 et y0 les intensités lumineuses pour chaque groupe de rayons quand t=o et de telle sorte quel0= i0-by0, on trouve qu’en faisant «=0,08 et 6=1,07, on rend assez bien compte des intensités lumineuses observées. Mais si les corps offrent des persistances inégales pour un plus grand nombre de groupes de rayons (comme par exemple la chlorophane) , on serait conduit à une somme d’exponentielles dont le calcul serait beaucoup trop compliqué pour permettre de comparer les résultats des expériences.
Il est donc possible que l’existence dans le faisceau de lumière émise dégroupés de rayons qui décroissent d’intensité avec des vitesses différentes soit la cause de ce que les corps dont il est question dans ce paragraphe ne donnent pas des intensités lumineuses qui puissent être représentées par l’expression i0e~ot; mais comme dans la plupart des cas on ne peut distinguer par expérience ces différents groupes, il faut chercher empiriquement si l’on ne pourrait pas lier entre eux d’une autre manière les résultats des observations, sans connaître exactement la loi d’extinction de la lumière émise par ces substances.
SOURCES DE LUMIERE
On va voir plus loin que Ton peut parvenir, entre certaines limites, à lier empiriquement l’intensité lumineuse au temps, en se fondant sur une remarque qui se déduit déjà des' résultats précédents, mais qui sera plus nettement établie plus loin en faisant usage des sulfures alcalino-terreux ; cette remarque est que le produit du temps qui sépare l’insolation de l’instant de la vision, par l’intensité de la lumière émise à cet instant, ne varie que dans des limites peu éloignées, ou bien change régulièrement avec ce temps lui-même. On peut voir dans la dernière colonne des tableaux précédents qu’avec le fluorure de calcium ce produit reste à peu près le même , ce qui montre que la vitesse d’extinction de la lumière , abstraction de la couleur, varie, à très-peu près, enlï*e les limites de l’expérience comme le carré de l’intensité lumineuse; car si ti= c, on a pour cette vitesse
Avec les autres substances , ce produit change, mais seulement dans les limites de 1 à 3.
Si l’on place dans le phosphoroscope des substances dont la persistance des impressions lumineuses est très-grande, comme le sulfure de calcium lumineux vert et le sulfure de calcium lumineux jaune, on ne voit pas l’intensité lumineuse changer sensiblement avec la vitesse de rotation de l’appareil. On a déjà parlé antérieurement de cet effet, offert également par le carbonate de chaux spathique et par d’autres corps; il provient de ce que ces corps exigent un certain temps pour être excités par la lumière, et je pense qu’il doit se présenter toutes les fois que l’émission des rayons, par phosphorescence, se fait dans des conditions régulières et que les rayons émis par le corps ont tous le même coefficient d’extinction. Mais si le corps peut émettre simultanément des rayons d’inégale persistance et qui peuvent être de même réfrangibilité, dans ce cas, même avec une longue persistance, il doit changer d’intensité avec la vitesse du phosphoroscope. On peut citer * comme exemples le sulfure de strontium lumineux vert et même celui lumineux bleu. Pour observer ces effets, il suffit déplacer sur une petite lame de mica, avec un peu de gomme arabique, une couche de ces sulfures réduits en poudre que l’on peut voir alors par transparence dans le phosphoroscope.
Si l’on appelle t le temps qui sépare le moment de l’insolation de Tins-
PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE
tant de la vision en secondes, i l’intensité de la lumière émise, a la valeur du coefficient particulier déterminé comme il a été dit plus haut , on aura pour le sulfure vert de strontium :
Temps t.
Intensité i.
Produit it.
La valeur du coefficient a, qui a été trouvée de 0,0220 entre la lre et la 2° expérience, a été de 0,0806 entre la 2e et la 3e, et 0,1150 entre la 3e et la 4e ; le coefficient a donc augmenté quand le temps t a diminué. Avec le sulfure lumineux violet on a eu :
La valeur du coefficients, qui était de 0,0255 entre la lrc et la 2e expérience, est devenue 0,0421 entre la 2e et la 3e, et 0,0890 entre la 3e et la dernière; ce coefficient a encore augmenté rapidement.
On voit que ces substances se comportent comme donnant pour valeur de a un nombre qui augmente à mesure que le temps diminue.
D’un autre côté, il est facile de montrer qu’avec le premier sulfure on a l’exemple d’un corps qui donne une émission de rayons de durée différente quoique de môme réfrangibilité, etcela suivant la réfrangibilité des rayons excitateurs; il suffit, comme on le dira plus loin chapitre IV, de placer ce sulfure dans le spectre solaire entre les raies prismatiques H et I pour voir se produire une belle lumière verte, alors qu’elle ne persiste pas dans la chambre noire , tandis que si le sulfure est placé entre les raies G et H ou au delà de I, il acquiert une phosphorescence de môme nuance, mais persistante. Ainsi il se produit une émission de rayons de môme nuance, mais de durée inégale, quand le même corps est excité par des rayons de diverse longueur d’onde. Il est possible qu’il se manifeste simultanément des effets analogues lors de l’action de la lumière blanche sur certains corps etque parce fait la loi de l'extinction lumineuse de ces corps se trouve plus compliquée.
SOURCES DE LUMIÈRE
On pourrait peut-être arriver à démontrer s’il en est réellement ainsi, en éclairant successivement un même corps, dans le phosphoroscope , à l’aide des différents rayons du spectre, et en déterminant dans chaque cas la valeur du coefficient a ; c’estun point que je compte éclaircir. Je n’ai fait d’expériences sur ce sujet qu’à l’aide d’un cristal de nitrate d’urane, en plaçant devant le phosphorocospe un verre bleu foncé, ou bien en ne mettant pas d’écran , et j’ai obtenu à l’aide de deux séries d’expériences la même valeur de a; mais il est nécessaire d’opérer avec les diverses parties du spectre.
Il était important de mesurer directement l’intensité de la lumière émise par les différents sulfures alcalino-terreux. Le photomètre fig. 3 ne peut plus servir pour comparer les lueurs émises par les corps très-faiblement lumineux qui sont visibles pendant plusieurs heures dans l’obscurité. Pour pouvoir suivre l’émission de la lumière dans cette circonstance, le procédé le plus précis consiste à fixer, à l’aide de gomme arabique , les substances préalablement réduites en poussière sur un écran en carton de 1 décimètre de hauteur sur 5 de largeur, et à placer cet écran en contact avec une feuille mince de papier blanc de même grandeur et qui peut être éclairée par transparence au moyen d’une source lumineuse mise par derrière. Ces deux surfaces sont placées sur un écran suffisamment grand et noirci de façon que l’observateur, qui se trouve dans une chambre noire, peut juger de l’égalité de leur éclairement. La source lumineuse qui m’a le mieux réussi est une lampe à mèche plate , dont le support ou la boîte est noircie tout autour de la flamme, et qui peut recevoir des verres colorés à la partie antérieure afin de donner à la lumière la même couleur que celle du corps lumineux que l’on étudie. Cette lampe peut glisser sur une poutre de 4 mètres de longueur portant une règle divisée par millimètres, de façon à faire connaître exactement la position de la lampe par rapport à celle de l’écran en papier éclairé par transparence. Au moyen de cette disposition et à l’aide d’écrans convenablement placés, l’opérateur ne reçoit de lumière que celle qui est émise parles deux surfaces, l’une éclairée par. transparence , l’autre par le corps en vertu de son action propre; s’il examine en outre les deux surfaces à l’aide d’un cylindre creux en carton noirci intérieurement, il ne reçoit aucune trace de lumière étrangère pouvant entraver la comparaison des intensités lumineuses.
On peut suivre avec cet appareil, qui donne directement l’intensité
PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE
lumineuse de la matière phosphorescente, la lumière émise par certaines substances impressionnables jusqu’à lh 30m après l’insolation; au delà, les différences ne sont plus mesurables, et cependant on voit encore les matières pendant plus de 36 heures. Au moyen de cette disposition, quand la source lumineuse est à 200 centimètres de l’écran, une variation de 2 centimètres dans sa position donne une différence sensible dans l’intensité lumineuse des deux surfaces comparées; cette variation correspond à une différence 4t.
— — ou--. Si la position de la source varie de 4 centimètres ou bien si ^UU ou
l’on a une variation de—, dans l’intensité lumineuse de l’image éclairée
JdO
par la source, le changement d’intensité des deux images que l’on com-
pare est très-appréciable. Ainsi la fraction — dorme la limite à laquelle
on peut arriver lors de la comparaison des intensités lumineuses et lorsque celles-ci ne sont ni trop vives ni trop faibles.
Quand on fait usage de ce mode d’expérimentation , il faut placer des écrans en verre coloré devant la source lumineuse , ainsi qu’on l’a dit plus haut, afin que les surfaces éclairées aient la même teinte; cela est nécessaire pendant les premières minutes de l’observation des sulfures alcalino-terreux, mais 5 ou 10 minutes après l’insolation, suivant les corps, toute nuance est impossible à apprécier, bien que l’on puisse continuer pendant longtemps à comparer les intensités lumineuses.
Ce dernier résultat est très-curieux à noter, car il semble qu’à mesure que les intensités lumineuses s’affaiblissent , les traces de lumière que l’on perçoit, quelle que soit leur couleur, tournent toutes à la teinte grise.
J’ai opéré successivement avec les principaux sulfures dont le mode de préparation a été donné dans le chapitre Ier. Les deux tableaux rapportés ci-après, comme exemples, renferment dans la première colonne les intensités lumineuses de la surface éclairée et par conséquent du sulfure. Ces intensités sont calculées en supposant qu’elles sont en raison inverse du carré des distances de la lampe à l’écran translucide, celle qui sert de point de départ étant pripe pour unité.
Ces distances sont mesurées sur la poutre portant une règle en cuivre de 4 mètres de longueur et divisée par millimètres. Dans plusieurs expérien-
SOURCES DE LUMIÈRE
ces, ces distances dépassent 4 mètres; maisvoici comment onlesa obtenues : on a mis eh avant de la lampe un écran de verre coloré absorbant la lumière sans changer sa nuance, et l’on a opéré rapidement de façon à avoir successivement deux évaluations de l’intensité lumineuse, l’une avec la lampe sans l’écran de verre, l’autre avec l’écran. Ainsi, dans l’expérience avec le sulfure vert de strontium, dont les résultats sont compris au 2e tableau, après 29m 30s, la distance de la lampe sur la règle divisée était 385e, 70; après avoir mis l’écran absorbant, 30 secondes ensuite, il a fallu rapprocher la lampe jusqu’à 159e, 25; or, d’après l’expérience, comme on connaît, la loi d’extinction pendant ces 30 secondes , on peut calculer la distance réelle à laquelle il aurait fallu placer la lampe pour donner sans absorption la même intensité que la lumière de la substance phosphorescente; cette distance est 389e, 25. Il ne reste plus ensuite qu’à déduire les autres valeurs d’après les nombres qui suivent le nombre 159e, 25, et d’après ce second point de départ l’on peut ainsi plus que doubler les distances que l’on mesure sur la règle divisée et aller jusqu’à 10 mètres pour la distance de la lampe à l’écran.
Quand on opère , on a soin d’éclairer avec la lumière solaire la surface phosphorescente; puis, à différentes reprises, on ferme l’ouverture du volet de la chambre noire par où vient le faisceau de rayons solaires, et l’on voit si au moment de la fermeture la lumière émise est de même intensité que celle de l’écran éclairé par transparence au moyen de la lampe placée plus ou moins près. Quand on a atteint ce point, on ferme tout à fait la chambre noire, puis on détermine de temps à autre à quelle distance il faut placer la lampe pour avoir l’égalité d’illumination des surfaces éclairées. On ne peut, au commencement de l’expérience, avoir une grande exactitude, surtout en raison de la difficulté de rendre la teinte de la lumière artificielle la même que celle de la lumière émise par phosphorescence; mais après la première détermination , les évaluations se font avec exactitude , . comme le prouvent les expériences successives faites avec la même matière. Du reste, après quelques minutes, on peut suivre, même pendant longtemps, la diminution dans l’intensité lumineuse, mais les nuances des lumières émises par les différents corps sont impossibles à distinguer.
A côté de la colonne des intensités se trouvent les temps au moment des observations et le produit de ces deux quantités. Je me bornerai
PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE
à citer quelques-uns des résultats obtenus avec le sulfure de calcium lumineux bleu, et le sulfure de strontium lumineux vert (4).
Avec le sulfure de calcium phosphorescent bleu-vif, on a eu :
Intensité i.
Temps t.
Produit it.
Au delà de 28' 25" ou 4725" les observations ne peuvent plus se continuervu la faiblesse de la lumière émise.
Avec le sulfure de strontium lumineux vert, on a eu :
Intensité i.
Temps t.
Produit it.
chimie et de physique ,
3e série, t. 62.
Intensité i.
Temps t.
Produit it.
Au delà de 80 minutes ou 4780" les teintes sont impossibles à comparer.
On reconnaît à l’inspection de ces tableaux que le produit de l’intensité de la lumière émise par le temps ne varie que dans des limites qui ne sont pas très-écartées; avec le phosphore qui se conserve le plus longtemps lumineux, le sulfure bleu de calcium, ce produit n’augmente pas de plus de J de sa valeur et présente un maximum après un temps de 9m 5". Avec le sulfure de strontium lumineux vert ce produit ne change que dans les limites de 1 à 2, alors que le temps varie de 0 à 4780 secondes. D’autres expériences, dont on ne rapporte pas ici les résultats, ont montré que les sulfures qui s’éteignent plus rapidement, comme le sulfure de calcium lumineux jaune, donnent pour ce produit un nombre qui diminue à mesure que le temps augmente. On a trouvé que les expériences diverses faites avec le même corps ne donnent pas pour le produit it un maximum au bout du même temps ; mais comme l’intensité lumineuse qui sert d’unité varie dans chaque circonstance et dépend du degré d’activité de la substance et de l’intensité de la source qui sert de terme de comparaison, cette différence provenant du point de départ de l’expérience suffit pour expliquer les divers effets que l’on obtient.
On peut conclure de l’ensemble des différents résultats obtenus que lors de l’insolation des substances dont la persistance des impressions lumineuses est de longue durée, la loi de déperdition de la lumière n’est plus la même que celle des corps dont la persistance est courte, et cela très-vraisemblablement en raison de l’émission simultanée de rayons d’inégale durée. Je ne pense pas qu’elle puisse être repré-
sentée simplement d’une manière exacte par une formule ; mais pour avoir une idée de la vitesse avec laquelle l’extinction de la lumière a lieu, on peut supposer qu’entre certaines limites la formule empirique
im(c-hl) = c
peut s’appliquer; alors, d’après cette expression, la vitesse Y de déperdition de la lumière serait :
di im+i
dt me ’
en supposant que l’intensité lumineuse au commencement de l’extinction soit prise pour unité.
Cette vitesse serait donc proportionnelle au rapport de — etàlapuis-
sance m + 1 de l’intensité de la lumière émise. Comme m, d’après les expériences, est compris entre | et 1, w-h 1 se trouve compris entre | et 2, et la vitesse d’extinction ne varierait pas tout à fait comme le carré de l’intensité lumineuse, mais plus vite que proportionnellement à cette intensité. Ce résultat indique que les corps qui ont une persistance de courte durée n’ont que des vitesses de déperdition proportionnelles à l’intensité, tandis que les corps à longue persistance donnent une vitesse d’extinction plus rapide ; on ne peut expliquer la longue durée pendant laquelle ils brillent que parce qu’ils reçoivent de la part de la lumière extérieure une plus grande somme d’action que les corps à persistance de faible durée.
On pourrait indiquer la vitesse de déperdition de la lumière par le tracé graphique de la courbe exprimant les relations qui existent entre le temps et l’intensité lumineuse, et par la recherche de la tangente à cette courbe. Mais la loi de déperdition n’étant pas simple, cette recherche ne m’a pas paru utile.
D’après la formule précédente, la quantité Q totale de lumière émise par le corps serait donnée par l’expression suivante :
SOURCES DE LUMIÈRE
i0 étant l’intensité lumineuse au commencement de l’observation. Mais, en raison des différences existant entre les nombres observés et ceux qui se déduisent du calcul, on ne peut songer à appliquer cette formule.
On a réuni dans le tableau suivant les valeurs de c et de m trouvées avec les sulfures alcalino-terreux, mais seulement à partir du moment où la formule exprime les résultats de l’expérience, c’est-à-dire après quelques minutes d’émission lumineuse.
