CHAPITRE ni

Réfrangibilité «les rayons actifs ; spectres pliosphorogénîques. Action de la lumière électrique et (les lumières artificielles*

§ t . Action des rayons de diverse réfrangibilité sur les substances phosphorescentes à la température ordinaire.

Sulfures phosphorescents.

L’action des rayons de diverse réfrangibilité sur les substances phosphorescentes donne lieu à des effets très-remarquables. On reconnaît d’abord que les différentes parties du spectre solaire ne

produisent pas- des actions égales sur les substances impression-

nables, et qu’il n’y a aucun rapport entre la couleur des rayons actifs et celle de la lumière émise. Pour vérifier ce fait, il suffit de prendre un fragment d’une matière très-phosphorescente, de le promener dans l’étendue d’un spectre très-concentré produit dans une chambre noire, puis d’examiner dans chacune de ses positions l’action lumineuse qui suit celle du rayonnement. On voit alors que ce fragment s’illumine dans les rayons les plus réfrangibles ou dans les rayons violets, qui sont les rayons les plus actifs, et qu’il brille suivant sa couleur propre; ainsi le sulfure de calcium orangé donne une lumière orangée, le sulfure vert .donne une teinte verte, etc.... Les recherches faites dans le siècle dernier, et dont on a parlé dans le livre Ier, page 26, ont mis ce fait en évidence. Il y a plus, une partie du rayonnement lumineux détruit la phosphorescence produite, comme on l’a déjà indiqué pages 32 et 144, ou, en d’autres termes, détruit la modification acquise

PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE

dans la partie la plus réfrangible du spectre. Cet effet, comme je l’ai démontré et ainsi qu’on le verra plus loin, se manifeste depuis le bleu jusqu’au delà du rouge, c’est-à-dire dans la plus grande étendue de la partie visible de l’image prismatique et même au-delà (1).

Le mode d’expérimentation précédent ne peut permettre une détermination exacte des parties où les effets de lumière se produisent; je je me suis servi alors d’un procédé qui est principalement applicable aux sulfures : il consiste à réduire en poudre fine les substances phosphorescentes et à faire tomber cette poudre à l’aide d’un tamis de soie sur un carton enduit d’une très-légère couche de gomme arabique. Au bout de peu de temps la matière est sèche, et l’on a une surface homogène qui est phosphorescente, et qui peut servir aux expériences sur les actions du spectre ; elle conserve môme pendant longtemps cette propriété, car la gomme qui entoure le sulfure empêche ce dernier de s’altérer à l’air humide. . Le sulfure vert de strontium, particulièrement, se conserve ainsi pendant plusieurs années; les sulfures de barium et de calcium s’altèrent plus vite; quant au sulfure de zinc (blende hexagonale), il ne peut subir aucune altération. Cette surface n’est pas aussi lumineuse que les substances en masse ; cela tient à l’état de division des parties : mais en ayant soin d’opérer après que l’on est resté quelque temps dans l’obscurité, les effets lumineux sont suffisamment nets.

Pour agir avec un spectre lumineux, il faut que celui-ci ait une intensité suffisante pour permettre de bien apprécier les différents effets produits. On reçoit alors un faisceau de rayons solaires sur le miroir d’un héliostat, et on l’introduit dans l’intérieur de la chambre obscure par une ouverture de 1 à 2 millimètres de largeur sur 4 à 5 centimètres de hauteur; ce faisceau étant reçu sur un prisme de flint blanc dans la position du minimum de déviation , une lentille de 40 centimètres de foyer est placée de façon à donner un petit spectre

très-concentré et très-lumineux, mais présentant nettement les raies

noires; on peut avoir ainsi un spectre de 5 à 6 millimètres de largeur sur 4 à 5 centimètres de longueur, depuis la raie A du rouge jusqu’à la double raie H de l’extrême violet. C’est avec un spectre de cette étendue que l’on a opéré quand les substances ne sont pas très-phospho-

(1) Constitution du spectre solaire , Biblioth. univ. de Genève, 3e série, t. 40, p. 341 (1842). — Ann. de chimie et de physique, 3e série, t.9, p. 314 ( 1843). — Ann. de chimie et de physique , 3e série, t. 22, p. 244 (1848). — Archives du muséum de Paris , 1839.

SOURCES DE LUMIÈRE

rescentes; quand elles sont vivement impressionnables, on peut agrandir le spectre et opérer avec une image prismatique de 8 à 10 centimètres de longueur sur 1 centimètre de largeur.

Le mode d’expérimentation est très-simple : l’observateur, qui s’est tenu à l’obscurité depuis un quart d’heure ou vingt minutes, ouvre ou ferme lui-même l’ouverture du volet de la chambre noire; il faut qu’il soit placé de façon à ce que, ayant tenu les yeux fermés pendant que le spectre a agi durant l’espace de quelques secondes sur une surface enduite de matière phosphorescente, il examine la surface immédiatement après avoir fermé l’ouverture du volet : il voit alors quelles sont les parties qui sont devenues lumineuses après l’action du spectre. S’il veut connaître les espaces lumineux et leur position par rapport aux raies, il marque avec un crayon leurs limites, la position du maximum, etc., puis à la fin de l’expérience il trace également sur le papier la position des raies du spectre lumineux.

D’après ce mode d’expérimentation, on reconnaît trois genres d’effets produits sur les surfaces ainsi enduites de matières lumineuses, et pour bien étudier ces effets il faut opérer avec des sulfures de calcium, de strontium ou de barium lumineux verts, et préparés avec les carbonates de ces métaux, comme on l’a dit plus haut.

1°. On observe après l’action du rayonnement que certaines parties sont devenues lumineuses avec une nuance qui est la nuance propre émise par la substance phosphorescente; mais, ainsi qu’on le verra plus loin, les parties du spectre dans lesquelles les effets sont observés varient en général avec les substances, et ne dépassent guère la raie F du bleu en remontant vers le rouge. Ces effets, qui vont en diminuant à mesure que l’on s’éloigne du moment où l’action du rayonnement a eu lieu, et qui durent plusieurs minutes pour certaines matières et plusieurs heures au moins pour d’autres, sont les effets de phosphorescence proprement dits.

2°. Si l’on impressionne à la lumière diffuse ou solaire toute la surface et que l’on vienne à y projeter rapidement un spectre très-intense, au bout de plusieurs secondes en fermant l’ouverture du volet et en examinant la surface, on trouve qu’elle est restée lumineuse, excepté à l’.endroit frappé par le spectre, et que dans les parties les plus réfrangibles, où le rayonnement excite la phosphorescence, l’intensité delà lumière émise a augmenté; mais depuis cette dernière partie jusque bien au delà du rouge , et dans toute la région frappée par les rayons

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les moins réfrangibles, la surface est devenue complètement obscure. Cet effet prouve que cette partie du spectre détruit la phosphorescence. Mais cette destruction, comme je l’ai montré (1), ne se produit pas eu rendant immédiatement obscure la matière phosphorescente, et si l’on fait usage de substances éminemment lumineuses, que l’on opère rapidement et que le spectre n’agisse que pendant une fraction de seconde ou même une seconde, toute la partie frappée parle spectre depuis l’extrême rouge jusqu’au delà du violet paraît lumineuse ; ce n’est donc qu’en prolongeant l’action du spectre pendant plusieurs secondes que la partie la moins réfrangible est devenue obscure. Ce fait n’a pu être observé avec les matières faiblement phosphorescentes, mais l’analogie d’effets porte à croire que l’action a lieu également sur ces corps aussi bien que sur les phosphores très-impressionnables.

Ces résultats prouvent que des rayons qui détruisent la phosphorescence agissent à la manière de la chaleur ainsi qu’on l’a vu, livre III, p. 52, et font rendre aux corps lumineux pendant un espace de temps de courte durée toute la somme de lumière qu’ils auraient émise plus lentement dans l’obscurité.

3°. Un troisième genre d’effets a lieu lors de l’action du spectre sur les matières phosphorescentes, et principalement sur les sulfures de strontium, de barium et de calcium. Je l’ai observé il y a plus de vingt ans , et voici comment il se trouve rapporté dans l’un des premiers mémoires faits sur ce sujet, en 1843 : «Un fait que j’ai souvent observé dans le cours de ces expériences, c’est que lorsque le spectre solaire frappe une substance telle que Je sulfure de calcium phosphorescent, pendant son action le papier sur lequel est déposée cette substance paraît lumineux non-seulement de A en H, mais encore jusqu’en P, de sorte qu’on peut voir' toutes les raies du spectre de A en P dessinées par projection (2). »

J’ai attribué ce phénomène à un effet de phosphorescence à l’époque où je l’observai; depuis, il avait été nommé effet de fluorescence et rapporté par M. Stockes à un changement dans la vitesse de vibration des rayons lumineux très-réfrangibles après que ces derniers ont frappé la surface des corps (3). Ce physicien a observé ces effets avec des , corps qui ne donnent pas de phosphorescence quand on

(1) Ann. de chim. et de physique, 3e série, t. 22, p. 344.

(2) Ann. de chim. etdephys., 3e série, t. 9, p. 320 (1843).

(3) Ann. de chimie et de physique, t. 38, p. 491.

cpère par les procédés ordinaires, et parmi lesquels on peut citer, comme on le sait, le bisulfate de quinine, le verre d’urane, une dissolution alcoolique de chlorophylle, etc. Nous verrons dans le paragraphe suivant que les matières qui présentent ces effets ne sont que des substances phosphorescentes vivement lumineuses dans les premiers instants qui suivent l’action de la lumière ou bien à l’instant où celle-ci agit.

Un fait qui vient à l’appui de cette explication, c’est qu’avec les différentes matières phosphorescentes le phénomène dont il s’agit donne une lumière de même nuance que la phosphorescence de longue persistance.

Les expériences de M. Stockes ont montré que ces effets lumineux produits par l’action des rayons de diverse réfrangibilité sur les corps, comme le bi-sulfate de quinine, le verre d’urane, etc.., donnent toujours lieu à une émission de lumière de moindre réfrangibilité, ou d’une plus grande longueur d’ondulation que les rayons actifs. Mais c’est ce qui résulte également des effets de phosphorescence ordinaire, sauf lorsque l’on observe les actions des rayons les moins réfrangibles comprises dans le 2me genre d’effets cités page 300; en effet, dans les rayons rouges, par exemple, on observe une émission de lumière de la nuance de celle qui est donnée par la matière lumineuse, verte ou bleue, et par conséquent d’une réfrangibilité plus grande. D’un autre côté, lors de l’action du spectre sur le sulfure de calcium, qui luit avec une teinte bleu violacé, la phosphorescence donne une lumière de même nuance que la partie active du spectre, et la matière offre l’exemple remarquable d’une substance impressionnable dont les vibrations sont pour ainsi dire à l’unisson des vibrations qui l’influencent.

En général la lumière émise par un sulfure phophorescent est d’une seule teinte, quelle que soit la réfrangibilité des rayons actifs et la couleur de la lumière émise, et, sauf quelques exceptions, ne correspond pas à celle de ces derniers; cependant j’ai trouvé trois préparations qui font exception à cette règle, et qui offrent deux teintes différentes suivant la partie du spectre qui les impressionne :

1°. Le sulfure de barium, obtenu lors de la réduction du sulfate de baryte par le noir de fumée, et phosphorescent jaune orangé, est lumineux jaune par l’action des rayons situés depuis H jusqu’en P; mais lorsque cette même substance est influencée par les rayons violets et bleu-indigo de F en H, la teinte émise par la même matière est plus rougeâtre.

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2°. Le sulfure de calcium lumineux rouge-orangé provenant de la calcination des coquilles d’huîtres, et qui donne une lumière rouge lorsqu’il est impressionné depuis le bleu F jusque bien au delà du violet en O, présente une trace de nuance verte quand la partie active du spectre est comprise entre O et P. Avec ce corps, on aurait pu attribuer l’effet produit à un mélange de deux sulfures phosphorescents, mais les teintes présentées par la substance précédente et par celle qui suit ne peuvent être attribuées à une action de ce genre.

3°. La matière obtenue dans la réaction du sulfure de potassium sur les coquilles d’huîtres calcinées et sur la chaux dans certaines circonstances ( voir page. 226) est lumineuse violette indigo dans la partie du spectre qui présente la même teinte; mais au delà du violet la couleur émise est bleue. J’insiste sur ce fait, car avec cette substance les vibrations sont à l’unisson de celles des parties actives de la lumière, ce qui n’a pas lieu ordinairement puisqu’en général les vibrations des corps phosphorescents ïont moins rapides ou ont une longueur d’onde plus grande que celle des rayons actifs.

Actuellement, examinons quels sont les effets obtenus quand on opère successivement avec les différentes préparations de sulfures décrites dans le chapitre 1er et prises comme types. Le mode d’expérimentation ayant été indiqué , on n’yjreviendra pas ; je ferai remarquer seulement que les effets des rayons agissant pour détruire la phosphorescence n’ont été étudiés qu’avec les matières les plus lumineuses, et que dans les figures qui sont représentées ci-contre l’on a admis la même limite extrême du côté du rouge pour tous les composés. Cela n’est peut-être pas rigoureusement exact; mais puisque les trois sulfures de strontium, de barium et de calcium les plus lumineux ont présenté cet effet ainsi que le sulfure de zinc, il est permis de supposer qu’il a également lieu dans la plupart des cas. Si l’on veut reconnaître nettement cette action des rayons , que l’on pourrait nommer rayons négatifs, il suffit, après l’action du spectre, d’élever la température du carton ou de la surface enduite de matière phosphorescente, et la partie sur laquelle la destruction de la phosphorescence a eu lieu reste obscure, alors que tout autour la surface devient lumineuse par la chaleur. Dans le livre IV, page 144, à propos de l’analyse de la lumière, on a déjà parlé de ces effets.

La Planche figure 32, annexée à cet ouvrage, donne la limite des effets de production et de destruction de la phosphorescence sur les sulfures al-