CHAPITRE IV

Composition (le la lumière émise par les corps phosphorescents.

§ 1. Appareils employés.

Pour étudier la composition de la lumière émise par les différents corps dont la phosphorescence a une durée plus ou moins longue, j’ai fait généralemént usnge du phosphoroscopedécrit, chapitre n, page 2-49.

PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE

Cet appareil a été disposé de manière à pouvoir faire toutes les observations dont il va être question plus loin.

Il est nécessaire de le placer dans une chambre noire comme l'indique la figure 38 et d’ajuster la partie antérieure AB de la boîte qui

Fig. 38.

porte les disques mobiles dont les ouvertures ne se correspondent pas , sur le fond M d’une caisse en bois MN adaptée au volet, de façon qu’aucune trace de lumière diffuse ne puisse pénétrer jusqu’à l’observateur. D’un autre côté , le faisceau S de lumière solaire , après avoir été réfléchi sur le miroir d’un héliostat, est réfracté par une lentille à court foyer L qui concentre ainsi une assez grande quantité de lumière sur le corps m placé dans l’intérieur du phosphoroscope. La caisse MN est nécessaire pour éliminer toute trace de lumière diffuse qui nuirait aux observations. Telle est la disposition à prendre quand on agit avec la lumière blanche.

Lorsqu’on veut opérer avec des rayons d’une réfrangibilité déterminée , le moyen le plus précis consiste à réfracter un faisceau lumineux à l’aide d’un prisme et à éclairer le phosphoroscope à l’aide des rayons transmis. On peut encore placer sur la route des rayons, avant d’éclairer les corps,' des écrans tels que E, formés par des cuves en glace remplies de liquides colorés , lesquels permettent d’agir seulement avec une portion déterminée du rayonnement solaire. Ainsi, un écran

SOURCES DE LUMIÈRE

obtenu au moyen d’une dissolution de sulfate de cuivre ammoniacal ne laisse passer que la partie la plus réfrangible de la lumière et comprise depuis la raie b du vert, un peu avant F du spectre solaire , jusqu’aux rayons extrêmes violets. Un écran fait avec une dissolution de bichromate de potasse ne laisse passer que le rouge , l’orangé et le commencement du vert, c’est-à-dire depuis A jusqu’à moitié de la distance de D à b. Si on fait usage de chromate jaune de potasse , une grande partie du vert est transmise , et la portion du spectre solaire qui passe a une étendue comprise depuis A jusqu’à J environ de la distance de b à F; un écran de bichlorure de cuivre ne donne que la partie moyenne du spectre, ou le jaune , le vert et le commencement du bleu , c’est-à-dire depuis la moitié de la distance de C à D jusqu’au delà de F à de la distance de F à G.

L’appareil dont j’ai fait usage ne peut donner les effets de persistance d’impression lumineuse au delà de de seconde. Dans la plupart des cas,, cette limite est suffisante; cependant, je dois dire qu’il y a des corps, tels que diverses dissolutions de substances organiques et plusieurs platino-cyanures, dont la durée de persistance est moindre.

Ce phosphoroscope -peut servir non-seulement à l’étude des matières transparentes ou translucides d’une certaine dimension, mais encore à celle des substances opaques; pour opérer avec ces dernières, il faut les réduire en poudre, en faire adhérer avec un peu d’eau une très-légère couche sur une lame de mica ou de quartz , et fixer cette lame au milieu de l’appareil. Le mica, comme le quartz très-limpide, n’ayant pas d’action appréciable , l’effet observé se rapporte à la matière déposée. On peut également placer les matières pulvérulentes entre deux petites lames de mica distantes de J de millimètre environ, et formant une trèspetite cuve ouverte à la partie supérieure.

Lorsque les substances sont lumineuses dans le phosphoroscope , on analyse la lumière émise avec un spectroscope disposé comme il suit : on place à quelque distance un prisme creux rempli de sulfure de carbone D, fixé sur un pied I et de façon que son arête soit verticale; une lunette G , qui se meut circulairement autour du prisme , permet d’étudier les différents éléments de la lumière transmise lorsque le prisme est dans la position du minimum de déviation. Un micromètre situé au foyer de l’oculaire de la lunette G sert à mesurer les intervalles des différentes parties lumineuses des spectres observés. Pour avoir une image prismatique bien nette et dont les éléments soient

CORPS LIHVIINEÜX

oxiv.m p

PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE

suffisamment écartés, il faut que le corps lumineux m soit taillé sous la forme d’un prisme vertical long et étroit ; sans cela , s’il n’a pas une forme régulière, on fixe en C une lentille cylindrique dont l’axe est vertical , et la réfraction en D s’opère comme si les rayons provenaient d’un faisceau lumineux mince et étroit.

Pour comparer les effets lumineux à ceux qui sont produits quand les rayons ultra-violets frappent certains corps, comme le bisulfate de quinine, on place en H une seconde lunette faisant collimateur et en avant de laquelle se trouve un écran muni d’une fente étroite ; on enlève alors le phosphoroscope, on fixe la matière sur l’écran H, et on l’éclaire vivement, soit à l’aide des rayons solaires qui ont traversé une couche d’une dissolution de sulfate de cuivre ammoniacal, soit avec les rayons ultraviolets du spectre solaire. En examinant au moyen de la lunette G, au travers du prisme D, les éléments lumineux transmis, on peut comparer les effets à ceux obtenus dans le phosphoroscope avec les autres corps : on verra plus loin, ainsi qu’on l’a énoncé dans le chapitre m , page 320, que lorsque les corps peuvent être rendus lumineux dans le phosphoroscope, et par l’action des rayons violets, la composition de la lumière émise est la même dans les deux circonstances.

La planche figure 39, qui renferme les images prismatiques obtenues en réfractant les rayons provenant de quelques substances , représente seulement l’effet produit quand ces substances sont excitées à l’aide de la lumière blanche; ce n’est que dans le cours de ce chapitre que l’on indiquera les effets qui résultent de l’influence des rayons simples.

§ 2. Alumine et ses combinaisons.

L’alumine est une des matières les plus curieuses à examiner dans le phosphoroscope , en raison de la netteté et en même temps de la vivacité des effets qu’elle manifeste, et en outre de leur simplicité, car son action est la même, que la matière soit amorphe, fondue ou cristallisée, et ne présente pas plusieurs effets, comme les substances dont on parlera plus loin. D’un autre côté, cette matière entrant dans la composition d’un grand nombre de produits naturels et artificiels dans lesquels elle peut jouer, le rôle d’acide ou de base, on peut suivre les modifications apportées dans son action propre.

Si l’alumine est précipitée d’une dissolution d’un sel d’aluminium, puis desséchée dans le vide pneumatique et par conséquent hydratée ,

SOURCES DE LUMIÈRE

elle émet alors dans le phosphoroscope une lumière verdâtre, quelquefois assez faible, dent l’intensité dépend de son mode de préparation. Si la précipitation a été obtenue avec le chlorure d’aluminium dissous et l’ammoniaque, l’effet est plus marqué qu’en opérant avec les aluns ou le sulfate d’alumine.

Si l’alumine hydratée est calcinée pendant longtemps à une température élevée , elle devient anhydre et donne dans le phosphoroscope une action toute différente; elle est rouge foncé avec une nuance trèsbelle et très-pure , la plus rouge que l’on puisse obtenir avec les matières essayées jusqu’ici. On observe l’effet qu’elle produit en la fixant sur une lame mince de mica, et même en mettant une épaisseur de 1 millimètre d’alumine en poudre entre deux petites lames de cette substance; la translucidité de la matière est suffisante pour que celle-ci paraisse d’un beau rouge pendant l’action des rayons solaires.

Quoique l’alumine hydratée et calcinée à une température suffisamment élevée ait donné les mêmes effets, quelle que fût sa préparation, je dois dire que l’alumine qui provient de la calcination directe de l’acétate d’alumine a paru posséder un pouvoir plus énergique que celle provenant des aluns ou du chlorure; il est nécessaire néanmoins que la durée de l’action calorifique soit suffisante, car sans cela la teinte émise serait plus ou moins verte.

Après'ce mode de préparation, qui donne des effets très-énergiques, je signalerai celui qui consiste à calciner l’alun ammoniacal , à laver le résidu et à calciner vivement une seconde fois la matière; du reste, dans ces diverses circonstances, quand l’alumine est pure, elle offre une émission de lumière dont la composition est toujours la même.

Si l’alumine est fondue ou qu’elle soit cristallisée , les effets ne changent pas, mais sont plus faciles à observer, les matières étant transparentes; ces substances prennent encore dans le phosphoroscope une belle nuance rouge. Dans cet état, les substances mélangées à l’alumine peuvent influer sur l’intensité lumineuse, mais non sur la nature de la lumière émise. Si l’alumine a été fondue avec l’oxyde de chrome et que la masse soit très-légèrement violacée, la lumière émise est beaucoup plus vive. Suivant la température à laquelle le corps a été soumis et peut-être la quantité d’oxyde de chrome contenu, on sait que l’on a des masses d’une nuance rose-violacée (rubis), bleue(saphir) et rougejaunâtre; ces différentes matières sont toutes lumineuses rouge dans

PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE

le phosphoroscope avec la même composition lumineuse que le coryndon artificiel parfaitement blanc.

J’ai essayé comparativement les pierres précieuses naturelles, telles que les coryndons blancs, les saphirs, les rubis, et j’ai observé des effets du même genre. Ces corps sont tous lumineux avec une belle nuance rouge, mais dont l’intensité est différente dans chaque cas , sans que l’on puisse dire d’où provient cette inégalité. En général les rubis ont une action plus vive que les autres coryndons; cependant il y a des rubis qui ont une action plus faible que d’autres : ceux qui ont une teinte rose-lilas sont presque toujours très-lumineux. Les coryndons blancs, les saphirs bleus, conduisent à la même conclusion. Ordinairement les rubis sont assez lumineux pour qu’ils présentent immédiatement cette couleur rouge dans les rayons ultra-violets, et sans qu’il soit nécessaire pour observer cet effet d’avoir recours au phosphoroscope.

La durée de la persistance de l’impression lumineuse avec l’alumine (coryndons, saphirs) est assez étendue lorsque l’intensité de la lumière incidente est grande. En tournant très-lentement la roue du phosphoroscope on voit aussitôt l’effet se produire; quand la roue du phosphoroscope fait un tour en dix secondes, on observe l’émission de lumière avec la plapart des échantillons, c’est-à-dire qu’il y a une persistance plus grande que de seconde. Lorsque le corps est vu après trois ou quatre millièmes de seconde, on arrive au maximum d’intensité, et la lumière n’augmente plus avec une vitesse plus grande de l’appareil. On a déjà parlé de ces effets page 260 et suivantes.

Si l’on transporte successivement le phosphoroscope dans les différentes parties d’un spectre solaire très-intense , on voit le coryndon devenir lumineux depuis l’extrême rouge jusque bien au delà du violet; le maximum d’action a lieu dans le commencement du vert, c’est-à-dire là où se trouve le maximum de lumière du spectre; très-près de ce maximum il y a un décroissement brusque d’intensité, et ensuite dans les rayons bleus, violets et au delà, l’action est moins intense. On voit que l’alumine conduit à ce résultat curieux qu’elle est impressionnée par toute la partie visible du spectre, en donnant lieu à des rayons qui sont toujours sensiblement de la même nuance.

En disposant sur la route des rayons de lumière blanche des écrans différemment colorés, on arrive à la même conclusion; les verres rouges, les écrans jaunes, bleus, laissent également impressionner l’a-

SOURCES DE LUMIÈRE

lumine, et la différence des effets ne paraît provenir, en grande partie, que de la différence dans l’intensité des rayons qui traversent ces écrans, abstraction faite de leur couleur.

Si l’on place l’un devant l’autre deux écrans, l’un en verre rouge, l’autre en verre bleu coloré par le cobalt, on sait que cette réunion ne laisse traverser que les rayons rouges extrêmes, c’est-à-dire la portion du spectre comprise entre les raies du spectre solaire lumineux A et B. Les rubis sont encore actifs à l’aide de cette lumière ainsi tamisée, mais ils le sont très-faiblement; ils émettent des rayons rouges qui traversent également un écran rouge du même genre. On voit donc , dans ce cas, que les rayons émis ont la même réfrangibilité que les rayons actifs et que la matière vibre pour ainsi dire à l’unisson des rayons qui l’impressionnent.

La coloration du rubis jointe à l’effet qui a lieu dans les rayons ultraviolets, fait peut-être supposer que la teinte de ce corps à la lumière du jour pourrait résulter en partie des rayons émis en vertu d’une action propre; je n’avance toutefois cette idée qu’avec une certaine réserve.

La composition de la lumière émise par l’alumine peut être reconnue au moyen de la disposition représentée plus haut fig. 38 en examinant à l’aide de la lunette G l’image du corps m, réfractée à l’aide du prisme D en sulfure de carbone. L’étude des images prismatiques a montré que l’alumine, les rubis, les coryndons, les saphirs, donnent la même composition lumineuse. L’effet produit est représenté planche fig. 39; le n° 1 indique la position des raies du spectre solaire lumineux qui servent de limites pour comparer les réfrangibilités des lumières émises.

On voit que le spectre de la lumière donnée par l’alumine présente quatre parties lumineuses, a, 6, y, 5, dont trois sont très-nettes et caractéristiques 6, y, et o. La première, a, est très-faible et difficile à distinguer. La partie ê rouge est très-brillante, et se trouve tangente à la ligne B du rouge prismatique; elle est moins réfrangible qu’elle, et se x trouve séparée de a par une petite bande obscure. 6 est séparé de y par un certain espace peu lumineux, mais dans lequel se trouvent des raies noires, y est divisé nettement en deux parties, et enfin entre y et S on observe un minimum de lumière.

D’un autre côté, si l’on impressionne l’alumine par les différents rayons du spectre, et qu’on analyse la lumière émise, on trouve toujours la môme composition à cette dernière, pourvu que la partie active

PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE

reste comprise entre l’extrémité violette du spectre et l’orangé; dans le rouge du spectre actif, les parties y et S disparaissent, et dans l’extrême rouge il n’y a plus que a et 6 de visibles.

Il y a jin autre moyen d’étudier la composition de la lumière émise; il consiste à prendre un rubis bien lumineux, età le placer devant lafente verticale de la lunette H que l’on adapte à l’appareil I, fig. 38, page 333; on enlève le phosphoroscope P, et l’on projette simplement sur le corps la lumière solaire tamisée par nn écran de sulfate de cuivre ammoniacal; aussitôt le rubis s’éclaire en rouge, et à l’aide du prisme et de la lunette on étudie la composition de la lumière : cette composition est semblable à celle que nous venons d’indiquer, si ce n’est que la partie & est moins lumineuse qu’en employant le phosphoroscope. Il est facile de déterminer la position des raies du spectre solaire à l’aide du micromètre de la lunette avant l’interposition de l’écran bleu foncé ; on peut alors, quand on fait usage de l’écran, connaître la position des bandes lumineuses a, ê, y, S par rapport aux raies du spectre. Je dois dire qu’en éclairant le rubis à l’aide de la partie ultra-violette du spectre on obtient les mêmes effets. L’analyse optique faite de cette manière indique au milieu de la partie a une ligne noire; entre 6 et y il y a quatre petites lignes noires bien nettes. La bande - obscure qui sépare y en deux parties est la réunion de plusieurs lignes noires que l’on n’a pas indiquées sur là figure , et enfin il y a apparence au moins de deux lignes dans la région S. Du reste, sur la planche fig. 39 on n’a représenté que les bandes lumineuses et les lignes noires les plus caractéristiques.

L’identité de composition lumineuse en opérant avec le phosphoroscope ou avec la lumière ultra-violette est très-remarquable; elle vient confirmer cette proposition, déjà établie antérieurement, que les effets lumineux donnés parle sulfate de quinine, la chlorophylle et étudiés chap. m, page 316, ne sont autres que des effets de phosphorescence de courte durée. On retrouvera plus loin cette identité d’effets avec les sels d’urane et d’autres matières.

On peut employer une autre disposition pour établir la position des parties brillantes et celle des raies noires du spectre de la lumière émise, par rapport auxraies du spectre solaire : on fixe dans le phosphoroscope sur le corps m, fig. 38, un petit fragment de nitrate d’urane; on voit alors dans la lunette G deux spectres superposés; l’un, à la partie inférieure, est celui donné par le corps m; l’autre, au-dessus, est le spectre

du nitrate d’urane représenté n° 14 et formé par des bandes lumineuses bien définies de position. Le micromètre de la lunette indique les/rapports des distances entre ces bandes lumineuses et celles des corps, et l’on peut fixer leur position comme on l’a fait sur la pl. fig. 39.

En somme, comme on le voit, ces différents effets lumineux tiennent donc bien à la nature des molécules d’alumine, et non pas à des substances étrangères mélangées, puisque les coryndons plus ou moins mélangés d’éléments étrangers offrent les mêmes effets que l’alumine pure (I).

11 était important d’étudier les diverses combinaisons de l’alumine, pour observer comment, dans le groupement moléculaire, le caractère particulier de chaque corps se trouve conservé. On a indiqué dans le tableau suivant la teinte des corps vus par diffusion avant d’analyser les effets dans le phosphoroscope, ainsi que la couleur de ces corps vus directement dans l’appareil.

(1) Parmi le très-grand nombre de coryndons et de saphirs que l’on m’a prêtés et que j’ai essayés, il s’est trouvé quelques pierres bleues qui n’ont pas offert de lumière rouge dans le phosphoroscope, mais seulement quelques traces de lumière verdâtre. I.’examen approximatif que j’en ai fait m’a porté à croire que ces minéraux ne sont pas des saphirs ; mais, n’ayant pu les analyser, je ne puis pas présenter une conclusion affirmative dans ce sens, et décider si dans quelques cas des substances étrangères mélangées à l’alumine ne pourraient pas changer la nature de la lumière émise , comme on l’observe lors de l’hydratation de cette matière.

PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE

On reconnaît d’après l’ensemble de ces effets que dans les composés; où l’alumine joue le rôle de base, tels que les sulfate, chlorure, fluorure et même avec l’hydrate d’alumine, on n’observe qu’une émission’ de lumière verdâlre et nullement la couleur rouge caractéristique indiquée précédemment. La combinaison de l’alumine avec la silice se présente sous d’autres conditions, car avec le disthène comme avec l’andalousite, qui sont des silicates d’alumine anhydre , la lumière émise est d’un rouge très-pur; la sillimanite ne donne qu’un effet beaucoup plus faible ; quand le silicate d’alumine est hydraté , cet effet disparaît. La silice semble donc se comporter ici comme un acide ne neutralisant pas tout à fait l’action lumineuse de l’alumine, à moins que ce résultat ne soit dû à ce que la silice ne présente aucun effet lumineux appréciable à nos moyens d’expérimentation.

Avec les aluminates on observe une action du même genre, si ce n’est que la base modifie profondément l’action de l’alumine. Ceux à base de potasse, de soude, sont verdâtres, comme la soude et la potasse; au contraire, celui de magnésie (spinelle) est aussi lumineux rouge que le rubis. Il faut remarquer que dans ce dernier cas l’alumine est combinée avec une base (la magnésie) dont l’affinité pour elle est assez faible, et d’un autre côté que la magnésie elle-même donne une émission de rayons rouges quand elle est placée dans le phosphoroscope. L’aluminate de glucyne naturelle (cymophane) est à peine lumineuse; la cymophane artificielle donne au contraire une faible lueur jaune-orangée.

La plupart des silicates alumineux et alcalins, tels que les feldspaths, ne donnent plus de lumière rouge; le silicate d’alumine anhydre ayant une action très-nette et facile à reconnaître, du moment que les lueurs émises n’offrent plus la teinte rouge, on doit en conclure que dans les combinaisons telles que les feldspaths, l’alumine est probablement combinée avec la soude ou la potasse sous forme d’aluminate, et que la silice se trouve mélangée à ce dernier corps ou combinée avec lui. Du reste, en faisant fondre de l’alumine avec du verre, si la proportion de verre dépasse 8 à 9 dixièmes, on obtient des masses fondues et translucides dans lesquelles on a beaucoup de peine à retrouver l’action caractéristique de l’alumine ; cette dernière forme avec l’alcali que contient le verre de l’aluminate de potasse ou de soude dont la lumière émise est verdâtre, et le mélange de ce corps avec le verre fondu donne lieu à une masse phosphorescente présentant une.

nuance jaune-verdàtre bien différente de la nuance rouge du silicate d’alumine. Cependant le spectre obtenu avec la lumière émise par un verre contenant 8 parties de verre pour 2 d’alumine est presque aussi long que le spectre solaire lumineux, si ce n’est que la partie jaune et verte est moins brillante; à l’extrémité roüge on retrouve deux parties lumineuses qui correspondent aux espaces 6 et y du n° 2 de la fig. 39 relatifs à l’alumine.

Dans les silicates d’alumine où il entre de la chaux et de la baryte, le caractère propre de ces dernières bases se retrouve (couleur jaune ou jaune orangé), et l’effet caractéristique de l’alumine est pour ainsi dire détruit comme dans les feldspaths.

En somme, quatre substances donnent une émission de lumière rouge que l’on pourrait confondre de prime abord : ce sont : 1° l’alumine (coryndon); 2° l’aluminate de magnésie (spinelle); 3° le silicate de magnésie anhydre (disthène, andalousite et sillimanite) ; 4° la topaze. Mais si dans le phosphoroscope l’action paraît la même , l’analyse de la lumière par réfraction suffit, comme on va le voir, pour montrer les différences qui existent entre elles.

Spinelles. — Les spinelles ont en général la même couleur que les rubis , et dans le phosphoroscope l’effet lumineux a la même nuance et la même durée de persistance appréciable, mais la composition de la lumière émise est différente. Tandis que le spectre de l’alumine n° 2 est caractérisé par les trois espaces brillants 6, y et ô très-nets et bien espacés, celui du spinelle paraît former une seule image a, ê, S, n° 3 , traversée par deux bandes noires fortes et nettement arrêtées, et composées elles-mêmes d’une réunion de raies noires placées très-près l’une de l’autre. La partie brillante 6, qui sépare ces* deux bandes, est un peu moins large ebun peu moins réfrangibleque la bande brillante S du spectre de l’alumine : elle est partagée exactement en deux par une raie noire, et cette réunion des deux raies brillantes rouges très-voisines rappelle la réunion des deux raies jaunes qui constituent la raie D de la flamme du sodium. Dans l’image spectrale de l’alumine, la partie 6 est moins réfrangible que la raie B du spectre lumineux , tandis qu’avec le spinelle elle l’est davantage. Si l’on superpose dans le phosphoroscope un coryndon et un spinelle, on voit simultanément les deux spectres représentés n° 2 et 3, et les deux parties brillantes 6 sont très-près l’une de l’autre, mais ne se correspondent pas. Si la lumière émise est intense, on distingue d’autres raies noires : parmi

SOURCES DE LUMIÈRE

celles que l’on voit nettement il y en a deux très-fines dans la partie a, puis cinq dans la partie S : ces dernières sont équidistantes , à l’exception de la deuxième et de la troisième. La traînée lumineuse se prolonge un peu vers D, et donne une trace de lumière jaune verdâtre.

Tel est l’effet obtenu avec les petits spinelles octaèdres ou bien avec les fragments de spinelles cristallisés naturels. J’ai remarqué que des petits spinelles roulés ont donné un spectre moins net, sans indication bien définie des deux raies 6, et quelquefois avec une bande de lumière verte et bleuâtre; je pense que ce dernier effet provient de ce que les corps peuvent renfermer soit de l’eau, soit un alcali. D’un autre côté, si l’aluminate de magnésie a un excès d’alumine, les effets des deux substances se superposent, et les raies peuvent disparaître.

Les spinelles violets, comme les rubis, sont lumineux rouge dans les rayons ultra-violets ; aussi, peut-on placer, comme ces derniers, les cristaux de spinelle devant la fente disposée à l’extrémité de la lunette d’un spectroscope, et en les éclairant .avec la lumière bleue ou violette obtenir un spectre bien net : ce spectre offre les raies et bandes indiquées plus haut.

Si l’on prépare l’aluminate de magnésie par le mélange d’une dissolution d’alun ammoniacal et de sulfate de magnésie dans laquelle on précipite l’alumine et la magnésie par l’ammoniaque, et qu’on élève à la température rouge le précipité, on a une matière qui les a propriétés lumineuses du spinelle.

Disthène. — Le disthène cristallisé, taillé en lamelles, blanc ou bleu, produit le même effet et offre la même composition lumineuse dans

les deux cas. La quantité de lumière émise étant moindre qu’avec les

deux substances précédentes, il est plus difficile d’étudier sa composition; on reconnaît cependant, comme avec le spinelle, un espace lumineux a S, représenté n° A sur la fig. 39, séparé par deux bandes obscures 6, lesquelles partagent le spectre en trois , a, S, S; mais la partie lumineuse S est plus large avec le disthène qu’avec le spinelle et n’est pas située à la même place; elle correspond exactement à la partie lumineuse 6 du coryndon. En outre, les deux espaces noirs apparaissent moins nettement découpés. L’andalousite donne des effets analogues à ceux que produit le disthène, mais avec moins d’intensité ; la sillimanite est encore moins lumineuse, quoiqu’avec la même nuance. Quant à la staurotide, qui est toujours très-colorée et qui contient une grande quantité de fer, elle n’a donné aucune action appréciable.

PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE

Topaze. — Les cristaux de topazes jaunes , roses, blanches du Brésil ou de Sibérie, donnent, comme les substances précédentes , une belle couleur rouge dans le phosphoroscope ; la nuance est beaucoup moins vive qu’avec le rubis et le spinelle et est peut-être un peu moins intense que celle donnée par le disthène. Mais, tandis qu’avec les trois substances précédentes la durée de la persistance de l’impression lumineuse est plus grande que de seconde, avec la topaze la lumière ne commence à être visible qu’en tournant assez rapidement le phosphoroscope, ce qui donne 2 à 3 millièmes de seconde pour limite de la durée au delà de laquelle on n’a plus d’émission lumineuse ; le maximum d’effet est obtenu avec une vitesse qui conduit à observer le corPs roW de seconde après l’action de la lumière. Ainsi, avec ce corps, la durée de la persistance est moindre qu’avec les trois composés précédents. Quant à*la composition de la lumière émise, elle se rapproche beaucoup de celle du disthène, et l’image vue avec un prisme n’a qu’une seule partie visible comprise entre les mêmes limites , mais sans apparence de bandes et de raies, peut-être en raison de la faible intensité lumineuse.

Toutes les topazes qui ont été étudiées n’ont pas présenté l’effet de lumière dont il est question; les topazes cristallisées rouge, rose, jaune plus ou moins pâle, ont donné une émission de lumière rouge, mais les topazes blanches roulées du Brésil n’ont offert aucune action appréciable : ce résultat tient à ce que l’effet est beaucoup trop faible pour être manifeste, ou bien à ce que l’on a désigné sous le nom de topaze roulée un autre minéral que la topaze prismatique proprement dite , ou une substance ayant une composition chimique différente.

L’analogie frappante des effets de la topaze cristallisée et du disthène, et l’observation faite avec le double fluorure d’aluminium et de sodium et avec les sels d’alumine, lesquels montrent que la teinte caractéristique rouge de l’alumine est détruite, conduisent à admettre que l’alumine dans la topaze esta l’état de silicate, et que le fluorure n’intervient pas dans la production des effets lumineux; il résulte de là que le disthène et la topaze, sous le rapport de la lumière émise, paraissent être, des minéraux très-voisins l’un de l’autre.

Les quatre substances dont on vient de parler, l’alumine, le silicate d’alumine, Taluminate de magnésie et la topaze, sont impressionnables entre les mêmes limites de réfrangibilité du spectre, c’est-à-dire depuis l’extrême rouge jusqu’au delà du violet et conduisent aux mêmes

SOURCES DE LUMIÈRE

observations que celles faites avec le coryndon; seulement, avec le spinelle il y a au commencement du bleu du spectre un espace où il semble que la matière soit moins impressionnée qu’en deçà et qu’au delà; il y aurait donc en cet endroit un minimum d’intensité du spectre actif sur le spinelle.

On a vu plus haut que les sels à base d’alumine n’avaient qu’une action assez faible dans le phosphoroscope, et que les aluminates alcalins étaient dans le même cas; on pourrait alors attribuer le peu d’action des silicates alumineux et alcalins à ce que l’alumine , dans ces derniers corps, est à l’état d’aluminate.

Les argiles n’offrent aucune action appréciable; mais quand elles sont fortement calcinées, elles donnent une lumière jaunâtre, peut-être par la présence du verre résultant de la fusion de la silice au moyen de la potasse qui se trouve ordinairement dans les argiles. Tel est l’effet produit en particulier avec la porcelaine qui donne une teinte jaune dans le phosphoroscope.

Il y a encore deux minéraux alumineux que l’on doit citer, et qui ne donnent aucun effet : ce sont la tourmaline et l’axinite (silico-b’o rates d’aluminé), dont la composition est, comme on le sait, fort compliquée ; le dernier corps surtout est à signaler, car il renferme une assez forte proportion d’alumine et de chaux.

§ 8. Diamant.

Le carbone à l’état de diamant est doué d’une action remarquable; cet effet tient évidemment à la constitution moléculaire de ce corps, puisque le charbon ordinaire ne jouit pas des mêmes propriétés.

Si l’on expose à l’action des rayons solaires des diamants naturels ou des diamants taillés, et qu’on vienne à les présenter à l’observateur dans une chambre noire, un très-grand nombre de ces diamants (en général moitié) paraissent phosphorescents, et tous ceux que j’ai examinés offrent une émission de lumière jaune plus ou moins vive , quoiqu’en général très-faible, mais assez persistante, puisqu’elle peut durer plus d’une heure. Cependant, les diamants qui ne présentent pas d’effets par ce mode d’action peuvent devenir actifs quand on fait usage de la lumière des décharges électriques excitées très-près de ces corps, comme on l’a dit plus haut, page 326. Après la cessation des décharges , ils offrent une faible lumière jaunâtre qui n’est pas sensible

PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE

sous l’influence solaire, en raison de l’intensité moindre de la lumière active; en opérant ainsi je n’ai pas trouvé de diamants taillés ou non qui n’aient présenté des effets lumineux, les uns étant plus actifs que les autres, sans reconnaître les motifs de cette différence.

Lorsqu’on place les diamants dans la partie ultra-violette du spectre solaire, ou bien lorsqu’on les examine à l’aide des décharges électriques excitées dans l’air raréfié , un certain nombre d’entre eux s’illuminent avec une teinte bleue analogue à celle que produit le sulfate de quinine, d’autres ne semblent pas donner d’action appréciable. Les diamants qui offrent cet effet particulier sont en général ceux qui sont les plus lumineux jaune après l’action du rayonnement et comme on vient de le voir plus haut. L’arrangement moléculaire qui donne lieu à l’émission de la lumière bleue dans un certain nombre de diamants est telle, que ceux-ci vus à la lumière diffuse ont une légère teinte bleuâtre, et dans un diamant que j’ai eu entre les mains l’effet était si 'énergique, que la teinte générale du corps à la lumière du jour était bleue clair.

Si l’on place ces diamants dans le phosphoroscope, et qu’on les éclaire vivement au moyen des rayons solaires, on observe les effets suivants : en général, par un mouvement lent des disques de l’appareil, ils deviennent lumineux avec une teinte jaune légèrement orangée; tous ceux qui sont moyennement phosphorescents conservent cette teinte jaune, quelle que soit la vitesse du phosphoroscope, et même quand les disques font 400 révolutions par seconde , c’est-à-dire lorsque le temps qui sépare le moment où l’on voit le corps de l’instant où il est frappé par la lumière blanche est environ | millième de seconde.

Les diamants bien lumineux ne sont jaunes-orangés que par une faible vitesse des disques du phosphoroscope , et la lumière change avec la vitesse de rotation de façon à passer à une teinte bleu clair en présentant des nuances violacées intermédiaires. Parmi ceux-ci , quelques-uns n’offrent jamais qu’une lumière violacée, quelle que soit la vitesse des disques jusqu’à la limite que l’on a pu atteindre, peut-être parce que les rayons jaunes et bleus, émis en même temps, ont à peu près la même intensité et que l’on observe la teinte composée résultant de leur réunion; d’autres diamants sont d’abord jaunes, mais deviennent complètement bleu clair en imprimant une certaine vitesse à l’appareil, de sorte que l’intensité de la lumière bleue est bien supérieure à celle de la lumière jaune. Parmi ces derniers, j’en ai vu

SOURCES DE LUMIÈRE

qui sont jaune orangé quand on tourne lentement le phosphoroscope , puis qui deviennent bleuâtres quand la vitesse du disque est de cent tours par seconde, et dont la teinte est tout à fait bleue lorsque cette vitesse est double. Ainsi, dans ce cas la durée de la persistance de la lumière bleue paraît inférieure à de seconde, et elle n’est pas appréciable après ou 3^; la lumière jaune, au contraire, peut se prolonger pendant plusieurs minutes. Du reste, on ne peut préciser la durée exacte de la persistance lumineuse , car, d’après ce qui a été dit antérieurement, la limite jusqu’à laquelle s’étendent les effets perceptibles dépend de l’intensité des rayons actifs.

On ne peut prévoir a priori quels sont les diamants qui offrent ce curieux changement de teinte dans le phosphoroscope suivant la vitesse de l’appareil, car la durée de la persistance de la lumière bleue est très-variable. Je citerai entre autres les résultats suivants : Deux diamants taillés faisant partie d’une parure étaient à peu près aussi lumineux l’un que l’autre après les avoir exposés à la lumière solaire avant de les transporter dans la chambre noire ; ils étaient également bleus dans la partie ultra-violette du spectre, et cependant placés dans le phosphoroscope l’un est resté jaune orangé, quelle que soit la vitesse de cet appareil , et l’autre est devenu bleu clair comme ceux dont j’ai parlé plus haut; la durée de la persistance de la lumière bleue est donc différente avec chacun d’eux. D’un autre côté, un diamant translucide appartenant au Muséum d’histoire naturelle et formé par une agglomération de petits cristaux disposés en tous sens, diamant qui est légèrement bleuâtre au jour et très-lumineux bleu dans les rayons ultra-violets, est devenu presque immédiatement bleu dans le phophoroscope. Avec une vitesse supérieure à celle qui donne £ ou £ de seconde à la persistance de l’impression lumineuse, on a distingué à peine une teinte verdâtre suffisante néanmoins pour montrer l’émission d’une faible quantité de lumière jaune ; mais aussitôt que l’appareil a tourné un peu plus rapidement, et pour une durée de persistance inférieure à { de seconde , le cristal est devenu bleu, et son maximum d’action a paru atteint vers de seconde.

On voit, d’après cela, que le diamant présente deux effets lumineux bien tranchés : d’abord une lumière jaune-orangée plus ou moins vive que l’on observe avec tous les échantillons essayés, et qui semble tenir à la constitution moléculaire du corps; cette lumière a une intensité

PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE

et une persistance plus ou moins grandes, en vertu d’une cause qui n’est pas encore connue; en second lieu, une lumière bleue dont l’intensité peut être très-vive, dont la persistance est également variable, et qui est en général d’une durée ne dépassant pas £ ou \ de seconde. Comme ce second effet lumineux ne se manifeste pas avec tous les diamants et peut même manquer complètement, ce qui n’a pas lieu pour la lumière jaune, on est porté à croire qu’il dépend d’un état physique particulier qui n’est pas essentiel à la constitution du corps.

Ces effets lumineux ne résultent pas d’une émission de rayons simples, et les teintes jaunes et bleues sont des teintes composées par la la réunion de rayons différemment réfrangibles. L’analyse de la lumière par réfraction met ce fait en évidence : si un diamant est assez fortement lumineux jaune, et qu’on tourne lentement le phophoroscope, on voit une image aê (n° 5 de la planche fig. 39), sans apparence de lignes noires, et qui correspond à la partie la moins réfrangible du spectre depuis le rouge orangé C jusqu’au milieu du vert. Quand on augmente la vitesse de rotation, celte partie du spectre ne change pas, mais une seconde trace lumineuse yS s’ajoute à la première; elle est verdâtre d’un côté, puis tourne au violet de l’autre. Le spectre total, qui est assez étendu, se compose alors de aêyS avec un minimum d’intensité au milieu du vert près de F, à un tiers environ de la distance FD. Ces deux parties aê, yô ont des intensités comparatives bien différentes suivant les échantillons essayés ; si le diamant ne présente pas de teinte bleue pour une certaine vitesse du phosphoroscope, la seconde partie du spectre y§ n’est pas appréciable.

On reconnaît encore au moyen de l’analyse de la lumière émise que lorsque la lumière bleue se produit , l'intensité lumineuse totale ne fait qu’augmenter et la lumière jaune primitive existe toujours. Ces résultats montrent donc que des vibrations de vitesse différente n’ayant pas la même persistance peuvent exister simultanément dans le même corps sans se nuire, et ne se manifestent pas successivement après l’action lumineuse incidente. Ce résultat pouvait être prévu : car si l’on réfléchit au jeu de l’appareil, on doit comprendre que les vibrations excitées dans le corps subsistent même sous l’action de la lumière incidente , et dès lors, du moment que l’on fait tourner l’appareil de plus en 'plus vite, ce sont les vibrations dont la persistance est la plus longue qui doivent se présenter d’abord; les autres n’apparaissent que successivement, mais doivent exister en même temps que les premières.

SOURCES DE LUMIÈRE

Les effets précédents ont été obtenus en éclairant les diamants avec la lumière blanche; il est important d’examiner comment ils se modifient en se servant de rayons d’une réfrangibilité parfaitement déterminée. Les résultats ont alors moins de netteté, car cette substance est loin d’être aussi lumineuse que les matières dont il sera question dans les paragraphes suivants; néanmoins, on a pu constater d’abord, en éclairant successivement les diamants placés au milieu du phophoroscope par les différents rayons d’un spectre solaire d’une petite étendue et très-intense , que les limites des rayons actifs étaient différentes pour chacun d’eux* Les diamants lumineux jaune et ceux jaune et bleu sont impressionnables depuis D ou E environ, c’est-à-dire depuis le jaune prismatique jusqu’au delà du violet; ceux qui sont faiblement jaunes et fortement bleus ont présenté une limite du côté des rayons les moins réfrangibles qui n’est pas aussi rapprochée du rouge; elle a paru être voisine de F. En faisant tourner lentement ou rapidement l’appareil, l’effet jaune-orangé a été sensible dans toute l’étendue de la partie active sur les diamants examinés, tandis que l’effet bleu n’a été manifeste que depuis la raie F du bleu, jusque dans les rayons ultra-violets.

Supposons donc qu’un diamant capable de présenter le changement de nuance de l’orangé au bleu soit fixé dans le phosphoroscope et qu’on promène 'l’appareil dans le spectre solaire en pénétrant par le violet et en marchant du côté du rouge; on trouve alors qu’avec le maximum de vitesse de l’appareil le diamant est bleu dans le violet et le bleu, puis que sa nuance change et passe au jaune, et plus loin tourne à l’orangé à mesure que l’on s’approche de l’orangé du spectre solaire.

On peut manifester d’une autre manière l’action des rayons de diverse réfrangibilité : il suffit, comme on l’a dit à propos de l’alumine, de placer sur la route des rayons solaires qui éclairent le corps m (fig. 38, page 333), des écrans E formés avec les liquides cités page 336 ; l’écran contenant une dissolution de chromate jaune de potasse ne donne au diamant que la coloration orangée jaune; l’écran bleu, au contraire, lui donne les deux nuances à peu près comme la lumière blanche.

On voit d’après cela que non-seulement le diamant rendu actif émet des rayons différemment colorés dont la persistance est inégale, mais encore que ces rayons peuvent être excités par différentes parties du rayonnement lumineux : ces rayons peuvent être produits tous sous l’influence des rayons les plus réfrangibles, mais à mesure que la ré-

PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE

frangibilité des rayons actifs diminue, la quantité de rayons donnés par le corps diminue en même temps que sa couleur change , de sorte que la longueur d’onde de la lumière émise n’est pas plus petite, mais se trouve au moins égale et en général plus grande que celle de la lumière incidente. Cela ne veut pas dire que la limite de l’action du spectre soit donnée par la couleur de la lumière la moins réfrangible qui soit émise , c’est-à-dire qu’un corps donnant de la lumière ou se trouve de l’orangé doive être excité par l’orangé du spectre, car les rayons verts, bleus, etc., peuvent exciter des rayons orangés dont la longueur d’onde est plus grande; mais on doit conclure de ce qui précède que si les rayons orangés sont actifs , ils ne pourront donner tout au plus que de l’orangé et du rouge, et non pas du vert ou du bleu.

Ces conclusions résultent des études entreprises avec les différentes substances examinées dans le phophoroscope, et sont plus faciles à déduire des résultats obtenus avec des corps tels que l’hydrate de potasse et le fluorure de calcium, comme on le verra plus loin, que de ceux présentés par le diamant.

On doit remarquer encore que les deux principales teintes de la lumière émise par le diamant sous l’influence de la lumière blanche paraissent être complémentaires. Il est vrai que ces teintes résultent du mélange de diverses lumières, et qu’il n’est pas certain, d’après ce qui vient d’être dit, qu’il n’y ait que deux limites à la persistance des différents rayons; comme cette observation s’applique également à des corps tels que le carbonate et le silicate de chaux, il est possible qu’elle ne soit pas accidentelle et qu’elle tienne à la cause en vertu de laquelle ces phénomènes ont lieu, cause quin’est pas encore bien connue.

§ 4. Composés à base de calcium.

Les composés de calcium sont intéressants à étudier en raison de l’intensité des effets qu’ils présentent et parce que la chaux semble donner à la plupart d’entre eux la faculté d’émettre de préférence des rayons jaunes et orangés. La chaux est par elle-même assez fortement lumineuse ; dans les conditions ordinaires elle ne donne pas d’effets bien sensibles , mais en la calcinant dans un fourneau à vent elle acquiert une certaine translucidité , et devient lumineuse jaune orangé dans le phosphoroscope. La lumière qu’elle émet, quoique peu vive , peut être

SOURCES DE LUMIÈRE

analysée avec un prisme; on reconnaît alors qu’elle a une réfrangibilité comprise entre les raies C et E du spectre solaire ; elle contient donc en abondance les rayons orangés et jaunes et le commencement du vert, mais sans apparence de bandes noires séparant les espaces lumineux, comme avec l’alumine et quelques-unes des combinaisons de cette substance.

Si l’on examine les différents sels de chaux , on trouve que la plupart d’entre eux sont lumineux; tels sont le nitrate, l’oxalate , etc., qui donnent une lumière verdâtre de peu d’intensité; quant au sulfate, surtout le sulfate hydraté (gypse), il ne présente qu’un effet à peine appréciable. Certaines combinaisons de chaux, naturelles ou artificielles, sont douées d’une action énergique; tels sont le carbonate , le phosphate et le fluorure de calcium ; nous allons passer successivement en revue ces différentes combinaisons, afin de montrer dans cette classe de corps combien peuvent varier les effets observés.

Carbonate de chaux. — On a vu que le spath d’Islande est orangé dans le phosphoroscope, et cela avec une persistance qui ne se prolonge pas en général au delà de | seconde; l’intensité de la lumière émise est très-variable, puisque certains échantillons ont une action assez forte , tandis que d’autres donnent un effet plus faible. Il est probable que ces différences tiennent à un état physique du corps, et non pas à la présence de matières étrangères; car en préparant artificiellement du carbonate de chaux on peut obtenir des effets analogues à ceux que donne le spath d’Islande.

Le carbonate de chaux peut donner lieu à une seconde action, c’està-dire présenter une émission de rayons bleus plus ou moins verdâtres, sans que l’on puisse prévoir les causes de ces divers effets. Tl y a des cristaux de spath qui ne présentent que la teinte orangée, d’autres qui sont lumineux avec cette teinte, et qui deviennent ensuite bleuâtres quand l’appareil s’arrête; on peut alors voir le corps pendant quelque temps dans l’obscurité. La craie blanche offre un exemple d’un calcaire donnant les deux actions; l’arragonite, comme on le verra, ne donne qu’une émission de rayons bleus-verdâtres.

La lumière électrique provenant des décharges excitées entre les conducteurs d’un appareil d’induction peut servir à reconnaître l’émission des différents rayons orangés et bleus : il suffit de placer sur la petite tablette d’un excitateur, le fragment sur lequel on opère, et de faire éclater les décharges très-près de sa surface. En tenant les yeux

PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE

fermés pendant l’action des décharges,, et en ne les ouvrant qu’à l’instant où cesse le passage de l’électricité, on peut observer les effets dus à la persistance des impressions reçues par le corps, et môme l’émission des rayons orangés si l’on opère convenablement.

L’analyse de la lumière émise montre, au reste, que bien qu’un certain nombre de rayons lumineux soient émis par le carbonate de chaux, et que la teinte observée dans le phosphoroscope résulte d’un mélange de rayons , cependant la teinte dominante doit peu varier; en effet , en examinant au travers d’un prisme en sulfure de carbone , un cristal de spath d’Islande ou un fragment de carbonate de chaux bien lumineux orangé, on reconnaît que les limites de la lumière émise sont les mêmes qu’avec la chaux, et sont d’une part la raie C du rouge orangé (voir le n° 6 de la planche fig. 39), d’autre part une partie du spectre très-voisine de D dans le commencement du vert. La teinte de l’image aë est donc. presque toute orangée, passant un peu au rouge en a et au vert en ê ; quand on examine le spath sans employer le prisme, la nuance est sensiblement celle de la partie CD du spectre solaire.

Si le corps placé dans le phosphoroscope est un cristal d’arragonite, on observe une longue trace lumineuse yS ( n° 7 de lamême planche), se terminant insensiblement en D et se prolongeant entre F etG, mais comprenant comme parties les plus vives le vert et le bleu; la nuance dominante decetteimage, d’une intensité faible d’ailleurs, estdonc le bleu verdâtre. Si , au lieu de spath d’Islande ou d’arragonite , on place dans le phosphoroscope un cristal de carbonate de chaux semblable à ceux dont il va être question plus loin et donnant les deux effets lumineux, on voit simultanément les deux images aê, yS9 mais chacune avec des intensités variables, suivant les corps, l’un ou l’autre effet pouvant manquer.

Il était important de rechercher dans quelles circonstances ces deux effets peuvent se présenter simultanément ou séparément : j’ai observé que les cristaux rhomboédriques de spath d’Islande présentent en général la teinte orangée , mais que quelques-uns deviennent bleus et verdâtres; l’arragonite, comme on l’a vu, donne la même lumière bleue-verdâtre sans trace d’orangé. La forme cristalline des deux substances est différente, mais en élevant la température de l’arragonite, elle se divise, diminue de densité (au lieu 2,94, la densité devient 2,71 ), et bien qu’on admette qu’elle est transformée en petits cristaux

SOURCES DE LUMIÈRE

spathiques, la poussière conserve toujours la propriété de donner la teinte bleue caractéristique sans lumière orangée.

L’arragonite renferme souvent du carbonate de strontiane, et l’on aurait pu penser que ce dernier corps venant modifier l’effet du carbonate de chaux, l’état moléculaire différent ne serait pas la seule cause de ces deux actions lumineuses observées. Pour répondre à cette objection, j’ai d’abord examiné un très-grand nombre de cristaux naturels, soit rhomboédriques, soit des nombreuses variétés dérivant du rhomboèdre primitif, pensant que les causes qui ont donné lieu aux différences dans la cristallisation auraient pu modifier l’état moléculaire en vertu duquel l’émission de la lumière a lieu. Malgré la multiplicité des formes secondaires , on peut ramener celles-ci aux trois formes dominantes suivantes :

1° La forme rbomboédrique comprenant les rhomboèdres aplatis ou équiaxes, et les rhomboèdres'inverses;

2° La forme prismatique;

3° La forme métastatique et ses modifications.

L’expérience a prouvé que , parmi les rhomboèdres , les équiaxes offrent les teintes orangées les plus vives, et que certains d’entre eux présentent ce phénomène lumineux d’une manière, très-brillante. Les rhomboèdres ordinaires ont une action analogue, mais en général moins vive; on observe toujours la teinte orangée dans le phosphoroscope , et la persistance ne paraît pas supérieure à \ ou J de seconde ; quelquefois, cependant, en exposant ces derniers corps à l’action de la lumière solaire et en les rentrant dans l’obscurité, on a une émission un peu prolongée des rayons bleus verdâtres, mais de faible intensité.

Avec les rhomboèdres inverses , au contraire , la teinte lumineuse orangée est faible et même peut manquer, tandis que la lumière bleue est plus intense et en général domine le premier effet. Ainsi, le carbonate de chaux en rhomboèdres inverses transparents provenant du Chili n’a donné qu’une émission de lumière bleue comme l’arragonite , et à peine s’il y avait trace d’orangé. Avec le calcaire quartzifère cristallisé qui se trouve empâté dans le sable deFontainebleau, le môme effet se produit ; mais des cristaux rhomboédriques inverses trouvés dans une géode de la même formation géologique ont offert une émission de rayons des deuxréfrangibilités orangées et bleues, et même en tournant la roue du phosphoroscope avec une certaine vitesse, chaque cristal parais-

PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE

sait de diverses nuances dans plusieurs directions et présentait des effets de dichroïsme.

Les cristaux prismatiques de carbonate de chaux ont offert principalement la couleur orangée, avec plus ou moins de vivacité, et les cristaux de forme métastatique ont donné simultanément les deux effets avec une intensité à peu près égale.

D’après ces résultats, l’action dans le phosphoroscope ne dépend pas uniquement de la nature chimique du corps, puisque la chaux carbonatéenese comporte pas comme l’alumine et ne donne pas toujours le même effet; on voit que si un certain nombre de cristaux decarbonate de chaux présentent la nuance orangée, d’autres, comme les rhomboèdres inverses, peuvent ne pas donner cette nuance. D’un autre côté, l’arragonite ne produit que de la lumière vert-bleuâtre, et doit être placée, au point de vue de la lumière émise dans le phosphoroscope , à côté de ces rhomboèdres. Mais si l’arrangement moléculaire est cause de la différence des effets produits, il n’est pas probable que cette différence tienne uniquement à la forme cristalline; car il peut se faire que les modifications physiques qui ont existé au moment où les cristaux se sont formés et qui ont produit les formes différentes, aient été cause d’un arrangement moléculaire spécial d’où sont résultés les effets que l’on observe.

Je dois faire remarquer qu’en parlant des teintes orangées ou vertes bleuâtres , je n’ai entendu indiquer que les teintes observées directement dans le phosphoroscope , la lumière émise résultant d'un mélange de rayons de diverses couleurs dont les intensités sont variables ; cependant , il faut observer que les teintes bleues obtenues avec les différents spaths indiqués plus haut sont moins vertes que celles données par l’arragonite et en particulier par l’arragonite de Vertaison. Il suffit, pour le vérifier, de placer dans le phosphoroscope en les superposant, un cristal inverse ne donnant que du bleu et un fragment d’arragonite; on voit alors ces deux corps s’éclairer simultanément, mais en présentant des teintes un peu différentes.

Il était important de reconnaître si avec le carbonate de chaux obtenu par double précipitation et ne contenant pas de matières étrangères, on trouverait tes mêmes effets que ceux donnés par les cristaux naturels; les résultats obtenus ont vérifié ces prévisions. Pour avoir du carbonate aussi pur que possible, on a pris des cristaux transparents de spath d’Islande ne donnant que de la lumière orangée dans le phosphoros-

SOURCES DE LUMIÈRE

cope , et après les avoir transformés en nitrate ou en chlorure, on a formé de nouveau du carbonate que l’on a précipité à l’aide du carbonate' de soude ou du carbonate d’ammoniaque.

Si la préparation est faite en transformant le spath en nitrate ou en chlorure, l’effet ne paraît pas dépendre de la nature de l’acide, mais plutôt de celle du carbonate alcalin qui donne lieu au carbonate de chaux et de la température à laquelle la double décomposition se produit. Lorsque la précipitation est faite à 100 degrés, le carbonate de chaux obtenu ne donne que la teinte bleue persistante et n’offre à peine et môme point de teinte orangée ; mais cependant avec le carbonate d’ammoniaque cette teinte bleue est plus vive que lorsque l’on emploie le sous-carbonate de soude pour opérer la double décomposition. Si la température à laquelle la réaction qui donne le' précipité est de plus en plus basse, on distingue les deux effets lumineux décrits plus haut, et lorsque cette température est de 15 degrés environ, une lame de mica recouverte d’un peu de poussière de ce carbonate de chaux paraît jaune-orangée ou bleuâtre dans le phosphoroscope , suivant que l’on place sur la route des rayons lumineux actifs, comme on le verra plus loin, un écran jaune, ou bien un écran bleu-violet. J’ai dit plus haut que la nature de l’acide avait peu d’influence sur le pouvoir lumineux du carbonate précipité ; cependant, en précipitant le carbonate au moyen d’une dissolution de chlorure de calcium , la lumière jauneorangée est plus vive qu’en opérant avec le nitrate.

On voit donc qu’avec du carbonate de chaux pur précipité on peut observer l’un ou l’autre des deux effets lumineux; il est possible, toutefois, qu’à 100 degrés le précipité amorphe soit de l’arragonite ; mais comme à 15 ou à 0 degrés il n’en est pas ainsi, puisque le spath primitif ne donne que la teinte orangée, et que le carbonate formé de nouveau donne les deux teintes, il faut donc que l’état moléculaire seul du carbonate lui donne le pouvoir de présenter tel ou tel effet.

On a fait usage également des sels de chaux parfaitement purs, obtenus au moyen du spath transparent et de divers acides , et les dissolutions neutres ou rendues alcalines ont été placées sous une cloche, reposant sur un plateau en verre; à côté, se trouvait une capsule renfermant des cristaux de carbonate d’ammoniaque, de sorte que la vapeur de ce corps précipitait peu à peu du carbonate de chaux des dissolutions. La plupart de ces dépôts cristallins, lavés et séchés, ont

PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE

présenté les deux effets lumineux au phosphoroscope , et les dissolutions de chlorure ont donné des teintes orangées plus intenses que les autres. Cependant , en faisant dissoudre du chlorure de sodium à saturation dans une dissolution de chlorure de calcium pur, le précipité de carbonate obtenu n’a offert que la teinte bleue. On sait en effet que les sels renfermés dans le dissolvant peuvent influer sur la forme du corps qui cristallise ; ils peuvent donc influer aussi sur leur état physique, et cet exemple vient montrer que dans ce cas l’état moléculaire est analogue à celui des rhomboèdres inverses de carbonate de chaux ainsi qu’à celui de l’arragonite.

J’ai fait dissoudre différents carbonates de chaux (spath d’Islande transparent, craie, nacre de perle) dans de l’eau renfermant de l’acide carbonique, et les dissolutions de bicarbonates exposées à l’air ont laissé déposer des petits cristaux de chaux carbonatée qui , dans le cas du spath, avaient au microscope la forme spathique ; les autres ont donné des formes difficiles à déterminer, mais se rapprochant des formes métastatiques.

Il est probable, d’après ces expériences, que les deux effets lumineux présentés par le carbonate de chaux, même très-pur, ne tiennent pas à des mélanges de matières étrangères, et ne dépendent pas uniquement de la forme cristalline, puisqu’une même forme peut présenter des effets différents; ils dépendent donc d’un état moléculaire que l’analyse optique seule a permis jusqu’ici de reconnaître.

Ces deux genres d’effets sont analogues à ceux que présente le diamant; mais si avec ce dernier corps ils peuvent être étudiés séparément par une vitesse différente du phosphoroscope, avec le carbonate de chaux la durée de la persistance des effets bleus et rouges étant plus grande, ce n’est qu’en arrêtant tout à coup la roue de l’appareil qu’on pourrait les distinguer. Cependant, l’analyse par réfraction et, comme on va le voir, l’action des rayons de diverses réfrangibilités suffisent pour permettre l’observation de cette double action lumineuse,

Si , au lieu d’éclairer les fragments de carbonate de chaux à l’aide de la lumière blanche , on agit avec les différents rayons du spectre solaire, on observe des effets analogues à ceux qui ont été décrits à l’occasion du diamant, mais avec plus d’intensité, en raison de la plus grande vivacité de la lumière émise. Les fragments de spath d’Islande seulement orangés sont lumineux depuis l’orangé du spectre ,

SOURCES DE LUMIÈRE

c’est-à-dire depuis une limite comprise entre C et D avec le maximum d’action vers D Jusqu’en H à l’extrême violet, où l’effet est encore appréciable. Si la matière offre les deux effets lumineux orangé et bleuverdâtre,, lorsque les rayons actifs correspondent au milieu du spectre vers F, la nuance émise par le corps devient bleuâtre , et depuis cette partie du spectre jusqu’au violet la teinte bleue l’emporte; cependant l’analyse de la lumière par réfraction montre que dans la lumière émise par l’influence des rayons bleus il y a encore de l’orangé. Si le cristal étudié est de l’arragonite, on trouve que ce corps n’est impressionnable que par le bleu, le violet et les rayons ultra-violets du spectre. On* observe donc ici un effet semblable à celui dont on a parlé page 315, et si l’on promène le corps placé dans le phospboroscope depuis le violet prismatique jusqu’au rouge, la teinte du carbonate de chau& varie du bleu (quand il donne cet effet) jusqu’à l’orangé, les rayons émis n’ayant pas une réfrangibilité plus grande que celle des rayons actifs; seulement, comme avec le diamant, les nuances que l’on peut obtenir avec le carbonate de chaux ne sont que des nuances orangées ou du bleues plus ou moins vertes. On peut aussi, en se servant d’un écran de chromate jaune de potasse et d’un écran bleu formé par le sulfate de cuivre ammoniacal, rendre lumineux un cristal de spath métastatique ou de carbonate de chaux présentant les deux effets , et donner successivement à la même substance le pouvoir d’émettre une lumière orangée ou bleue-verdâtre avec la même vitesse du disque du phosphoroscope.

L’action exercée par le carbonate de chaux et les modifications qu’elle peut éprouver permettront d’étudier l’état moléculaire de ce corps dans le test des coquilles et dans différentes roches calcaires, .et on peut espérer que l’on aura quelques indications sur les conditions physiques qui ont existé lors de la formation du carbonate de chaux dans ces divers corps. Du reste , l’emploi du phospboroscope pourra être utilisé dans un grand nombre de circonstances comme servant à indiquer non-seulement la nature de certaines substances, mais encore leur état moléculaire.

Fluorure de calcium. — Le fluorure de calcium devient lumineux dans le phosphoroscope , en présentant des changements de nuances plus nombreux que le carbonate de chaux et que le diamant. Dans le tableau suivant on a résumé les effets produits avec divers échantillons de spath-fluor, d’abord en les éclairant avec la lumière des dé-

PHOSPHORESCENCE PAR LA LUMIÈRE

charges électriques, comme il a été dit page 55, puis ensuite en les exposant dans le phosphoroscope à l’action de la lumière solaire, et enfin en les plaçant dans les rayons ultra-violets sans faire usage de l’appareil.

Les expériences ont été faites avec différents échantillons de cristaux de spath-fluor, qui seront désignés par les numéros suivants :

Le n° 1 spath-fluor blanc très-limpide.

Le n° 2 spath-fluor jaune en cristaux cubiques.

Le n° 3 spath-fluor vert-bleuâtre.

Le n° 4 chlorophane verte très-lumineuse par élévation de température.

Le n° 5 spath-fluor bleu clair.

Le n° 6 spath-fluor violet.

Le n° 7 id.

Les fragments de ces corps ont été placés d’abord sur la tablette d’un excitateur universel, et l’on a examiné, après le passage d’une forte décharge électrique excitée près de leur surface, quelle était la couleur de la lumière émise ; cette lumière correspond donc à une persistance plus grande qu’une demi-seconde. On les a étudiés ensuite dans le phosphoroscope à l’aide de la lumière solaire concentrée avec une lentille. On a eu :