DE LA DOUBLE RÉFRACTION

.^3^. JLorsqu'jqp rayon ^ lumière traverse un corps diaphane cristallisé dont la forme primitfyj^ n'est fii un culpje, comme le sel coqamun^ ni ffif ocyi^ifdrp réguli^, cpmme le diamant^ il y jéprouy^ç juae modification singulière. Même sous uj^ ^nciidence normale à 1^ surface d'entrée, il ^'v fii\i^ eif deux : Fyn cgf'on appelle le rayon or^inqirfj parce qu'il suit les lois comitiunes de la .r^frijSipt^on,cQA^tiQuesa route m %«© droite, puis- ,que 1^ rjéfractioQ est ^ulle ^oys l'incidence normale; ^'aujtre, ait rajron extraordinaire^ prend une ^oyle géQér;|lemefU différente, et sort du cristal parallèle ap premier, si les faces d'incidence et d'éaiei|reQce sont parallèles. Si l'on fait tomber un rayon solaire sur le cristal, et qu'oi^ reçoive les rayons ëmergepts sur un carton blanc, on a deux images rondes du soleil, ^n b ^ en n. Si le cristal est posé jsur un Iftpû^r, on aperçoit en do^^lf l'inai^e d'un point noir.

Cristaux bir^ finngcats*

404 PHYSIQUE BN ACTION.

d'une lettre, d'un trait quelconque; et tout objet regardé de près ou de loin à travers le cristal biréfringent est vu double. Pour un même cristal, l'angle des deux rayons est toujours le même, de sorte que la séparation des deux images est plus ou moins tranchée, suivant que le cristal est plus ou moins épais, ce qui est aisé à comprendre en considérant la figure. On étudie ces phénomènes sur le spath d'Islande ou carbonate de chaux rhomboïdal à faces lozanges, qu'on trouve en beaux cristaux de plusieurs centimètres d'épaisseur.

539. Pour comprendre les phénomènes assez variés de la double réfraction, il faut bien s'entendre sur le sens de certaines expressions qui jouent un grand rôle dans l'exposé de ces phénomènes. Il y a dans le cristal biréfringent simple trois directions suivant lesquelles ils se modifient. Ce sont: i® Y axe du cristal^ la section principale et la section perpendiculaire. L'axe est une ligne suivant laquelle seule un rayon traverse le cristal sans se diviser; dans le spath d'Islande, cette ligne se trouve être la diagonale qui joint les deux angles obtus formés par trois angles plans égaux. Mais toute droite menée à travers le cristal parallèlement à Taxe, jouit exactement de la même propriété, de sorte qu'il y a en fait une infinité d'axes, et que ce mot désigne, non une position, mais une direction déterminée. La section principale est un plan passant par l'axe et perpendiculaire à la face quelconque par laquelle entre la lumière. II

GHIPITKË XL. 405

résuite de là qu'il y a autant de sections principales que d'axes, et que ce mot désigne un plan de direction déterminée. Enfin, la section perpendiculaire est celle d'un plan quelconque perpendiculaire à la direction des axes ; il y en a également une infinité, et néanmoins celte direction est suffisamment définie.

540. Lorsqu'on place un rhomboïde de spath sur un papier où sont tracés des points *et des lignes, on aperçoit, en général, deux images séparées de chaque point ; et, si l'on fait tourner le cristal sur lui-même, on verra l'une des deux images tourner autour de l'autre. Or, on constate : 1® que les deux rayons sont contenus dans le plan de la section principale^ passant par le point d'incidence; i^ que le rayon ordinaire est seul contenu dans le plan d'incidence ; le rayon extraordinaire s'en écarte, et les choses se passent comme si l'axe exerçait sur ce rayon une action répulsive. Quand le cristal tourne, la section principale tourne avec lui : voilà pourquoi le rayon extraordinaire contenu dans ce plan tourne luimême avec l'image qu'il donne; ce qui fournit un moyen simple de distinguer les deux images entre elles. L'image ordinaire reste fixe ; dans le spath d'Islande elle est d'ailleurs celle qui parait la plus rapprochée.

11 est à remarquer que les deux images sont d'intensité égale, de sorte que la lumière incidente s'est également partagée entre les deux rayons.

40è PHTSIQtrÉ EN ICtïON.

Si l'on t^lilë dahî^ fé cristal Une placjiié dôrit les faces parallèles soient pérrpëttdiculâifë^ à Vnte; âfi rajon incident normal à cei faces traverse Id pla^ que sans se di\>iser; ceci rësulte de là défitiitioil même de Faxe. Sous une infcîdetîcfe èi>Hc(tlé^ îl y a tifurcation ; inâis lès âèui râyoni sont t&tlé ^ deux dans le plan d'incidence , et letit iliiglé i^^ë toujours le même, quelle que s5ît là plositioti du rayon incident autour de la iibrmàlé ; iinsi îl y à symétrie complète dans les phénomènes qtti se produisent autour de Taxe.

tin rayon qui pénètre suivant la sefetion principale , se bifurque; mais dàtis ce cas, outre (}ùè le rayon ordinaire suit les deiix lois de la réfraction , le rayoti extraordinaire obéit à l'une des (ièux, en restant dans le plan d'iflcîdéhcè et de réfraction où rèsië le premier; et ce Jilàti ëit précîsénièrit celui de la section principale. En dehors de ckte section, le rayon extraordinaire n'est jamais dans le plan d'incidence.

64Î. Enfin, un rayon qui pénètre par une ^ëctioii perpendiculaire, se bifurqué encore; niais dàii^ ce cas, le rayon extraordinaire lui-même suit les deux lois de la réfraction. Ainsi , pour te rayon, il y a encore un rapport constant du siriiis de réfraction à celui d'incidence, selon la loi de Descartes; mais ce rapport n'est pas le même que pour lé rayoïi ot*dinaire. Tantôt ce rapport, ou comme on dit, l'indice de réfraction, est pliis grand que l'indice dû rayon ordinaire, et les cristaux sont alors dits cristaux positifs; dans le cilà in-

cÈà^ftBi ItL. 46f

vèrSè y on â des ctistaux négatifs. On les appelle âlissi nûfaetlfs et répulsifs ^ parce qu'en conséquence de la position que prend le rayon extraordinaij*e dsins le plan de la section principale, il s'appfocbè plus ou moins de Taxe que le rayon ordinaire y et semble être attiré par cet axe dans lë prértiler cas, et repoussé dans le second.

Le quartz hyalin, ou cristal de roche, est positif, ainsi que la glace et le nitrate de soude. Le spath d'Islande, la tourmaline, lie saphir, l'émeràUde, le rubis, et plusieurs sels, sont négatifs.

li jf a des ènstaui dits à deux axes^ c'est-à-dire dàtis lesquels il e^tiste deux directions qu'un rayon traverse sans se diviser. Dans ces cristaux , il n'y a ()às de rayon ordinaire ; tous les deux s'écartent, etj général, des deux lois de la réfraction. Mais il existe des planfe d'iricidence qui ont la propriété de ramener lès deux rayons extraordinaires à la première des deux lois dé la réfraction. Parmi les ct*istaux à deux axes , nous citerons : le sulfate de dhauX cristallisé, le ttiica de Sibérie, la topaze iticolore, Tarragonite, le nitrate de potasse, le bbrax, le sulfate de fer, lé sucre candi.

543. La visiôfi à travers un spath biréfringent donné lieu à une expérience curieuse. Les deux images étant vues, l'une à droite, l'autre à gauche du spectateur, si Ton fait avancer une carte entre l'objet p et le cristal, de manière à cacher l'tibjfet, les deux images disparaissent successivement; mais si la carte avance de droite à gauche, c'est limage de gauche qui disparait la

Disfeiûction

408 PHYSIQUE EN ACl^lON.

première; le contraire a lieu quand la carte avance de gauche à droite. Or, il semble au premier abord que les phénomènes devraient être précisément inverses.

Mais on se rend compte de ce fait d'une manière fort simple. Soit p le point visible, envoyant un rayon pb qui se bifurque en b. Si le rayon ordinaire bh parvient à l'œil par l'émergence bo, le rayon extraordinaire pourra ne lui pas parvenir, et se perdra suivant ux. Mais il y aura quelque, part un autre rayon incident pa, qui, se bifurquant en a, perdra son rayon ordinaire acd, taqdis que son rayon extraordinaire ago pourra parvenir à l'œil. Celui-ci verra donc les deux images m, n. Soit donc la carte ^ avançant dans le sens ba, de la droite du lecteur à sa gauche, elle interceptera d'abord le vdiyon pb, qui donne l'image de gauche m : quand la carte atteindra pa, elle fera disparaître le rayon de gauche/? a o-o, et par suite l'image de droite n.

Exposons maintenant les applications principales de la double réfraction.

543. On utilise d'abord cette propriété pour distinguer les pierres gemmes de leurs imitations vitreuses artificielles. Celles-ci ne jouissent jamais