CHAPITRE XU

et il y a une position de la plaque pour laquelle toute lumière disparait. Si la polarisation n'est que partielle y il y ^ toujours une image , mais il y a variation , et minimum de lumière pour une certaine position de la plaque.

549. On appelle plan de polarisation le plan pun aé poiiqui contient les rayons incident et réfléchi sur la "** ^^' glace où le dernier a été polarisé. Nous avons dit

que quand ce plan était parallèle à l'axe de la tourmaline , le rayon polarisé s'éteignait à travers la plaque ; le plan de polarisation peut donc être défini et reconnu par l'extinction du rayon, puisque dans ce cas il est parallèle à l'axe de la tourmaline ; il est d'ailleurs déterminé par cet axe et le rayon visuel.

550. Toutes les substances diaphanes polari- Angle de p«« sent également la lumière par réflexion, mais

sous des angles qui varient de Tune à l'autre, et qui dépendent de l'indice de réfraction pour chacune. La liaison de ces deux éléments est représentée par une loi fort simple , dite loi de Brewster, et qui consiste en ceci : L'angle de polarisation complète est celui pour lequel le rayon réfléchi et le rayon réfracté sont perpendiculaires l'un sur l'autre. Cette loi donne le moyen de connaître l'angle de polarisation par l'indice de réfraction. Nous avons dit : polarisation complète, parce que toute réflexion sous un angle quelconque polarise /^artf^/fe/T^en^ la lumière ; d'où il suit, comme l'expérience le prouve, qu'un certain nombre d©.

réflexions successives devront la polariser à peu près complètement.

551. La réflexion sous un certain angle n'est pas le seul moyen de polariser la lumière. Un rayon est polarisé par son passage à travers un prisme biréfringent. 11 se polarise partiellement par réfraction , et à peu près totalement par une série de réfractions successives produites à travers une pile de glaces ou de feuilles de mica. La lumière irrégulièrement réfléchie est polarisée partiellement. Tops ces faits se constatent au moyen de li| tourmaline.

^"^Si^dl ^^^' ^'^ "^ rayon polarisé tombe sur une glace polarisation. gQUs ud angle autre que 34^ il sera encore polarisé après une nouvelle réflexion , mais le plan de polarisation ne sera plus le même, comme on s'en assure avec la tourmaline , qui n'éteint le rayon que dans une position différente de eelle où l'extinction avait lieu d'abord. On dit alors que le plan de polarisation a tourné.

553. La rotation du plan de polarisation se fait encore par réfraction avec des circonstances trèsremarquables. Nous avons dit qu'un rayon qui traverse un cristal dans la direction de l'axe passe sans se diviser; mais le cristal de roche fait excep- . tion à cette loi ; un rayon dirigé suivant l'axe» ^t normal à la plaque , s'y bifurque , comme nous l'avons déjà dit; mais, de plus , un rayon polarise qui le traverse dans cette direction y et qui » dans tout autre cristal , conserverait son plan de polâ-

GHAPITKE XLI. 4 le

rîsatioti , ne le con^rve pas en sortant du quartz. Ici encore le plan de polarisation a tourné. Pour certains échantillons de quartz , la rotation a lieu vers la droite, pour d'autres, vers la gauche. Son étendue est,ëft général, proportionnelle à l'épaisseur de la plaque, et varie, d'ailleurs, d'une couleur à l'autre. Une lame de quarts d'un millimètre d'épaisseur fait tourner le plan de polarisation dit rouge extrême d'un angle de 1 7° 3o', et celui du violet, de 44° 5'.

Avec une plaque d'une épaisseur double, la déviation est doublée pour chacun de ces rayons, aussi bien que pour les intermédiaires qui éprouvent des rotations comprises entre ces deux-là. Loreque plusieurs plaques sont superposées, Fef- Tet est égal à la somme ou à la différence de leurs rotations individuelles, selon que celles-ci ont lieu dans un sens, ou dans un sens contraire.

Il résulte de la grande inégalité de ces angles extrêmes qu'un rayon blanc polarisé qui travet^é une pareille plaque se trouve composé, au sortir du cristal, d'une foule de rayons de toutes couleurs polarisés dans autant de plans différents. Si ce faisceau est ensuite décomposé par son passage à travers un prisme biréfringent achromatisé, les couleurs se partagent en portions inégales entre les deux faisceaux émergents , et il en résulte le phénomène des images colorées et complémentaires. Un rayon de soleil donne ainsi deux images circulaires teintes de couleurs très-vives; ces couleurs changent de nuances, et se trapsfor-

Polarisation meiît à mesuFC qu'on fait tourner le prisme sur

colorée. i • a h • i / •

lui-même y et elles sont toujours complémentaires Tune de l'autre, puisque lorsllCr^ qu'elles se recouvrent partielle- •^ y ment , dans le système de la figure ci -contre, le segment commun est toujours parfaitement blanc. La vivacité de ces couleurs , et surtout leur transformation variée à mesure qu'on tourne le prisme biréfringent, offrent un phénomène des plus curieux. 554. On obtient des phénomènes de coloration encore plus variés et plus intéressants au moyen d'une plaque complexe formée d'un spath, et serrée entre deux tourmalines , et à travers laquelle on regarde le ciel. Si les tourmalines ont leurs axes croisés, on voit une série d'anneaux vivement colorés, partagés par une croix noire (^fig. i); si les axes des tourmalines sont parallèles, on voit une croix blanche partageant un système d'anneaux concentriques complémentaires des précé-

dents {fig* a). Si l'on fait tourner l'une des deux tourmalines pour passer de l'un de ces systèmes k l'autre, les formes et les couleurs subissent des

CHAPITBE ILI. 4SI

trausformations'qui substituent graduellement la seconde de ces figures à la première.

Si, au lieu d'un cristal à un axe, tel que le spath ou le quartz y on place entre les deux tourmalines un cristal à deux axes, tel qu'une lame de nitrate de potasse, taillée perpendiculairement aux arêtes du sel , on observe des images colorées analogues aux précédentes, mais ayant généralement deux centres de courbure; les anneaux colorés rentrant dans le système des courbes connues sous le nom de hmniscates. D'autres sels , et le verre trempé, donnent également de brillantes couleurs. Les anneaux colorés du verre ont une forme déterminée par celle de la plaque.

Parmi les solides , le cristal de roche est la seule substance qui fasse tourner le plan de polarisation. Mais un grand nombre de liquides et de dissolutions produisent cet effet; les vapeurs sont dans le même cas. Nous allons entrer bientôt dans des détails intéressants sur ce sujet.

555. Des principes et des faits que nous venons d'exposer très-sommairement, voici les applications principales :

1® On a reconnu que la lumière émanant des Application! corps solides ou liquides en état d'incandescence, ^^*"**' est toujours partiellement polarisée par réfraction quand on regarde leur surface sous un angle très-aigu ; d'où il suit que la lumière én^ne d'une petite profondeur au-dessous de la surface.

2° La lumière émanée des gaz incandescents n'oiTre jamais aucune trace de polarisation. Or,

423 PHTSIQPE SN âCTION.

comme teil^ e^t la lumière qui ém^ne du soleil , il en résulte que \^ partie extérieure çt visil^le de cet astre n'est pi solide ni liquide. C'est un§ substance gazeuse en état d'ignition^ que quelques physiciens supposent^ d'ailleurs, être du bi-oxyde d'fizote. Qufipt à la source et à la cause qui maip** tiçnt$an^altératioqcetteincandescance,ontiep§)^t fflire sur ce point que de très-vogues conjectures.

3^ On a reconnu que les comètes n'étaient paft lumineuses par elles-mêmes , car la lumière qui en émane est, comme celle des planètes^ polarisée par réflexion. Les comètes sont donc éclairées par le soleil.

4° On trouve que la lumière des halos est polarisée par réfraction } ce qui confirme l'explication qu'on donne de ces phénoinènes.

.S"* On reconnaît, avec la tourmaline, que la lumière réfléchie par l'eau, par les marbres polis, les vitres, les meubles vernis, est partiellement polarisée. Il en est de même de la Ittmière du soleil , et même de la lune, passant par l'air serein; il y a polarisation par réflexion et réfraction tout à la fois.

De la polarisation sur* l'eau, l'on déduit un moyen de voir les bas fonds et les écueils, qui sont en général cachés par l'éclat des rayons réfléchis sur la surface de l'eau. Il suffit de regardera travers une tourmaline qui éteint ces rayons réfléchis et polarisés. Ceux qui émanent de l'intérieur de l'eau sont alors plus sensibles.

Lea métaux ne polarisent pas la lumière par

eiATITlB XU. 4)8

réflexion , tandis que les vernis la polarisent sous une incidence très-oblique; on a ainsi un moyen de distinguer les métaux nus des métaux vernis. Il est vrai qu*on parvient au même résultat en déposant sur la pièce en question une goutte d'alcool ou d'éther.

6° La rotation du plan de polarisation donne ^y* /'y* un moyen délicat et préfcieux de reconnaître la disioiiitioM. composition exacte d'une foule de corps , dont l'analyse chimique ne saurait avoir raison. On met les liquides rotatifs dans de longs tubes de cuivre terminés par deux verres , et l'on fait passer suivant leur axe un rayon de lumière polarisée , dont le plan de polarisation est connu. La rotation de ce plan se fait alors dans un sens ou dans tlti autre , selon la nature du liquide , et Ton conçoit qu'un registre de ces déplacements, pour un très-grand noUibre de substances , servirait à eh reconnattre quelques-unes dans des cas d'incertittide j eu comparant à la table les effets de rotatldtl produits. C'est surtout en ce qui concerne les dissolutions saccharines que ce genre d'épreuve eût d'une puissance remarquable et d'une application précieuse. Un centième de plus ou moins dans les proportions de la matière dissoute ploduit dans les angles de rotation des diflerences très-sensiblés qui accusent le degré de densité du liquide. On remarque, d'ailleurs, que l'effet produit ê?st à peu près proportionnel à la dose de sucre. Avec une certaine longueur de tube , on a obtenu les résultats consignés dans le tableau suivant :

^^ PHTSIQIIB ER AGriOll.

Sucre dissous dans Peau»

Proportion de sacre

dans l'iiDité de poids

delà dÎMoIation.

Densité delà • dissolntion.

Rotation angnUirc

dn plan

de polarisation.

i,oo4

iffi^ à droite.

f,oo8

i,oa4

OyiS

i,io5

OySa

i,3ii

Il existe d'ailleurs de grandes différences d'effets entre les sucres procédant d'origines diverses. Le sucre de canne tourne à droite, le sucre de raisin et ses analogues tournent à gauche; la même distinction a lieu entre le sucre cristallisable et le sucre incristallisable ; ce qui établit une légère différence entre les solutions de sucre candi et celles de sucre en pain. La dextrine donne une rotation à droite qui dépasse considérablement celle de tous les corps connus; telle est l'origine de son nom. En se transformant en sucre par l'action de l'acide sulfurique, cette substance perd plus de la moitié de son pouvoir rotatoire. L'action des acides sur les solutions saccharines et gommeusesa pour effet de diminuer leur pouvoir rotatif y et même d'en changer le sens.

OIÂPITBE XLI. 426

556. Lorsqu'une dissolution contient du sucre en quantité inconnue, et qu'elle se refuse à tout dire à l'analyse chimique , ou parce qu'on ne peut séparer entièrement le sucre des matières avec lesquelles il se trouve mêlé, ou parce que les épreuves chimiques en détruiraient une partie, les caractères optiques y suppléent complètement. Le pouvoir rotatoire de la solution peut être composé de la somme de plusieurs actions; mais en ajoutant au mélange une certaine dose d'acide chlorhydrique, qui produit une inversion connue sur les solutions sucrées,- on déduit de l'effet produit par cet acide celui qui convient en propre au sucre de la solution, ce qui détermine la dose de celui-ci. On a pu reconnaître, par ce moyen, que le jus de cannes à sucre contenait beaucoup plus de sucre cristallisable qu'on ne le pensait, d'après la seule épreuve des procédés chimiques; et la chimie a été mise en demeure de se mettre à la recherche de procédés plus parfaits.

557. On peut, par les procédés optiques, ré- Des composés soudre la question très-importante de savoir "* quelles doses comparatives de matières sucrées contiennent les végétaux saccharifères, à telle ou

telle époque de leur développement, et quelle peut être à cet égard l'influence de telle opération, tel ou tel procédé de culture; par exemple, au moment où la suppression des fleurs du maïs contribue à augmenter la matière sucrée de la tige.

496 PHT81QITB m âCHON.

DUtmetion ggg^ j^eft dhimistes sont qùèlqaefois embarrassés mélanges et pour déoidcr si certàins coiiiposés soDt dft simples combinat. mélaDges OU de véritables combinaisons. Lés '*^^' épreUTes of)tiques tranchent là question d'une manière nette. Si les liquides sont de simples mé^ laiiges, on a un effet relatif égal à la somme des rotations particulières; il ep est autrement dans le cas de combinaisons chimiques. £n gédéràl, ce genre d'épreuves, qui est d'une délicatesse extrême, éclaire les physiciens sUr beaucoup de particularités concernant l'état moléculaire des corps. Des liquides dont-la constitution chimique est rigoureusement la même, avec des propriétés physiques différentes, tels que l'essence de citron et l'huile de térébenthine, indiquent des constitutions moléculaires différentes, par le sens opposé de la rotation. Poiariflcopes. 559. Nous terminerons ce chapitre par quelques mots sur les divers instruments qui servent aux épreuves de polarisation, et qui sont désignés par le mot de polariscopes. Ces appareils sont fort nombreux; nous ne citerons que quatre ou cinq des principaux.

La tourmaline parallèle à l'axe est un polarî»cope très-sîmple. Elle a l'inconvénient de n'être pas incolore et de laisser passer peu de lumière; de sorte que sa sensibilité laisse à désirer.

Vanaljseur de Delezerme se compose d'un

^ petit disqueportant une glace /ti/i, qui

réfléchit sous l'angle de 34® un rayon

émanant d'un objet vu de face. Le rayon

?^ réfléchi entre dans un prisme npq^ où

QBAPITRB XLU 4f 7

il subit la réflexion totale, et émerge parallèlernent au rayon incident. On tourne le disque devant Tœil jusqu'à ce qu'on obtienne un niaximum de lumière; auquel cas, le plan de réflexion actuel est le plan de polarisation cherché.

Le polariscope-Arago se compose d'une plaque de cristal de roche de 5 millimètres d'épaisseur, perpendiculaire à l'axe, entre laquelle et l'œil on place un prisme biréfringent de spath achromatisé par un prisme de verre. La plaque de quartz et le prisme sont ajustés aux deux bouts d'un tube. Pour peu que la lumière soit polarisée, on voit les couleurs complémentaires du n° 553.

Le polariscope-Babinet s'obtient en appliquant une tourmaline sur une plaque de verre trempé. On applique la tourmaline contre l'œil, et l'on aperçoit des couleurs, pour peu qu'il y ait dé là lumière polarisée dans le rayon incident.

Ënfln, le polariscope-Savarl, qui se compose de deux plaques de cristal de roche, taillées obliquer ment à l'axe du cristal, et parallèlement à l'une des faces naturelles de la pyramide qui le termine. On superpose les deux plaques en croisant les axes à angles droits, et l'on applique sur le système une tourmaline dont l'axe divise en parties égales les angles formés par les axes des deux cristaux. Ce polariscope fait voir dans la lumière polarisée des franges irisées parallèles qui ont leur maximum d'éclat dans deux positions rectangulaires. Cet instrument est le plus sensible des polariscopes.

496 PHTSIQUB EN iGTIOR.