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pour d'autres corps ; la lumière électrique, si riche en rayons chimiques, détermine la phosphorescence en un temps extrêmement court.
Georges Pouchet nous citait un cas remarquable de phosphorescence déterminée par une insolation prolongée et qui se produisait sur la plus vaste échelle. Il se trouvait en Egypte en face d'une bande do collines qui, à la lumière du soleil, avaient reflété pendant toute la journée une teinte d'un blanc jaunâtre éblouissant; au coucher de l'astre, descendu presque perpendiculairement sous l'horizon, coucher suivi d'un très court crépuscule, les collines dont il s'agit, bien que n'éUuit plus éclairées par la lumière solaire, conseivèrent quelque temps un éclat, une illuminalion (pie nuHe réflexion lumineuse ne pouvait expliquer. N'est-il pas probable que sous l'action continue d'une insolation intense et qui avait duré de longues heures, les roches dont ces collines étaient formées, étaient devenues lumineuses par ])hospli()rescence? M. Edmond Becquerel, comme on le verra plus loin, a reconnu que certains corps soumis à l'action solainî conservaient d(\s traces de phosphorescence [)lusieurs heures après r(\\posi(ion à la lumière : cette persistance est même |)lus grande» chez les substances oii la phosphorescence est dével()j)i)ée avec une faible intensité.
Ainsi, voilà toute une série de phénomènes, dans lesquels la production de la lumière n'est ni le résultat d'une combustion vive à une haute tempéiature, ni celui d'une illuminalion l'apide qui disj)araît aussitôt (pie la source cesse d'être en présence de Tohjet éclairé. Tous les corps cpuî n(ms venons de passer en reviH* et que des circonstances particulières rendent phosphoresc(»nts, acquièrent, pour un temps limité il est vrai, mais souvent assez considérable, la propriété d'être lumineux par eux-mêmes, d'émettre de la lumière sensible dans l'obscurité, lumière assez forte pour éclairer les objets voisins.
Les faits étant décrits, essayons d'en indiquer les conditions déterininant(»s, sinon d'en faire coiuiaître la cause.
g 5. I.A riIOSPHORESGE?ICE. CONDITIONS ET CAUSES DES PHÉNOMÈNES.
La pliospliorescence paraît duc à dos causes multiples.
Dans les ôtres organistes et vivants, le mode de production lie la lumière est à peu près inconnu. On sait seulement que la Yolonté de Tanimal joue un certain rôle, (pi'une température modérée est nécessaire au déj^^aj^enient de la lumière, ainsi que la présence de roxy^^^ène. Un froid trop vil*, une chaleur un peu forte la font également disjiaraître. Dans le phosphore, le bois pourri, les poissons morts, la production de la hunièrc est due sans doute à une action chimi(pie, à une combustion lente ; dans le vide en effel, toute phosjdiorescence cesse. Enfin, il résulte des faits exposés plus haut rpie l'insolation, l'élévation de température, Téleclricilé, H des aciions mécaniques où réiectricîté et la chaleur jouent sans doulc un rôle, sont dans beaucoup de cas des conditions favorables au développement de la phosphorescence. Ihuis ces derniers temps, ce mode singulier de production de la lumière a été l'objet d'études fort intéressantes, dues c\ MM. Biot, Malleucci, et principalement à M. Ednumd Bec(iuerel. Nous allons les résumer rapidement.
Il a d'abord été reconnu que la ph()S[)horescence est une j)ropriété que peuvent acquérir momentanément un grand nombre de corps, surlout à l'état solide et à l'état gazeux : le papier, l'ambre, la soie, et une nudlitude d'autres matières d'origine organique; les oxydes et les sels des métaux alcalins, des métaux terreux, et de Turanium; un grand nombre de gaz. Mais ni les autres métaux ni leurs composés n'ont pu jusqu'ici manifester la moindre trace de ce phénomène.
Les teintes de la lueur phosphorescente varient selon la nature du corps : ainsi les pierres précieuses émettent une lueur jaune ou bleue. Les sulfures de strontium, de baryum, de calcium, donnent toutes les nuances du spectre, depuis le rouge jusqu'au violet. Mais un fait singulier, mis en évidence
par M. E. Becquerel, c'esl que la leinle et la vivacité de la lueur ne (lépendont ])as seulement de la température, mais aussi du mode de production des sulfures, et ce qui est plus singulier encore, de l'élat moléculaire des sels d'où ils ont été tirés. Ainsi, ayant ])ris divers carbonates de chaux, du spath, delà craie, etc., cl les ayant traités par le soufre, il obtint six sulfures de calcium qui, exposés au soleil, devinrent phosphorescents, et donnèrent dans l'obscurité les teintes suivantes :
Tciiilc (le U lueur.
ISpntli Jaune oran^i*.
Cnûo Jaune.
Cliaii\ i\o spalli Vcrl.
calcium \ AiTaji;onile lihrousc Vert.
provenant di* f Marlïrc Violet rose.
\ Arraironito do Vorlaison. . . . Violet rose.
c< Si Ton veut me permettre une compaiviison, dit M. E. Becquerel à l'occasion de ces fails, on pourrait dire que ces derniers corps, j)ar rapport aux effets lumineux, sont analc^ies aux cordes sonores auxipielles on fait rendre différents sons suivant leur étal de lension. »
L'élévation de la l(Mnpéralure, nous l'avons déjîi dit, accélère la phosphorescence ; mais aussi elle la fait dépenser plus vite: la lueur obtenue (hire moins longtemps. Elle a aussi pour effet de modifier les teintes; ainsi le sulfure de strontium, bleu à la température ordinaire, passe au violet-bleu, au bleu clair, au vert, au jaune, et enfin à l'orangé, quand on élève progressivement sa température de 20 degrés au-dessous de zéro à 150 degrés au-dessus.
Il était d'un grand intérêt d'étudier la manière dont les diverses radiations du spectre agissent sur les corps pour déterminer leur phosphorence, dejmis les rayons chimiques situés dans la j)artie obscure du spectre au delà du violet jusqu'aux rayons caloiificpies d(» la partie au delà du rouge. Pour cela, on a projeté le spectre sur des bandes recouvertes de diverses substances phosphorescentes, puis on a examiné dans l'obscu-
rite les effets lumineiix produits à des distanops différontes, c'est-à-dire dans les régions que déterminent les mies pi'isinatiques. On a vu ainsi quels étaient les rayons qui produisaient les effets lumineux les plus intenses. Ou a trouvé que le maximum d'action déiiend des corjis impressionnés; mais, dans tous les cas, ce sont toujours les rayons chimiques les plus voisins du violet, les plus réfrangibles par conséquent, qui produisent la phosphorescence ; les rayons caloi-iliques ne l'excitent point; mais ils sont doués de la projiriété df contnnier l'aclion dos
rayons chimiques. Ces résultats ex|»li<]uent à merveille la faible action de la flamme des bougies ou du gaz pour produire la phosphorescence des corps, et au contraire l'efïicacité de la lumière électrique ; cette dernière source abonde en rayons chimiques on ultra-violets, tandis que les i)i-eniières, riches en rayons de chaleur, sont très pauvres au contraire en rayons chimiques. On voit dans la figure 157 la disposition adoptée par M. E. Becquerel poui- l'étude de cette action de la lumière électrique. Les diverses matières phosphorescentes sont renfermées dans une série de tubes de Geissler disposés dans le même circuit. Quand le courant de la bobine d'induction passe
à Iravci's les tubes, les diverses substances s'illuminent, prennent chacune une coloration spéciale, et il est facile de comparcr en mûiue temps les durées relatives de l'illumination pour chacune d'elles. Lu lumière si vive du magnésium rivalise, comme l'a moutré M. Le Roux, avec la lumière électrique. Il suffit d'allumer un fil de ce métal en présence d'an tube renleruiant par exemple du sulfure de calcium, pour obtenir
Fig. 1 JB. — l'Iiiis
cii|n' (II! H. E. Hi'cqut'i'el.
une pliospborescencp i)ri»l()Mjié(' de cette substance, ainsi qu'on le constale eu portant le tube dans l'obscurité.
M. Edmond Hccquerel a imafïiiié, pour l'étude de ces phénomènes, un instrument qu'il nonnue phosphoroscope , et don! voici la deseripticin somiuaire : Deux disques noircis sont {tetces chacun de quaire ouveilures en forme de secteurs el peuvent tourner autour d'un axe conunun ; mais comme les ouveilures de l'un m- corresjKHident pas aux ouvertures de l'aulre, il en résulte qu'un rayon de lumière ne peut jamais traverser
le système des deux disques, quelle que soit d'.iilleurs la vitesse de rotation. Ils sont l'un et l'autre enfermés dans une boîte noircie qui reste immobile et dans les parois de laquelle sont pratiquées deux ouvertures. La lumière solaire arrive par Tune d'elles, frappe le corps dont on veut étudier la pbospborcscence et qui est fixé entre les deux disques dans l'axe des fenêtres extérieures de la boîte; mais, comme nous venons de le dire, elle ne peut traverser de Tautre côté. La lueur })liospliorescente provoquée dans le corps passe, au contraire, [)ar l'ouverture opposée, toutes les fois ([ue le mouvement de rotation amène l'une des fenêtres mobiles en face de l'ouverture extérieure.
L'action de la lumière sur le corps se reproduit ainsi quatre fois à chaque tour : si la vitesse* est suffisante, la phosphorescence produite est continue, et la sensation produite dans Tœil de l'observateur Test pareillement.
Le phosphoroscope ainsi construit laisse arriver au cor})s qu'on observe une quantité de lumière constante, quelle que soit la vitesse de rotation ; pIiok.mojmî.
il en est de même [M)ur la quantité de
lumière phosphorescente cpii arrive à l'œil; mais la durée de l'action continue de la lumière sur le corps varie avec cette vitesse, puisqu'elle est épde au tenq)S qu'une ouverture met à passer devant lui ; celte durée se mesure d'ailleurs aisément, quand ou connaît les dimensions de l'ouverture et le nombre des tours que fait en une sc^conde le système des deux disques mobiles. En résumé, plus la rotation est rapide, plus est petite la durée de l'action de la lumière, mais aussi plus les interruptions dîins cette action sont courtes, de sorte qu'il doit y avoir une certaine vitesse pour laquelle on obtient le maximum d'éclat.
A l'aide du phosphoroscope, M. Becquerel, outre les résultats que nous avons déjà indiqués plus haut, a pu constater
dans certains corps dus émissions. lumineuses dont la durée est cxcessiveuicnt faible, puisqu'elle ne dépasse pas la diiinilHèmo pitrlie d'une seconde. D'autres, comme les sulfures verts de strontium et de calcium, restent phosphoresccals pendant trente-six heures. Le diamant luil pendant plusieurs heures. Eiiliii, il a pu étudier la loi suivant laquelle les corps phosphorescents perdent leur lumière par émissions successives.
La lumière émise par divers végétaux et animaux phosphorescents a été soumise à l'analyse spectrale; on a trouvé que les spectres de ces lumièi-es sont continus, qu'on n'y peut distinguer ni raies obscures ni raies brillantes.
g 6. l'llËNOMË.VES DF; FLUOIIESCEnCE.
Si l'on dispose à l'intérieur d'une chambre obscure une auge en verre remplie d'une dissolution de bisulfate de quinine, cl si l'on imijelte sur l'une des faces du vase un faisceau de Inmièrt^ solin're, ee liiisceau V ti'iivei'se le liquide sans perdit' (II' -sa l'uiTo, F'. La lumière vue ]\ar ti'iuisinission reste blanche et la soliilioii [le (|uiniiie pai'ait tout à i'.iil incolore. Toutefois la face antéliuiLre AB((t, celle sur laquelle londie le faisceau lumineux, a pris mil' belle teinte d'azur, ([u'olle renvoie par diiTiision dans tous les sens. C'est à sir John Hcrscliel qu'on doit la jireniière ubservatioiL de ce phénomène, qui a été constaté ensuite dans un assez grand nombre de suitstances.
l'ai' exenij)le, si l'on projette à la surface d'un vase plein d'eau quelques fragments d'écorce fraîche de marroniiitr d'Inde, et qn'oii e.vjiosc le \ase à la lumière du soleil, on voit
FLUORESCENCE. aS7
bientdt des courants bleuâtres d'une teinte assez vive, descendre de chaque fragment et peu à peu remplir tout le liquide. L'expérience est plus frappante quand on la fait dans la chambre obscure, et qu'on reçoit le faisceau à l'aide d'une lentille adaptée à l'ouverture de la chambre, après lui avoir fait préalablement traverser un écran en verre violet. « L'esculine que renferme l'écorce, dit M. E. Becquerel, conunence à se dissoudre dans
l'eau, et l'on voit aussitôt des traînées bleuâtres assez vivement lumineuses, qui accusent la présence de cette matière, descendre verticalement dans l'eau, dont la teinte est plus sombre et dont la couleur est violet foncé comme celle du faisceau des rayons incidents. Si au bout de quelques instants on agite l'eau, l'esculine se mélange à toutes les couches, et le vase entier prend la teinte bleue. »
Parmi les substances liquides qui jouissent de cette propriété de s'illuminer à la surface, citons encore les solutions alcooliques de chlorophylle, d'orseille, de tournesol, de dalura stramonium. Certains corps solides transparents, le verre d'urane, le spath fluor, sont dans le même cas. C'est en étudiant sur ce dernier corps la phosphorescence spéciale dont il vient d'être
question, qu'un physicien anglais, M. Slokes, a donné à l'ensemble de ces phénomènes le nom de fluorescence.
Le spath fluor (chaux fluatée ou fluorine) se trouve fréquemment dans les filons métallifères, sous la forme de beaux cristaux cubiques, tantôt réguliers, tantôt à faces octaédriques. Exposés aux rayons solaires dans la chambre obscure, ils se colorent d'une vive lumière répandue en couche mince à la surface, et dont la teinte varie avec les échantillons : violette, bleuâtre, bleu-verdàlre, rose\
On a vu plus haut que J. Ilerschel avait reconnu que la lumière qui avait pénétré dans la solution de sulfate de quinine ne perdait point de sa force, et que la solution restait transparente et incolore. Mais il constata aussi un fait très important, qui est général dans les phénomènes de fluorescence. Ayant disposé à la suite l'une de l'autre deux cuves remplies du môme liquide fluorescent, il trouva que le faisceau, après son passage dans le premier milieu, avait perdu le pouvoir de provoquer la fluorescence dans le liquide du second vase. On met en évidence celte propriété curieuse de la façon suivante : Un tube TT' (^l^^ 102) plein de la solution de quinine devient lumineux tout le long de la face ou de rareté exposée aux rayons solaires. On le ploii<ie dans la cuve })lcine du môme liquide et aussitôt toute la |)artie immergée du tube perd sa lumière, tandis que la lace AB de la cuve })lacée en avant s'illumine ellemême. On observerait le môme phénomène avec deux cristaux de fluorine dont l'un serait disposé à la suite de l'autre.
(hi fait, dans les cours de physique, une expérience curieuse qui consiste à tracer un dessin quelconque sur une feuille de papier, à l'aide d'un pinceau imbibé de sulfate de quinine. Exposé à la lumière blanche, le dessin se voit à peine. Mais si l'on inlerjmse, entre le faisceau de lumière et la feuille, un
i. Le s]»ath fluor, qui a iloiiiu'' soii lumi aux pliriioinèncs de fluorescence, devient aussi lumineux ]»ar la chaleur. Kii le réduisant en poudre et en j)rojctant cette poussière blanche sur une ieuillo de tôle cliaulTéc au-do!^sous du rouge naissant, elle émet une lumière qui va du rose au violet et au blanc.
