FLUORESCENCE

verre de couleur violet foncé, toutes les parties du papier qui n'ont pas été recouvertes de sulfate de quinine restent obscures, tandis que les lignes du dessin brillent d'une belle lueur bleuâtre. L'effet est plus saisissant encore, si l'on opère avec la lumière électrique.

Comment interpréter ces phénomènes?

Pour cela, faisons remarquer d'abord qu'il n*y a pas d'absorption sensible de la lumière, puisque le faisceau incident conserve , lorsqu'il émerge des substances fluorescentes, l'intensité et la couleur qu'il avait auparavant. L'absorption ne portant point sur les radiations lumineuses, il s'agissait de voir si le phénomène ne provient pas de

l'absorption des radiations chimiques, et en effet l'analyse spectrale a démontré qu'il en est ainsi.

D'autre part, la lumière fluorescente analysée au prisme a donné, pour la plupart des substances, des spectres constitués de la même manière que ceux de la lumière du faisceau incident. Ainsi la lumière diffusée par le bisulfate de quinine, l'esculine, la fluorine est composée de toutes les radiations du rouge au violet. Le verre d'urane, la chlorophylle toutefois donnent des spectres formés de raies brillantes séparées par des bandes sombres.

Mais une loi générale démontrée par les expériences de M. Stokes est celle-ci : les rayons qui. par leur action sur les substances fluorescentes, déterminent la production de lumière, ont une réfrangibilité plus forte que celle des rayons de cetlfi

lumière spéciale. En général, ce sont les radiations chimiqnes qui sont absorbées par la substance fluorescente, puis transformées en radiations lumineuses.

§ 7. TRANSFORMATION DES RAHIATIONS. — CALORBSGENGE.

Il résulte des faits que nous venons de décrire dans ce paragraphe et dans les précédents, que la lumière peut être produite dans certains corps sans que ces corps atteignent la température nécessaire pour l'incandescence, et sans qu il y ait intervention des })hénomùnes chimiques qui accompagnent la combustion. Le caractère commun de la phosphorescence comme de la fluoresccMico, c'est que l'un et l'autre des phénomènes sont dus à la transformation de certaines des radiations d'une source. Une partie de la force vive des ondes émanées de la source est absorbée ; elle donne lieu à une radiation nouvelle composée de vibrations moins rapides, dont la longueur d'onde est plus grande ; en un mot, par cette transfor- ^malion, des radiations généralement invisibles, appartenant à la partie chimique du S|)eclre, sont devenues visibles.

Le problème inverso, qui consisterait à transformer des radiations moins réfraiigibles en radiations plus réfrangibles, est-il possible? C'est une question que l'on s'était posée et qu'un physicien anglais, M. Tyndall, a résolue de la manière suivante. Ce savant a utilisé dans ce but la propriété que possède une dissolution concentrée d'iode dans le sulfure de carbone d'absorber à peu })rès complètement les rayons lumineux et de transmettre au contraire presque complètement les rayons de la partie infra-rouge du spectre.

En remplissant un ballon de cette solution, on constate aisément que la couleur d'un violet foncé de la masse liquide intercepte la lumière, au point que l'œil; n'y saisit aucune trac^ lumineuse, tandis qu'en plaçant au foyer de cette sorte de lentille de l'amadou, du papier, de la poudre, les rayons calori-

CALORESCENCE. W

fiqnes obscurs ainsi concentres déleiminent rineandesccnce (fig. 165).

Pour source rayonnante, Tyndall adoptait l'arc voUaïque produit entre les cônes de charbon d'un r<5gulaleur photo-éléctrique. Ces pointes de charbon étaient placées à l'intérieur d'une chambre en étain, en coïncidence avec le foyer d'un miroir concave qui i-envoyait le faisceau lumiHcu^ sur un ballon rempli de la solution iodée de sulfure de carbone. En employant un ballon do 17 centimètres de diamètre, il a vu du papier noir s'cnllamnier au foyer du ballon et une lame de platine platiné s'échauffer au rouge; avec un ballon de 8 centimètres le platine fut porte au rou{ïe clair; il fut chauffé à blanc avec un ballon plus petit. Décrivons d'après Tyndall lui même les effets produits au foyer conjugué

du miroir, lorsque le faisceau convergent île lumière électrique traverse un vase contenant la solution d'iode sous une épaisseur de (i centimètres. « I-a chaleur du foyer, dit-il, est excessivement forte Des feuilles noircies de plomb et d'étain

peuvent s'y fondre ; un épais morceau de métal fusible y est promplenient percé et fondu. Une feuille de zinc noircie placée au foyer s'enflamme; et, en faisant passer lentement la feuille à travers le foyer, on peut maintenir son éUU d'ignition jusqu'à ce qu'elle soit entièrement c(msuméc. Un /il de magnésium,

an violet, brillent d'un éclat extrêmement vif. I^es ondes d'où provenaient primitivement ces couleurs n'avaient ni rayons visibles, ni rayons ultra-violets mêlés avec elles; elles étaient exclusivement extra-rouges. L'action des atomes de platine les foit passer de l'état de rayons de chaleur à celui de rayons de lumière. Les rayons frappent le platine en vibrant d'une certaine manière; ils le quittent en vibrant plus rapidement. Ainsi leur réfrangibililé s'est élevée : les rayons invisibles ont été rendus visibles. Pour exprimer cette transformation des rayons de chaleur en d'autres rayons d'un degré plus élevé de réfrangibililé, je proposerai le terme de calorescence . Il s'harmonise bien avec le terme de fluorescence introduit par M. le professeur Stokes, et il indique aussi la nature des effets auxquels il s'applique. »

g 8. DÉCOMPOSITION DE LA LUMIÈRE PAR ABSORPTION.

Nous avons vu que les corps solides, liquides, ou gazeux, considérés comme des milieux pour la lumière, se divisent en corps opaques et en corps transparents ou translucides. Les premiers ne se laissent point traverser par la lumière, qui, en irrivant à leur surface, est réfléchie ou diffusée, c'est-à-dire renroyée dans le milieu d'où elle arrive ; les autres, au contraire, Lransmetlenl la lumière qui pénètre en plus ou moins grande [{uantilé dans l'intérieur du nouveau milieu.

Y a-t-il des corps qui soient doués de l'opacité absolue? En Dsl-il qui jouissent d'une absolue transparence? Non. Si les métaux, par exemple, interceptent complètement la lumière, c'est qu'ils sont employés sous une certaine épaisseur. Une expérience déjà ancienne (elle est duc à Newton) prouve que le plus dense des métaux après le platine, l'or, laisse passer une certaine quantité de lumière ; il suffit pour cela qu'il soit réduit m feuilles extrêmement minces. En collant sur une lame de .erre une feuille d'or telle que les batteurs la produisent, et en

regardant au travers la lumière d'une bougie ou celle du cidt on perçoit une lueur de teinte bleu-verdâtre très sensible. Cette coloration de la lumière transmise démontre que celle-ci ne provient pas d'une fente existant dans la feuille de métal, mais a bien réellement traverse la substance même de For. L'aident, réduit pareillement en feuilles excessivement minces, laisse passer une lumière verte. 11 en est de même pour beaucoup d'autres matières, qui semblent opaques et le sont en effet sous une certaine épaisseur, mais qui deviennent translucides dès qu'elles •sont réduites en lames suffisamment minces. C'est le cas de la plupart des très petits objets qu'on examine sur le porte-objet du microscoi)e ; leur extrême ténuité les rend visibles par transparence : infusoires, cellules végétales, substances minérales diverses.

De même, les milieux qui semblent doués de la plus grande transparence absorbent en réalité une partie de la lumière qiii les pénètre. L'eau la plus pure, en couche mince, semble absolument limpide; les objets vus au travers conservent leur éclat et paraissent aussi lumineux et distincts que si la couche liquide n'existait })as ; cette pn)[)riélc est encore bien plus sensible pour l'air. Cependant, dès que Teau la plus limpide et la plus puroa une certaine proiondcur, sa transparence diminue, et bientôt l'absorption de la luniièie devient extrêmement sensible; d'une part, les objets vus au travers de l'eau sont de moins en moin^ distincts jusqu'à devenir invisibles ; d'autre part, ils prennent une coloration qui est celle de Teau elle-même vue par diffusion. Quant à la lumière transmise, outre la diminution d'intensité qu'elle a subie par son passage dans le liquide, elle a pris une teinte qui est généralement différente de celle qu'elle présente à la réflexion.

Ainsi les radiations lumineuses, en traversant les milieux doués d'une transparcMice relative, s'éteignent ou sont eu partie absorbées. En quoi consiste cette absorption et comment varie-l-elle selon la nature des substances, leur épaisseur, etc.?

La lumière consistant vu un mouvement ondulatoire, eu un

mélange d*un certain nombre de vibrations qui difTèrent par leurs périodes, comme !e prouve la différence de réfrangibililé de ses divers rayons, le mouvement qui la constitue ne peut être détruit : c*cst une conséquence de ce qu'on nomme en mécanique le principe de la consenmtmi des forces vives \ Ce mouvement, qui n'est pas anéanti, est donc simplement transformé. Dans les paragraphes qui précèdent, nous avons décrit déjà divers modes de cette transformation. Nous avons vu que certaines radiations se changent en chaleur, c'est-à-dire en vibrations moins rapides ; d'autres substances ont la propriété de transformer des radiations lumineuses ou chimiques en d'autres radiations moins réfrangibles, mais cependant visibles encore, et les phénomènes de phosphorescence et de fluorescence correspondent à ces changements.

Décrivons quelques-uns des phénomènes qui caractérisent l'absorption de la lumière par divers milieux.

Un milieu est incolore lorsqu'il laisse passer tous les rayons colorés du spectre de A en H, ou du moins lorsqu'il les affaiblit tous dans la même proportion. Le verre, le sel gemme, l'eau, l'air sont dans ce cas, à moins de très grandes épaisseurs, pour lesquelles, l'absorption inégale de certaines radiations devenant sensible, les milieux prennent la couleur qui résulte de la transmission des radiations non absorbées. 11 sera question plus loin de cette coloration pour l'eau et l'air. Quant au sel gemme, il offre cette particularité qu'il laisse également passer les rayons de la partie obscure du spectre et ceux de la partie chimique.

1. citons ce que dit A. Frcsnel sur ce point : « Les corps noii's, et ni(^me les surfaces métalliques les plus brillantes, no rénécliissent pas l\ beaucoup pi-^s la totalité de la lumière qui tombe sur leur surface : les corps imparfaitement transparents, et mémo les plus diaphanes, quand ils sont assez épais, absorbent aussi (pour me servir de l'expression usitée) une quantité notable de luniièi*e incidente ; mais il nVn faut pas conclui-e que le principe de la conservation des forces vives n'est plus applicable h ces phénomènes; il résulte au contraire de l'idée la plus probable qu'on puisse se faire sur la constitution mécanique des corps, que la somme des forces vives doit toujours rester la môme (tant que les forces accélératrices qui tendent à ramener les molécules à leur position d'équilibre n'ont pas changé d'intensité), et que la quantité de forces vives qui disparaît comme lumière est reproduite en chaleur. » (Di la LisnfeRE, Supplément à la traduction françahe

11 est à remarquer que les corps noirs ^ qui élcignent les rayons lumineux de toutes couleurs, absorbent aussi les rayons ultra-violets, tandis qu'ils laissent passer les radiations calorifiques obscures : le sel gemme, le quartz, ralnii noircis ou enfumés sont dans ce cas. Nous avons vu que la solution d'iode dans le sulfure de carbone, qui est roûge en lame mince, éleint à peu près complùlement la lumière solaire sous une épaisseur d'un ou deux décimètres ; mais elle reste transparente pour les radiations de chaleur.

Entre les milieux diai)hanos et incolores, et les corps noirs qui interceplenl la lumière, se placent les corps lranspaR*nls colorés, qui absorbent inégalement les divers rayons du speclre, et dont la coloralion varie quelquefois totalement avec Fépaisseur, et d'antres fois avec la température.

L'étude des spectres de la lumière qui a traversé de tels milieux, permet de mesurer l'absorption des diverses radiations et de voir par quel concours de rayons le milieu prend la teinte qui le caractérise. Pour observer l'influence de l'épaisseur, on donne à la matière colorée la forme d'un jirisme à angle aigu, de sorte que, du sominel à la base, réi)aisseur aille en variant d'une manière progressive. Non seulement il arrive que la couleur des substances se fonce à mesure que l'épaisseur augmente, mais aussi (pie certaines cliangent ainsi totalement de couleur : c'est le pbénoniène connu sous le nom de (liclu'ohme ou de pohjchroïsme , Un savant anglais, M. (îladstone, a étudié d'une manière fort ingénieuse l'inllueiice de l'épaisseur sur la couleur des milieux et les spectres d'absorption (jui rendiMil raison, à la seule inspection de leur forme, des cliangenienls de couleur qui en résultent. Voici, d'après M. G. Salel (Diclioth îiairc de Chimie de Wnrtz), connnent a procédé M. Gladstone, par exemple pour les sels colorés tels que le chlorure de chrome, le permanganate de potasse, le chlorure de cobalt. « Il emplit un prisme creux en cristal de la solution à examiner, puis il regarde, à l'aide d'un prisme de verre, luie fente très étroite et très lumineuse, disposée deirière le prisme creux et perpendi-

culaircmcot à ses artîtcs principales. Par ccUc (lis[>osition les rayons transmis par les diflerents points de la fente ont à traverser des épaisseurs croissantes de liquide, depuis une épaisseur négligeable, jusqu'àcelle qui suffit pour iulerccpler presque toute lumière. » Nous reproduisons ici (iig. 165 à 168) divers spectres obtenus par cette niélbode d'observation.

L'élude des sjicctrcs d'absor])tion est égalenical intéressante pour les cbimislcs, en ce qne ces speclres sont le phis souvent caractéristiques de la substance éhuliéc. Prenons la inatifVe colorante du sang pour cx(?niplo. « b>rsqu'on nièle, dit M. Buignet {Manipulatiom de i)hysique), une ou doux gonttes de ce liquide

Fig. 105. — Spetlre

Fig. 160. - Vcirc

Fig. l07.~-S|K-diï

Fig. 108. — Sjectre

d'abs<..iilion iliL

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clilorui'o <li' .luth

cliluniw de coliall

uhinniro do cobalt

potass.-.

me.

Miiccnlrô,

t'Icndn.

avec 4 ou 5 grammes d'eau, et qu'après avoir introduit le mélange dans une petite cuve de verre à faces parallèles, on place celle-ci devant les collimateurs du speetroscope, on reconnaît dans le spectre produit deux larges i)andes obscures, dont la position (fig. 169, 1) est Constantin et invariable. Toutes deux sont situées entre les raies I) et E; mais l'une est dans le jaune et l'autre dans le vert... Cette propriété de fournir deux bandes d'absorption disposées comme il vient d'ètiv dit appartient à V hémoglobine ou globule sanguin combine à ro,\ygène. D'après Ilope Seyicr, un liquide qui ne renferme que 0,0001 d'hémoglobine, examiné sous une épaisseur de 0'",01, présente encore nellemenl les ilenx bandes. » I^a ligure 169 (2, 5) montre les

altérations que subit le spectre de Thémoglobine lorsque cette substance est réduite par le tarlrate d^étain ammoniacal, ou combinée à Toxyde de carbone. Les deux autres spectres sont ceux de Thématine, matière colorante qu'on obtient en soumettant rhémoglobine à Taction des acides ou des alcalis.

a On pourrait craindre, ajoute M. Buignet, en se basant uniquement sur le procé<lé spectroscopique, de confondre l'hémoglobine du sang avec certaines matières colorantes rouges ou violacées : Tcxpérience montre qu'il n'en est rien. Le suc de ceinses, les infusions de rose trémière, de myvtily de bois de Brésil, de (jarmice, le vin i^auge, les couleurs d'aniline^ les acétates, hyposidfites, méconates et sidfocyanures ferriques, produisent bien des changements dans l'aspect du spectre ; mais en aucun cas

Fip. 109. — Speclros d'absorption : i, de rhéinoglobinr libro ; 2, do riuMuoj'lobiiU' réduite jmr le tîirtnite dVtiiin; 5. de l'Iu'moglobiiie combinée à l'oxvde de carbone; •4, de l'héniatine en solution acide ; 5, de rhéinatine réduite jiar le larlrati^ d'étain.

les bandes d'absorption ne peuvent être confondues avec celles du sang. La cochenille, il est vrai, quand elle est en solution ammoniacale, donne deux bandes qu'un examen superficiel pourrait faire confondre avec celles du sang; mais la position de ces bandes n'est pas la même, et le sulfure d'ammonium n'y fait point apparaître la bande de Slokes. II y a donc de fortes présomptions pour croire qu'on a affaire à une tache de sang, toutes les fois que le liquide observé au spectroscoi)e forme deux bandes d'absorption comprises entre les raies I) et E, et que ces deux bandes disparaissent sous l'action du sulfure d'ammonium, pour faire place à une bande unique située dans l'espace clair qu'elles laissaient

entre elles... On ne peut méconnaître, dit en terminant Tauteur que nous citons, Timporlance que ces faits présentent au point de vue de la constatation des taches de sang en chimie légale. »

Revenons aux phénomènes de coloration dus à Tabsorption inégale des rayons colorés de la lumière blanche, quand elle traverse certains milieux.

Prenons un verre rouge, dont la coloration est duc au protoxyde de cuivre. Si l'on examine le spectre de la lumière qui traverse une lame de ce verre, on voit qu'il se réduit à la partie rouge ; les bandes sombres dont les autres |)arties du spectre sont recouvertes indiquent les couleurs qui ont été le plus absorbées. Dans un verre pourpre, c'est la partie rouge et la partie violette qui domine ; le vert et les couleurs voisines sont le plus absorbées. La couleur des sels de nickel et des verres verts est due à l'absorption des couleurs extrêmes du spectre, dans le rouge et le violet; avec une épaisseur croissante, le vert prédomine de plus en plus et finit par rester seul.

Comme exemples de dichroïsme provenant de la variation des parties du spectre absorbées à mesure que varie l'épaisseur, citons le vin vieux, l'eau-de-vie vieille, l'infusion de safran, le verre jaune, etc., qui sont jaunes sous une faible épaisseur et dont la teinte passe au rouge et au brun-rouge, à mesure que la lumière traverse des épaisseurs croissantes de ces milieux. Les sels de chrome et de manganèse laissent passer deux sortes de rayons et leurs spectres ont deux maxima, l'un dans le rouge, l'autre dans le vert; quand l'épaisseur augmente, le rouge l'emporte et la teinte devient livide et rougeàtre. Le bleu de cobalt ou verre d'azur, qui, sous une faible épaisseur, offre la couleur par laquelle on le désigne, devient de plus en plus rouge à mesure que cette épaisseur augmente.

Le docteur Brewster a fait d'intéressantes expériences rela-

tives à l'influence de la chaleur sur la force d'absorption des milieux colorés. 11 a reconnu que cette influence agit différemment selon les substances, diminuant l'absorption chez les unes, l'augmentant au contraire chez les autres. « Ayant chauffé

ciu rouge, (lit-il, un verre pourpre qui absorbait la plus grande partie du vert, le jaune et le rouge intérieur ou le plus réfrangible, je l'exposai à une forte chaleur ; lorsque sa chaleur rouge fut passée, j'observai que la transparence du verre était augmentée et qu'il transmettait librement le rouge intérieur, le vert et le jaune, qu'il absorbait auparavant en grande partie. Cependant cet effet disparut graduellement, et lorsque le verre fut entièrement refroidi, il recouvra sa première force d'absorption. Au contraire, si l'on chau fiait de la môme manière un morci-au de verre vert-jaunâtre, il perdait presque entièrement sa transparence. En reprenant sa couleur primitive, il passait par diflérentes nuances de vert olive; mais, une fois refroidi, il était moins vert qu'avant l'expérience... En soumettant le rubis balais à de hautes lonii)éra turcs, j'observai que sa couleur rouge se changeait en vert, qui lui-même se changeait en brun à mesure que le rubis se refroidissait, jusqu'à ce qu'il eût repris sa couleur première. »