POLARISATION PAR REFLEXION

mîère lame une position iixe (en plaçant son axe verticalement par exemple), on interposera entre elle et l'œil une seconde lame qu'on fera tourner lentement dans son propre plan ; ce qui produira un phénomène très curieux. La chandelle deviendra successivement visible et invisible à chaque quart de révolution de la lame, en passant par tous les degrés de clarté, depuis un certain maximum jusqu'à une obscurité totale ou presque totale; après quoi la clarté augmentera de la même manière qu'elle aura décru. Or, si Ton fait allention à la position de la seconde lame par rapport à la première, on trouvera que les maxima de clarté ont lieu lorsque les axes sont parallèles, c'est-à-dire lorsqu'ils sont disposés comme ils l'étaient ordinairement dans le cristal, ou lorsque leurs positions diffèrent de 180\ Les minima ont lieu, au contraire, lorsque les axes se croisent exactement à angles droits. Dans cette dernière situation, la lumière est totalement arrêtée si la tourmaline est d'une bonne couleur, et quoique chaque lame en particulier soit d'une transparence parfaite, leur combinaison est tout à fait opaque. » (Herschel, la Lumihr.)

Ainsi, comme on voit, le faisceau de lumière naturelle qui a traversé une première lame de tourmaline se trouve polarisé, comme celui qui émerge d'un cristal de spath d'Islande. 11 n'a plus sur tous ses côtés, sur toutes ses faces, si l'on peut s'exprimer ainsi, les mêmes propriétés, du moins au point de vue de son éclat. Nous allons voir maintenant que la double réfraction n'est pas le seul moyen de transformer la lumière naturelle en lumière polarisée.

§ 2. POLARISATION PAR RKFLEXION.

En 1808, Malus, physicien franc^^ais, qui s'est illustré par ses beaux travaux sur ro()tique, regardant par hasard, à tra-? vers un cristal de spath d'Islande, l'image du soleil couchant réfléchie par les vitres du palais du Luxembourg, remarqua

avec surprise qu'en faisant tourner le prisme, les deux image changeaient d'intensité : la plus réfractée était allernativcmei plus ou moins brillante que Taulre, à chaque quart de révolu tion. En analysant minutieusement ce phénomène, il découvr*/ que la réflexion sous certains angles suflit pour donner ai^ rayon lumineux les mômes propriétés que possède un rayofl qui a traversé un cristal biréfringent tel que le spath d'Islande. L'expérience de Iluypens, dont Huygens et Newton avaient essayé en vain de donner la théorie, ne fut plus un phénomène isolé, et c'est en s'efforçant de la rattacher à une même explication déduite de la théorie de Newton, que Malus fut conduit à donner le nom de polarisation de la lumière à la modification subie par les rayons lumineux dans les expériences rapportées plus haut. Trois ans pins tard, en 181 1, Malus, Biot et Brewster découvraient séparément la |)olarisation par réfraction simple, et Arago la polarisation chrojnatiipic; et depuis, une multitude de faits nouveaux, se rattachant à des modifications singulières des rayons lumineux, vinrent concourir, avec les phénomènes dont nous venons de parler, à f(»rmer une des plus intéressantes branches de la science, aussi féconde |)jur la théorie que pour ses applications praticpios. Comme les bornes et la nature élémentaire de cet ouvrage ne nous permeltent i)as d'entrer dans de longs détails, nous nous contenterons de décrire quelquesuns des plus remarquables parmi ces phénomènes.

Quand un faisceau de lumière naturelle tombe obliquement sur un miroir non métallique, de verre noir, de marbre, d'obsidienne, il acquiert, par la réfloxi(>n à la surface, les mêmes propriétés que s'il eût été traversé par un cristal doué de la double réfraction : il est polarisé.

On pose sur une table, devant une fenêtre ouverte, une plaque de verre noir, puis on se place de manière à recevoir obliquement, sous une inclinaison d'environ ob\ la lumière des nuées réfléchie par la plaque. L'éclat du miroir parait alors uniforme. ISi, sans changer alors de |)osition, on observe la surface brilante à travers une lame de tourmaline, taillée parallèlement à

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son axe optique, et si l'on fait tourner celle lame dans son propre plan, on remarque, dans réclat de l'image des nuées formées sur la plaque de verre, les variations suivantes : si Taxe de la tourmaline est dans un plan vertical, l'image brillante disparaît; la plaque de verre semble couverte d'une sorte de nuage obscur, et le centre de la taclic est entièrement noir. Quand cet axe est, au contraire, liorizontal, c'est-à-dire parallèle à la plaque de verre, la taclie disparaît complètement ; enfui, dans les positions intermédiaires de l'axe de la tourmaline, l'éclat de l'image va graduellement en s'éclaircissant de la première situation à la seconde.

Si l'analyseur, au lieu d'être une lame de tourmaline, est un prisme de Nicol, les variations d'éclat de Timage se succéderont de la même manière : le minimum aura lieu quand la section principale du prisme sera verticale, et le maximum quand cette section sera à angle droit avec la |)remière de ses positions.

De ces deux expériences on tire la conclusion qu'un faisceau lumineux, tombant sous une inclinaison de 55^25' (ou, ce qui est la môme chose, sous une incidence de 54%'>r)'), sur une plaque de verre noir, est, après sa réflexion, polarisé dans le plan même de cette réflexion* Cet angle de r)4Mr)' est ce qu'on nomme l'angle de polarisation du verre : c'est celui pour lecpiel le rayon réfléchi peut être complètement éteint par le polariscope analyseur : c'est ce qu'on exprime en disant que le rayon est complètement polarisé. Quand l'angle d'incidence a une autre valeur, l'image du faisceau n'esl i)as complètement éteinte : le rayon réfléchi est partiellement polarisé.

L'angle de polarisation varie avec les substances réfléchissantes. Ainsi, il est de 52^45' pour l'eau, de i\{V7) pour l'obsidienne, de 58^40' pour la topaze, de ()8"2' pour le diamant. Brewsler a imaginé une très curieuse exi)érience pour mettre en évideuce la difTérence que nous signalons entre les angles de polarisation de deux substances, du verre et de l'eau par exemple. Il dispose une plaque de verre de façon qu'elle re-

çoive el réfléchisse un faisceau de lumière sous l'incidence de 54*55', qui est, comme nous venons de le voir, l'angle de polarisation du verre. Puis il observe le faisceau réfléchi avec un analyseur de manière que toute lumière disparaisse. Or, si à ce moment une personne souffle avec son haleine sur la plaque de verre, l'image apiiaralt de nouveau. Ce phénomène est dû à

L' Miiiii'' |ii'iii'clionni'' pr liiiil.

Cl- (|u'iiloi's la n'Ilexion a lieu sut' une couche d'eau, el que l'angle de polarisalion de l'eau n'est pas le même que celui du

Malus a imaginé un a|>p;iieil à l'aide duquel toutes les prol)i"iélés de la luniièic polarisée par réflexion peuvent ôlre étudiées. Ouli-e celles cpie in)us vein)iis de décrire, nous signalerons encore celles (pii caraclérisent celle lumière quand elle se réfléchit en tomhant sur une seconde plaque réfléchissante.