CHAPITRE IV

Action de la lumière solaire sur le verre. — La lainière solaire change la couleur du verre; dès 1863, M. Gaffield, de Boston, préoccupé de cette question, commença une série d’expériences qui furent continuées jusque dans ces derniers temps.

Les écrits anciens ne font pas mention de cette altération; ce n’est guère qu’au début du dix-neuvième siècle qu’on observa ce phénomène en Europe, sur des plaques de verre dont les unes, légèrement colorées, étaient passées au poupre et d’autres à la teinte jaunâtre. En 1823 et 1824, Faraday, Bontemps, Fresnel firent quelques essais constatant que la lumière solaire produisait ce changement de couleur.

Melloni et Hunt, par d’autres expériences, démontrèrent le rôle que jouent les verres de différentes couleurs dans la transmission de la lumière et de la chaleur. Pelouze fit part à l’Académie des sciences de quelques observations sur ce sujet ( Comptes rendus , 14 janvier 1867).

Les expériences de M. Gaffield, étendues, originales, s’appliquaient aussi bien aux verres colorés qu’aux verres non colorés. Par verres colorés, on entendait ceux qui, à l’aide d’un oxyde métallique fabriqué intentionnellement, paraissent colorés par transparence ; par verres non colorés, ceux qui paraissent incolores par transparence.

M. Gaffield prit pour champ d’expériences la toiture à châssis vitrés de son habitation de Boston. Cette toiture, vaste plate-forme, exposée toute l’année aux rayons solaires, comme aux intempéries, était parfaitement disposée pour ces observations.

Le changement de couleur se développe lentement avec certaines espèces de verres, il est très rapide avec d’autres verres, si rapide quelquefois qu’une heure d’exposition suffit pour le rendre appréciable par l’exposition aux chauds et vifs rayons du soleil d’août. Les plaques de verre exposées avaient généralement 4 pouces sur 2 et quelquefois 4 sur 18 ; leur épaisseur variait de 1/6 de pouce à 1 pouce.

Quatre-vingts sortes de verres, d’origine américaine, française, anglaise, belge, allemande, y compris des plaques brutes et dépolies, ont été ainsi exposées pendant des périodes variant de une heure à treize années. Plus de mille chantillons nous ont été montrés. On a exposé en outre des verres d’optique, des flint-glass et du crown, plus de soixante-dix feuilles de verres colorés, de couleurs et de teintes différentes, des vitraux de cathédrale qui montraient non seulement les couleurs principales du spectre, — • rouge, orangé, jaune, vert, bleu et violet, — mais encore des teintes intermédiaires, telles que le brun, l’olive, l’améthyste, la couleur de chair (1).

(1) M. Gaffield a fait une communication à ce sujet à l’Association américaine pour l’avan-. cernent des sciences, à Boston, le 27 mars 1881). La plupart des détails de ce travail si intéressant sont consignés jusqu’à l’année 1867 dans le Sillimann's Journal.

Pour le verre incolore au moment de l’exposition, on a constaté les transitions de teintes suivantes:

1° Du blanc au jaunâtre;

2° Du verdâtre au vert jaunâtre;

3° Des teintes jaune brun et verdâtre à diverses teintes de pourpre;

4° Du blanc verdâtre au bleuâtre ;

5° Du bleuâtre et d’autres teintes à des teintes plus foncées des mêmes couleurs.

Les verres non recuits peuvent changer de coloration comme les verres recuits.

Les verres d’optique, dans lesquels il entre de l’oxyde de plomb (flint-glass), sont à peu près inaltérables. Tous ces verres, incolores au début de ces expériences, colorés par leur exposition au soleil, peuvent être ramenés à leur état normal en passant au four à recuire. Une seconde exposition à la lumière reproduira les phénomènes précités. Pelouze, en 1867, signala cette propriété remarquable ; le professeur Percy signala le même fait à la même époque.

Verres colorés dans leur masse. — Les couleurs principales, à l’exception du violet qui est rendu un peu plus sombre par l’exposition, ne sont nullement altérées, mais les changements suivants sont remarquables :

1° Les teintes brunâtres deviennent couleur chair;

2° La couleur chair passe aux teintes pourpre ou violet ;

3° L’ambre, l’olive et le pourpre prennent des teintes plus foncées des mêmes couleurs.

Si l’on enlève le mastic qui protège les bords des carreaux teintés en pourpre, on peut observer la couleur primitive du verre. En passant au four à recuire des échantillons de vitraux de la 'cathédrale de Strasbourg et d’ailleurs, les teintes se foncèrent, mais les couleurs ne se changèrent pas au point d'indiquer d’altérations qui se seraient produites par l’exposition aux rayons solaires. Il est évident que nous ne voyons plus aujourd’hui les verres des vieux vitraux avec les teintes qu’ils avaient au moment de leur fabrication ; le soleil, les intempéries, ont à la longue affaibli ces teintes. Ces verres qui nous paraissent parfaits, doivent probablement une partie de leur supériorité à une épaisseur inégale, aux défauts de leur surface, sculptés qu’ils sont par la dent du temps. Chaque petite ondulation, chaque raie, deviennent par interférence, des points à réfraction et à réflexion où la lumière se joue, et, par suite, une nouvelle source de cet éclat, de cette harmonie et de cette beauté qui distinguent les "erres peints des anciens temps.

Les verriers de Berkshire et d’Angleterre visent à reproduire, ou tout au moins à se rapprocher de la perfection de ces verres anciens en copiant les imperfections propres aux vitraux des antiques cathédrales, qu’imitent si largement de nos jours les artistes et les architectes.

Comment expliquer chimiquement cette remarquable action du soleil?

Généralement on attribue à la présence de l’oxyde de manganèse dans les verres le pouvoir de communiquer ces colorations diverses.

Sans garantir l’infaillibilité de l’explication habituelle, n’en ayant pas une

contraire à exposer, nous résumons ce qui a cours jusqu’ici. Les matières premières de la vitrification ne sont pas chimiquement pures, elles contiennent toutes de l’oxyde de fer.

Le protoxyde de fer donne au verre une teinte vert bleuâtre, le peroxyde le colore très peu et lui donne une teinte jaunâtre. Les deux oxydes existent généralement dans ces matières et produisent alors les couleurs verdâtres habituelles au verre du commerce.

Pour corriger un peu cette coloration on ajoute aux matières vitrifiables un peu d’oxyde de manganèse, savon des verriers. Cet oxyde de manganèse qui, à son maximum d’oxydation, colore le verre en violet, à mesure qu’il perd son oxygène, perd également son pouvoir colorant. Or pendant la fusion, ou plutôt l’affinage du verre, cet oxyde de manganèse peroxyde tout le fer qui se trouvait aux deux états d’oxydation et colore alors le verre en jaune. Cette couleur jaune est complémentaire à tout ce qui reste de pouvoir colorant dans le manganèse, et se trouve neutralisée, le verre est incolore. Lorsque la lumière solaire vient frapper ce verre, elle exerce une action réductrice sur l’oxyde le moins chargé d’oxygène, celui qui est en moindre proportion, et l’oxyde opposé profite de cette élimination pour se peroxyder; de là certaines colorations tantôt jaunâtres, tantôt verdâtres, dans des échantillons de même provenance.

Pour peroxyder les sels de fer il serait alors préférable d’employer un oxyde métallique sans action colorante, l’oxyde de zinc par exemple. On a du reste renoncé à l’emploi de l’oxyde de manganèse comme savon des verriers. Ces études de M. Gaftîeld ont une réelle importance; elles ont permis de modifier les compositions vitrifiables, afin d’éviter un changement des teintes du verre, changement qui pourrait avoir de graves inconvénients, notamment pour les photographes, chez lesquels un verre insolé, jauni, c’est-à-dire ayant perdu une grande partie de sa puissance à transmettre l’action chimique de la lumière solaire, deviendrait ainsi aussi inactif qu’un verre à surface dépolie émaillée.