C. — Mesure des changements de phase

La mesure directe des changements de phase produits par la réflexion métallique sur chacune des composantes du rayon incident est très-difiicile et n'a pas encore été réalisée.

380. IRmpéràemm^m fie De ëmÊÊmrmtmmU — De Senarmont^^^ a proposé et essayé, pour mesurer les changements de phase, un procédé qui en réalité est inapplicable. Il se servait d*un double miroir composé de deux lames juxtaposées, l'une métallique et l'autre de verre noir, dont la ligne de jonction était horizontale. On place ce miroir à une certaine distance de l'appareil de Fresnel pour la production des franges d'interférence. Les deux faisceaux réfléchis par les miroirs de Fresnel tombent d'abord sur la lame de verre, s'y réfléchissent et donnent des franges d'interférence ; on note la position de la frange centrale. Puis on fait arriver les faisceaux réfléchis par les miroirs de Fresnel à la fois sur la lame de métal et sur la lame de verre, en laissant l'angle d'incidence constant. Le métal produit dans la réflexion des changements de phase sur les deux composantes du rayon réfléchi , et il en résulte un déplacement de la frange centrale. Le changement de phase que produit le verre est connu et le déplacement de la frange centrale fait connaître la variation que subit ce changement de phase par l'addition du métal , c'est-à-dire la différence entre le changement de phase produit par le verre et le changement de phase produit par le métal. On peut donc connaître l'effet dû au métal.

Ce procédé n'est que théorique ; dans la réalité il est imprati* cable , car il suppose que les deux lames sont rigoureusement dans le même plan. Or, supposons qu'on ait réalisé cette condition : elle

tO C. «., XXIV, 397. — iim. de ehm. et de phyê,, (3), XX, 897.

RÉFLEXION MKTU.LIQIE. 555

cessera d'exister dès que les rayons viendront frapper le miroir. Il faudrait que la distance des plans des deux lames fût très^petite par

rapport à -^ de millimètre, et on ne peut répondre d'inégalités

moindres que ^ de millimètre. Ce procédé ne peut donc servir qu'à constater le déplacement de la frange, mais non h mesurer le changement de phase.

De Senarmont a employé une autre méthode, qui n'a pas non plus donné des résultats très-précis. Il recevait sur un analyseur biréfringent la lumière polarisée elliptiquement par réflexion sur un miroir métallique, et faisait tourner cet analyseur jusqu'à ce que les deux images fussent de même intensité. La section principale de l'analyseur se trouvait alors à 45 degrés des axes de l'ellipse. Le rapport des axes de l'ellipse se déterminait en faisant tomber la lumière polarisée elliptiquement sur une lame de mica d'un quart d'onde. Cette lumière sort de la lame polarisée recliligneniont. et la tangente de l'angle que fait le plan de polarisation de la lumière transmise avec la section principale de la lame est égale au rapport des axes de l'ellipse de vibration. Connaissant la direction des axes de l'ellipse et leur rapport, il en déduisait par le calcul la différence de phase, et le rapport des intensités des deux composantes du rayon réfléchi polarisées parallèlement et perj)endiculairemenl au plan d'incidence.

Ce procédé ne donna que des résultats peu précis, parce que la lame d'un quart d'onde agit d'une manière différente sur les ray(»ns des différentes couleurs.

381. Métliode «le IVewBianii. — Neumann a indiqué un procédé indépendant du ra|)porl des intensités des deux composantes (lu rayon réfléchi. C'est une forme nouvelle donnée aux expériences de Brewster sur le rétablissement de la polarisation rectiligne après un nombre m de réflexions dans le même plan et sous la même incidence. De là on peut déduire la différence de phase produite par une réflexion unique entre les deux composantes.

En effet, pour que, après m réflexions opérées sous la même incidence et dans le même plan, la polarisation rectiligne soit rétablie,

il faut que cette différence de phase soit égaie à un nombre entier n de demi-longueurs d'ondulation, et, comme chaque réflexion produit le même changement de phase, le changement déphasé intro-

duit par une réflexion unique sera égal à — •

Pour les corps transparents, la composante polarisée dans le plan d'incidence change de signe par la réflexion ; la composante polarisée perpendiculairement au plan d'incidence ne change pas de' signe tant que l'angle d'incidence est inférieur à celui de la polarisation complète; mais si l'angle d'incidence est supérieur à cet angle de polarisation , elle change de signe. Lorsque l'incidence varie de zéro jusqu'à l'angle de polarisation complète, la différence de phase introduite par la réflexion entre les deux composantes est

donc -; lorsque l'incidence dépasse l'angle de polarisation complète,

cette différence change brusquement et devient égaie à zéro ou à

3 -1 valeur qu elle conserve jusqu'à l'incidence de 90 degrés.

On sait que les métaux n'ont pas d'angle de polarisation complète, que la composante polarisée perpendiculairement au plan d'incidence est toujours en retard sur la composante polarisée dans ce plan: qu'enfin la différence de phase entre les deux composantes est égaie

à - sous l'incidence normale et nulle sous l'incidence rasante. A ces

deux limites la différence de phase est la même que pour les corps transparents; mais dans l'intervalle la variation de la différence de phase est continue pour les métaux, tandis qu'elle se fait brusquement pour les corps transparents.

Ceci posé, prenons une incidence qui rétablisse la polarisation recliligne après m réflexions sous le même angle , et qui par suite

produise à chaque réflexion une différence de phase égale à — -•

Cette incidence n'est pas la seule qui produise cet effet, car, puisque pour une réflexion la différence de phase varie, comme nous venons

de le voir, de - à zéro quand l'incidence varie de zéro à 90 degrés,

elle doit passer par les valeurs

ma ma m a ni 2

en parlant de l'incidence normale, et alors les différences de phase

pour m réflexions deviennent (m~ i) -i (m— 2) -1 • • • 1 -—1 -•

Il y a donc, en laissant de côté Tincidence normale, w — 1 angles d'incidence pour lesquels la polarisation recliligne sera rétablie après m réflexions. Réciproquement, si Ton détermine à partir de la normale les m — 1 angles d'incidence pour lesquels la polarisation rec-

tiligne est rétablie, les difl'érences de phase produites sous ces m— 1

'. . 1 ^ , . 'm— i X ni—2 X 1 X

mcidences seront respectivement -^ — -1 -1 • • • > -- -•

r ma m a ma

En choisissant convenablement m on aura donc l'angle d'incidence

qui donne une différence de phase égale à une ffaction donnée de - •

Si l'on veut, par exemple, avoir une différence de phase égale à

^ de -1 il faut faire réfléchir cinq fois le rayon et déterminer la

valeur du premier angle d'incidence à partir de l'incidence normale pour lequel la polarisation rectiligne se rétablit.

Pour m=3, c'est-à-dire s'il y a deux réflexions, il n'y a qu'une «eule incidence qui rétablisse la polarisation rectiligne. Cette incidence correspond à une différence de phase égale à - - ou à - •

L'expérience montre qu'elle est égale à l'angle de polarisation maximum, c'est-à-dire à l'incidence pour laquelle la composante du rayon réfléchi polarisée perpendiculairement au plan d'incidence a son intensité minimum.

On peut donc définir l'angle de polarisation maximum un angle tel , qu'il introduit entre les deux composantes du rayon réfléchi une différence de phase d'un quart de longueur d'ondulation.

382. Expériences <le M. Smmàîm. — M. Jamin a fait des expériences sur la mesure des différences de phase introduites entre les deux composantes du rayon réfléchi par la réflexion métallique ^^\

Au centre du cercle horizontal de l'appareil de M. Jamin (378) est un support pouvant tourner autour du centre dans le plan du cercle. Sur ce support deux lames du métal sur lequel on veut expérimenter sont placées vis-à-vis l'une de l'autre. Elles sont appliquées

^*^ Ann, de chim. et de phyti., (3) » XIX , 296.

558 RÉFI.K\IU.\ ET RÉF(UCTIO.\ DE LA LUMIÈBK t'OLARlSÉE.

avec de la cire sur deux lamr>s de laiton paralIMes et fixées verticalement sur le support.

L'une de ces lames de lailoii est (ixc. l'autre est mise en mou\e- . ment par une vis microraétrtque (]ui la déplace parallMement à elle-même, de façon que la dislance des deux lames puisse varier ù volonté. On s'nssure d'aLurd du parallélisme des deux lames reOc-l'hissantes en amenant ces lames au contact par le mouvement de ta vis et en constatant qu'elles se touchent sur toute leur étendue. Pour mesurer les incidences correspondant à des valeurs données de la différence de pliase, on opère de la manière suivante : on place un pulariseur sm* le trajet du raton incident et un analyseur sur te trajet du rajon réfléclii. On met d'abord les deux lames à une distance assez grande pour que le rayon incident ne se réflfSchisse que deux fols sur ces lames (lig. 73), et on fait tourner le support sur lequel sont fixées les lames jusqu'à ce qu'on trouve un angle d'incidence pour lequel la polarisation rectilîgne est rétablie ; cet angte

correspond, comme nous l'avons vu, ù une différence de phase égale à - entre les deux composantes du rajou rétiéchi.

Pour avoir quatre réflexions (lif;. 76) il fnut. à i'aide de la vis, rapprocher les deuv lames jusqu'à ce que le rayon réfléchi, ayant disparu, reparaisse de nouveau. On détermine alors, en faisant tourner graduellement le support des deux lames et en partant de l'incidence normale, les trois angles pour lesquels la polarisation rectiligne est rétablie. On a ainsi les incidences correspondant à des différences de phase égales 27-'/^ ^' Â i' "" " T' 4' S'

Kn faisant encore avancer la lame mobile on pourra obtenir six réflexions et déterminer les cinq angles d'incidence qui rétablissent la polarisation rectiligne. i'.i^s linq angles, à partir de l'incidence

normale, correspondent à des différences de phase égales à g -« ^ -^ 3XaXiX 5XXXXX '■*

— — » ^ —y -^ —"* OU '"ô^T'ê' •

6a6aba i!io4oia

Toutes les fois que le nombre des réflexions est pair, le rayon réfléchi est parallèle au rayon incident sous toutes les incidences, et par conséquent on n'a pas à déplacer Tanalyseur. Il n'en est plus de même lorsque le nombre des réflexions est impair : dans ce cas la direction du rayon réfléchi varie avec l'incidence, et il faut déplacer l'analyseur en même temps que l'on fait tourner le support des deux lames. Remarquons d'ailleurs que la direction du rayon réfléchi varie d'un angle double de la variation de l'angle d'incidence; il sufiira donc, pour maintenir l'analyseur sur le trajet du rayon réfléchi, de lier le mouvement de cet analyseur à celui du support des deux lames, de façon qu'il tourne d'un angle double de celui dont tourne le support.

Voici quelques-uns des résultats obtenus par M. Janiin :

DIFFÉRRNCRS