LOIS EXPÉRIMENTALES

Plus récemment M. Broch^'^ et après lui M. Wiedemann, ont appliqué à la mesure de la déviation du plan de polarisation la méthode de MM. Fizeau et Foucault; les résultats ainsi obtenus sont beaucoup plus exacts que lorsqu'on cherche à isoler une portion du spectre. Dans ces expériences, les rayons solaires étaient introduits dans la chambre noire par une fente étroite, et polarisés par un prisme de Nicol placé derrière la fente; ils traversaient ensuite normalement la plaque de quartz et étaient reçus sur un analyseur formé par un second prisme de Nicol. Le faisceau émergent était décomposé par un prisme dont les arêtes étaient parallèles à la fente; on obtenait ainsi un spectre dans lequel on distinguait les raies de Frauenhofer. M. Broch observait ce spectre à l'aide d'une lunette de Galilée; M. Wiedemann, pour plus de précision, se servait d'une lunette astronomique munie d'un réticule.

Lorsque la section principale de l'analyseur est parallèle au plan de polarisation des rayons d'une certaine couleur, ces rayons manquent dans l'image extraordinaire, et par suite le spectre présente dans la région qui correspond à ces rayons une bande noire plus ou moins large. Si la plaque de quartz est suffisamment mince pour que la différence des déviations que subissent les plans de polarisation des rayons correspondant aux deux extrémités du spectre (ou, comme on dit pour abréger, l'arc de diversion) soit inférieure à 180 degrés, il n'y a qu'une seule bande noire dans le spectre, parce qu'il n'y a qu'une seule espèce de rayons dont le plan de polarisation soit parallèle à la section principale de l'analyseur, et cette bande se déplace de façon à parcourir toutes les régions du spectre lorsqu'on fait tourner la section principale de l'analyseur. Si l'arc de dispersion est compris entre n et n+ 1 demi-circonférences, il y aura n + 1 bandes noires qui se déplaceront dans le spectre par la rotation de l'analyseur.

Pour mesurer la déviation du plan de polarisation des rayons qui correspondent à une raie de Frauenhofer, on choisit une plaque assez mince pour que l'arc de dispersion soit inférieur à 1 80 degrés; on fait coïncider la raie avec le fd vertical du réticule et on fait tourner l'analyseur de façon que le milieu de la bande noire se trouve

^») Arm. de chim. et dephye»^ (3), XXXIV, p. 119.

sur cette raie : l'angle que forme la section principale de l'analyseur avec le plan primitif de polarisation est alors égal à la déviation cherchée. Pour que la bande noire ne fasse pas disparaître la raie et pour qu'on puisse observer la coïncidence, il faut que la plaque de quartz ne couvre qu'une moitié de la fente, de sorte qu'une .moitié du spectre ne soit pas moditiée par le quartz.

A mesure que l'épaisseur de la lame de quaitz augmente, l'arc de dispersion devient plus grand, et par suite les rayons qui sont presque complètement éteints sont compris entre des limites moins étendues, de sorte que la bande devient plus étroite; mais, d'un autre côté, plus la plaque est épaisse et moins la bande se déplace dans le spectre pour une même rotation de l'analyseur; la sensibilité du procédé augmente donc d'une part parce que la bande se rétrécit, et diminue de l'autre parce qu'elle se déplace moins vite; il faudra déterminer par l'expérience l'épaisseur qu'on doit donner à la lame de quartz pour obtenir les résultats les plus précis.

Le tableau suivant contient les valeurs trouvées par M. Broch pour les rotations des principales raies du spectre produites par une lame de quartz d'une épaisseur égale à i millimètre.

PB0DUIT8 BAIES. ROTATIONS. dc la

rotation par X*.

D ai'Ao' 7611

F Sfk'^'io' 7633

tie$ nombres contenus dans la dernière colonne du tableau mon- Ireal que la loi de la raison inverse du carré de la longueur d'ondulation n'est qu'approximative. Le produit de la rotation par le carré de la longueur d'ondulation varie dans le rapport de 1 a à 1 3 et va en croissant du rouge au violet, ce qui avait déjà été indiqué par Biot.

250, rHéi%Mi|ène« produlfii par te lumière bl»i»cdie«

— Il est facile de se rendre compte des phénomènes que présente

LOIS EXPÉHIMENÏALES. â-23

le ([uartz dans la lumière blanche. Les pians de polarisation des différents rayons simples dont cette lumière est composée éprouvent des rotations inégales et font par suite des angles inégaux avec la section principale de l'analyseur; or, l'intensité de chaque couleur dans l'image ordinaire s'obtient en multipliant l'intensité de cette couleur dans la lumière incidente par le carré du cosinus de l'angle que fait le plan de polarisation des rayons de cette couleur avec la section principale de l'analyseur. Les intensités des différentes couleurs simples dans l'image ordinaire ne sont pas proportionnelles à ce qu'elles sont dans la lumière incidente, et par suite l'image ordinaire est colorée et sa teinte dépend de l'angle que fait la section principale de l'analyseur avec le plan primitif. II en est évidemment de même de l'image extraordinaire, et, comme la somme des intensités d'une couleur simple dans l'image ordinaire et dans l'image extraordinaire est égale à l'intensité de cette couleur dans la lumière incidente, on voit que les teintes des deux images doivent toujours être complémentaires.

Lorsque l'épaisseur de la lame de quartz est assez grande pour que l'arc de dispersion comprenne un grand nombre de circonférences, il manque dans chacune des images des rayons correspondant aux différentes ré(]ions du spectre, et par suite l'intensité moyenne de chaque couleur est à peu près proportionnelle à ce qu'elle est dans la lumière incidente. Dans ce cas les images ne présentent plus de colorations sensibles.

On peut calculer approximativement la teinte que doit présenter chacune des iniages lorsqu'on connaît l'angle a que forme la section principale de l'analyseur avec le plan primitif et les angles de rotation moyens des plans de polarisation des sept couleurs principales du spectre. Soient, en effet, n l'intensité d'une de ces couleurs dans la lumière incidente, x l'angle moyen de rotation correspondant à cette couleur, elle aura pour intensité dans l'image ordinaire

a cos^ (^ — a) ,

et dans l'image extraordinaire

a siii^ {x — a).

Hà POLARISATION ROTATOIRE.

Les intensités des sept couleurs dans Tune des images étant ainsi déterminées, la règle de Newton permet d'en calculer la teinte. Biot a fait un grand nombre de vérifications expérimentales de ce genre, et les résultats du calcul ont toujours été confirmés par Tobservation.

251. Teinte seiisilile ou de piMiease. — Lorsque Tépaisseur de la lame de quartz ne dépasse pas 5 millimètres, parmi les teintes que présente Timage extraordinaire lorsqu'on fait tourner la section principale de l'analyseur, il s'en trouve une particulièrement remarquable qui a été observée pour la première fois par Biot et désignée par lui sous le nom de teinte sensible ou teinte de passage. Cette teinte est d'un gris violacé ou gris de lin qui n'a pas d'analogue dans le spectre ; elle se distingue par deux caractères spéciaux : en premier lieu, l'image extraordinaire en passant par cette teinte présente un minimum d'intensité très-marqué, et ensuite un trèspetit déplacement de l'analyseur dans un sens ou dans un autre suffit pour la faire |)asser soit au rouge, soit au bleu. C'est cette dernière propriété qui lui a fait donner le nom de teinte sensible.

L'expérience montre que, lorsque l'image extraordinaire présente la teinte sensible, la section principale de l'analyseur est parallèle au plan de polarisation des rayons jaunes moyens; ces rayons, qui sont de beaucoup les plus intenses parmi tous ceux du spectre, manquent alors dans l'image extraordinaire, qui par suite doit présenter un minimum d'intensité très-marqué. Pour déterminer la teinte que doit présenter cette image, il faut chercher les angles des plans de polarisation des rayons de différentes couleurs avec la section principale de l'analyseur, c'est-à-dire avec le plan de polarisation des rayons jaunes moyens. Il suffit pour cela de retrancher la déviation du plan de polarisation des rayons jaunes des déviations (|ui correspondent aux autres couleurs. En supposant que la lame de quartz ait i millimètre d'épaisseur et en se servant des nombres trouvés par Biot (2A8), on obtient pour ces différences les valeurs suivantes :