POLARIBIÉTRIB DE LA CHALEUR.— MÉTHODES ET APPAREILS
Recherclies de MM. de La Provoslaye et P. Desains.
La méthode qu'Arago a donnée pour la solution des pioblèmes de polarimétrie lumineuse repose sur les deux principes suivants :
1° Lorsqu'un faisceau de rnyons lumineux est partiellement polarisé da!is un plan connu M.N, si on le transmet à travers une pile de glaces dont le plan do réflexion coïncide avec MN, on pourra en gênerai faire disparaître toute trace de polarisation dans lo rayon transmis. Il suffira, pour y arriver, de former la pile d'un nombre de glaces un peu consulerable, et ensuite de rincliner convoniibleinent sur le rayon incident.
2" Lors(|u un faisceau, en grande parti« formé de lumière naturelle, contient toutefois un peu de lumière polarisée, on décèle aisément ces traces de polarisation à l'aide d'un analyseur formé d'une plaque de quartz perpendiculaire à Taxe et d'un prisme de spath. Les deux images émergentes se colorent dès que la lumière incidente n'est pas absolument neutre.
Il serait difficile d'étendre ces principes à l'étude de la polarisation calorifique. Mais la discussion de la théorie des piles de glaces en indique une autre d*une application commode.
Lorsqu'on fait tomber obliquement sur une pile de glaces un faisceau polarisé, la proportion dans laquelle il est transmis dépend, toutes choses égales d'ailleurs, de l'angle que le plan de réflexion fait avec le plan dé polarisation primitif. Elle est minimum quand ces plans coïncident^ maximum quand ils sont reo-
«>3i roLAHlMÉTBlB DK LA GHALBUH.
tangulaires; des différences analogues se manitestent quand on opère sur un rsyon partiellement polarisé. Seulement, elles sont de moins en moins grandes à mesure que la proportion de chaleur polarisée ({vd existe dans le faisceau incident est plus faible. Tous ces faits sont des conséquences immédiates de la théorie des piles de glaces. (Voyez pages o\t et suivantes.) MM. Forbep, Meltoni, Knoblaucb ont souvent vériûé l'exactitude de ces conséq^ences dans leurs recherches sur la polarisation calorifique, et c*est de leur discussion que nous avons déduit la méthode polarimétrîque dont nous avons toujours fait usage.
Désigons par p et 9 les fractions qui mesurent Tintensité avec laquelle la chaleur polarisée se transmet à travers une pile de glaces suivant que son plan de polarisation coïncide avec celui de réflexion ou lui est perpendiculaire, on a (voir page 547)
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1 M r4ft«i\ii!iLii:i!l
Ceci posé, si Ton reçoit sur une pile de glaces un faisceau de chaleur formé de deux autres, l'un d'intensité a polarisé dans le plan de réflexion, l'autre d'intensité h dans un plan rectangulaire, on obtiendra une quantité de chaleur transmise Z donnée par l'équation Z = p (ap + )> P étant un facteur dépendant de l'absorption dans le verre. Lorsque l'effet thermoscopique correspondant à ce flux aura été mesuré, si l'on tourne le plan de réflexion de la pile de 90<*, en prenant soin que l'inclinaison des lames sur le faisceau incident ne change pas, on obtiendra une pfoportion de chaleur transmise égale à ^ (oq -^bp). Soit
Z' cette nouvelle quantité de chaleur transmise, le rap^uit-^y
, ap -^bq
•aura donc pour expi-ession ^ ^
ou
La valeur numérique ^ varie peu avec Tindice des rayons
^DLAAlMËTai& DE LA CUALEUtt» m
^m^véè sous Vangle de 60»; avec une pile de 40 glaces elle est sensilueiiietit égale à 0,307 quand l'indice est égal à 1,4a, et 0,18 si l'iDdice est 1,51; en telle sorte que sous cet angle de 00*«
avec une pile do 40 glaces, le rapport a très-scnsibiement pour i+|0,90
valeur , quelle que soit la longueur d'onde des rayons
employés.
D'après ces considérations, on voit qu'on pout , en se donnaut simpleiseot T indice moyen et la direction moyenne des
rayons incidents, calculer le rapport quand ^ est connu, ou ré*
ciproqueiiient; et par suite on peut connaître la proportion ^^-^ de chaleur polarisée qui existe dans le faisceau incident; on a
en effet —r-r- » •
On peut aussi, indépendamment de toute apprc^'iation d'indice ei d au;4le d iiii idcnce, déterminer expcrimeaUloment les
différentes valeurs de 4^^» incidence fixe, quoique
inconnue, répondent aux différents degrés de polarisation du faisceau incident. Voici en quoi consiste la marche des opérations : On polarise complètement la chaloiir {Movenant d'une bonne lampe a modérateur, et on la tran»iiiel normalement h travers une plaque de cpiartz dont la section principale fait avec le plan de polarisation primitif un angle a inférieur à 45". Le faisce;iu transtnis est partiellement polarisé dans le plan do la section principale, et la proportion de chaleur polarisée qu'il renierme est cns^cL — siVa; on reçoit ce faisceau sur une pile de mica muiuée de façon à pouvoir tourner autour du faisceau incident en conservant toujours sur lui la même inclinaison, et l'on observe les effets thermoscopiques obtenus lorsque le plan de refractiou coïncide avec la section du quartz, ou quand il lui est per-
pendiculaire. Le quotient de èes effets est la valeur de qui
tu
répond au degré de polarisation cos'^a. — sùi'OLÛu rayon incident. . Des opérations de ce genre nous ont conduit à la table sui vante : II. 37
F.OLAUIMÉTRIE DE LA ClIALKUn.
TABLE DE GRADUATION DUNE PILE DE MlGA, POUR EXPÉRIENCES DE POLARIMÉTRIE CALORIFIQUE.
ANGLE de l'axe «lu quarts aTec le plan de polarisation primitlrc.
PH0P0RT4ON de clialeur polarisée contenue dans le faisceau
et qui Tient tomber sur la pile de mica.
R A [» P o H T des
dcTiatioDs obserrées
positions rectanjçulaires de la pile de mira.
Dans les expériences faites pour la construction de cette table, on a pris toutes les précautions nécessaires pour corriger les erreurs qui pouvaient provenir de défauts d'orientation dans les différentes parties de l'appareil. Ainsi on ne manquait jamais, lorsqu'on avait fait une série de déterminations en inclinant la section du quartz de ^® à droite du plan de polarisation primitif, de recommencer l'expérience en T inclinant do ^° à gauche de ce môme plan.
De môme, pour écarter toute erreur qui eût pu provenir de l'orientation de la pile de mica, on comparait à l'effet produit^ quand son plan de réflexion coïncidait avec la section principale? du quartz i la moyenne des déviations obtenues quand il était placé successivement à 90° à droite et à gauche.
D'après ce que nous avons dit aux pages précédentes, la tablé de graduation ainsi obtenue est applicable aux différents ravonS calorifiques sur lesquels on peut opérer^ et dans l'usage On s'en sert ainsi cju'il suit :
Là pile est montée de manière à se mouvoir comme le miroir d'un porte-lumièro
Fig. 7764
lldltJi(]|lll£TBIK DI LX Cllàliillt. m
(fig. 77(>;, c est-k-dire que le cadre MN dans lequel elle est soutenue peut se mouvoir aulour d'un axe PH porté par deux montants PQ et RS, lesquels s'attachent aux deux extrémités d'un diamètre d'une bague BB'. Lorsque cette bague tourne au* tour de AA' comme axe, PR décrit un plan perpendiculaire à cet axe, et lo pian d'incidence fait sucoessivemeikt tous iesangies pos^eibles avec lo plan A A' BB'.
On peut donc toujours pendre lo plan do rollexion parallèle ou perpeiidiculcili'o au plan de pohii'isation partielle du faisceau que I on analyse. On mesure les elVets produits dans ces deux positions successives. On en calcule le rapport, et Ton cherche la place qu'il occupe dans la troisième colonne <le k table. Enfin on prend dans Ja aeoonde colonne la valeur cories* pondante de la proportioa de chaleur polarisée.
II est évident que Ja méthode précédente donne le degré de polarisation du faisceau calorifique qui émerge de ia pile.
Si la chaleur incidente était conipoeée de deux parties inégalement polarisées et très-inégalement transmissibles à travers Je mica, il faudrait, pour avoir la mesure .du degré de poiariaatièn Tnoyen du Ikiaceau incident, lemplacer les piles dé mica par des piles de sel gemme. Nous n'avons pas eu occasion de traiter cés cas particuliers. - ' •
Conjointement avec la méthode polarimétrique que nous venons de (lécrire, nous en avons employé une autre qui s'en rap« proche beaucoup et dont l'emploi est souvent plus commode. *
Soient ;i et n les quantités de chaleur polarisée et de chaleur naturelle qui existent dans un faisceau déterminé ; la proportion de
chaleur polarisée qui existe dans ce faisceau sera jj-^-ji* Pour trou-
Ver la valeur de cette fraclion^ il faut connaître p et n. (M ort peut y parvenir on recevant le faisceau total ^i-f-nsur un spath dont la section principale soit successivement parallèle et perpendiculaire au plàn de polarisation partielle du faisceau. Dans
le premier cas^ la quantité transmise sera K I/; + ^ 'M ^ ^^^^
Second, elle sera ~ et en divisant là différence des dévia-
tidns par leur somme on obtiendra pour quoLieiit ■
Nous avons surtout employé cës méthodes poldrimétriqués I l*éïùée de la polarisation par diffusion et parrémiesiopi; mats auparavant nous en atons cherché' des vérifications directes en nous' servant pour anàlysérj aii pdiitt de vue polarimétriquë;
POItAAItATlOII M hk CflAUVE
des faisceaux calorifiques renfermant des proportions de chaleur polarisée qui nous étaient connue^ par d autres considérations.
Vérification dec méthode* polarimétriqu^. — NoS expériences avaient etibli que l'acier, sous l angle de 10^. réfléchit 0,87 de la chaleur de la lampe lorsqu'elle est à rincidencc |>olarisée dans le plan de rén(>\ion, et 0,42 quand elle est polarisée perpendiculairement. Il en résulte que si roii fait tomber sur ce métal et sous Tangle de lOr un faisceau de chaleur provenant de kl source que nous venons d'indiquer, on doit trouver dans
le rayon réfléchi ^^—^=0,37 de chaleur polarisée parallèlement au plan de ré6ezion .
En effet, en recevant le faisceau sur la pile tle mica, et prenant soin de rendre le plan de réfraction de cette dernière suc* eesslvement parallèle el perpendiculaire à celui de réflexion sur le miroir, nous avons obtenu les dévia4ioBs40,5 et 40,9; le quotient ï^, = 0,62 répond d'après la table à une proportion de
cÉMleur polarisée igale à 0|37t
Quant à ia lame de spath, nous nous en sommes servis pour déterminer directement la proportion de chaleur polarisée contenue dans un faisceau réfléchi par une pile de 4 glaces.
D'apràs ce que nous avons dit pages 547 et suiv., cette proportion est représenlfie par l'expression ^^^^4 ^nn**
Or, en réduisant celte expression en nombres pour trois valeurs
difiereiitei de ïdivi le d'incidence, et en admettant 4,52 pour indice de réfraction du verre, nous avons obtenu des résultats tout à la il concordants avec ceux do nos observations, ainsi que le prouvent les nombres suivants :
AMOU» DHKCtDEKCE.
PROPORTION de chaleur polMUéc contenue ttant le rayon réfléchi.
Calcul.
ObserTaiton.
ojn$
lARÉGULlfeEEMEMT Ili.FLÊGUl£,
