APPAREILS DE POLARISATION

Fig. 592. Soient P, Q et R (fig. 592) les faces naturelles

d'un rhomboèdre de spath dislande, B et D les angles terminaux. La face P et la diagonale AB forment avec les arêtes K un angle d'environ 71**. On commence par remplacer les deux faces P par deux autres taillées perpendiculairement au plan A B G D et faisant avec les arêtes K un angle de 68"*. On coupe ensuite le cristal en deux par un plan perpendiculaire à ABGD, ainsi qu'aux nouvelles faces qu'on a taillées. Puis on rejoint les deux moitiés dans le même ordre avec du baume de Canada. L'on a alors ce qu'on appelle le prisme de Nicol, mais c'est en réalité un parallélipipéde. L'indice de réfraction du baume de Canada étant plus petit que l'indice ordinaire du spath d'Islande , mais plus grand que son indice Fig. 593. extraordinaire, il en résulte qu'un rayon lumineux ss

(fig. 593) pénétrant dans le prisme, le rayon ordinaire so éprouve sur la surface gflei réflexion totale, tandis que le rayon extraordinaire ses' passe seul; c'est-à-dire que le prisme de Nicol ne laisse passer que de la lumière polarisée dans le plan de la section principale abde.

La tourmaline est un cristal à un axe. Une lame de cette substance, taillée parallèlement à l'axe de cristallisation et d'une épaisseur suffisante, a la propriété de ne laisser passer que des vibrations parallèles à son axe, c'est-à>dire des rayons polarisés dans un plan perpendiculaire à cette ligne. Lorsqu'on expose une pareille lame à des rayons de lumière naturelle, elle décompose celle-ci en rayons polarisés, ordinaires Fig. 59i. 6^ extraordinaires. Ces derniers seuls pouvant se transmettre, il s'ensuit que la tourmaline ofl*re un excellent moyen de se procurer de la lumière polarisée. Seulement, comme la tourmaline est toujours plus ou moins fortement colorée, elle ne peut donner que des rayons colorés de la même manière.

Dans beaucoup d'expérienees on se sert d'une pince à deux lames de tourmaline, montées de manière à pouvoir tourner dans leur plan (fig. 594). Quand les axes des deux lames sont croisés à angle droit , le système arrête la lumière et paraît opaque. Mais lorsque les axes sont parallèles ou

APPAREIL DE NORREHBERG. 449

inclinés sous un angle inférieur à 90% la lumière peut les traverser. Tous les appareils propres à polariser la lumière peuvent aussi servir à reconnaître quand la lumière est polarisée, et à déterminer son plan de polarisation. C'est pour ce motif qu'on les désigne sous les noms de polariscopes ou d'analyseurs, (H. V.)

APPAREIL DE NORREMBERG.

M. Norremberg a imaginé un appareil simple et peu dispendieux , à l'aide duquel on peut répéter la plupart des expériences relatives à la lumière polarisée. Cet appareil, dont nous empruntons la description à rexcellent traité de physique de M. Ganot, se compose de deux *"•«• ^^^' colonnes b ei d (fig. 895), en

cuivre, qui soutiennent une glace non éiamée n, mobile autour d'un axe horizontal. Un petit cercle gradué c indique l'angle de cette glace avec la verticale. Entre les pieds des deux colonnes est une glace éta- -mée p, fixe et horizontale. A leur extrémité supérieure, ces mêmes colonnes supportent un plateau gradué t dans lequel peut tourner un disque circulaire o. Celui-ci , au centre duquel est une ouverture quadrangulaire, porte une glace de verre noir m, faisant, avec la verticale , un angle égal à l'angle de pola- ; risation. Enfin ^ un disque annulaire k peut se fixer, par une vis de pression, à diiïérentes hauteurs sur les colonnes. Un deuxième anneau a, soutenu par le premier, peut prendre différentes inclinaisons et porte un écran noir e, percé à son centre d'une ouverture circulaire.

Cela posé, la glace n faisant, avec la verticale, un angle de 35° 25', c'est-à-dire égal à l'angle de polarisation du verre, les rayons lumineux Sn, qui rencontrent cette glace sous cet angle, se polarisent (p. 401) en se réfléchissant dans la direction np, vers la glace p qui

i20 GARAGTâRES DISTINCTIFS DES DIVERSES LUHiSrES.

les renvoie dans la direction pnr. Après avoir traversé la glace n, le faisceau polarisé tombe sur la glace noire m sous un angle de 55"" 2S', puisque cette glace fait précisément le même angle avec la verticale. Or, si l'on fait mouvoir horizontalement le disque o auquel est fixée la glace m, celle-ci se déplace en conservant toujours la même inclinaison^ et Ton voit qu'on peut ainsi constater toutes les propriétés caractéristiques de la lumière polarisée rectilignement. $i la glace m fait, avec la verticale, un angle plus grand ou plus petit que SS'^SS', le faisceau polarisé est toujours réfléchi dans toutes les positions du plan d'incidence. Quand, au lieu de recevoir la lumière polarisée sur la glace noire m, on la reçoit sur un prisme biréfringent placé dans un tube g Fig. 596. (%• 596), on n'obtient qu'une image toutes les fois que le plan de la section principale du prisme coïncide avec le plan de polarisation sur la glace n , et c'est alors le rayon ordinaire qui est transmis. On ne voit encore qu'une image quand le plan de la section principale est perpendiculaire au plan de polarisation, et c'est alors le rayon extraordinaire qui passe. Pour toute autre position du prisme biréfringent, on voit deux images dont l'intensité varie avec ia position de la section principale (p. 410).

Si Ton substitue une tourmaline au prisme biréfringent et qu'on la fasse tourner sur elle-même, le faisceau polarisé s'éteint complètement lorsque l'axe de la tourmaline est parallèle au plan d'incidence Snp. Enfin, en recevant le faisceau polarisé sur un prisme de Nicol, on remarque que ce faisceau s'éteint complètement lorsque le plan de ia section principale du prisme coïncide avec le plan d'incidence; qu'il se transmet sans presque perdre de son intensité quand ces deux plans sont perpendiculaires; et que, pour les autres positions relatives de ces mêmes plans, l'intensité de la lumière transmise est plus ou moins affaiblie. (H. V.)

CARACTÈRES DlSTINGTiFS DES DIVERSES LUMIÈRES.

Sous le rapport des propriétés qu'elles possèdent, on distingue diverses espèces de lumière, savoir : l"" la lumière polarisée rectilignement; T la lumière polarisée circulairement ; 5** la lumière polarisée elliptiquement, V la lumière polarisée partiellement; et 5"* la lumière naturelle.

Comme nous avons déjà indiqué les caractères distinctifs de la

C^RAGTftBBS DISTINCTIFS DBS DIYBRSBS LUVlàftBS. iil

lumière polarisée rectiltgnement , nous pouvons passera l'examen de ceux lies autres espèces que nous venons d'indiquer. Mais auparavant, nous devons faire connaître de quelle manière on peut produire, soit la polarisation elliptique, soit la polarisation circulaire des rayons lumineux. A cet effet, le moyen le plus simple consiste à laisser tomber normalement sur une lame mince de mica ou de gypse cristallisé un faisceau de lumière polarisée rectilignement. Une lame de ces substances ne transmet, normalement & ses faces, que des vibrations rectangulaires contenues dans deux plans 6xes, perpendiculaires aux faces et que l'on appelle Jes sections principales de la lame. Ces deux systèmes de vibrations se propagent d'ailleurs avec des vitesses différentes. Il suit de là que, si le plan de polarisation des rayons incidents ne coïncide pas avec l'une des sections principales de la lame cristalline, les vibrations de l'éther se décomposeront en deux composantes se propageant suivant la direction primitive des rayons, mais avec des vitesses inégales. En faisant varier l'épaisseur de la lame, on peut faire en sorte que, pendant leur trajet à travers celle-ci, l'une des composantes devance l'autre d'un quart de longueur d'onde. Lorsque ensuite les deux rayons rentrent dans l'air, ils se combineront ensemble pour former un rayon unique de lumière polarisée circulairement ou elliptiquement, suivant que leurs intensités sont égales ou inégales (p. 405 et 406). Le premier cas se présentera si l'angle du plan de polarisation de la lumière incidente divise en deux parties égales l'angle des sections principales de la lame; le second cas se présentera, au contraire, dans toutes les autres positions du plan de polarisation.

Une lame cristalline & l'aide de laquelle on peut produire, soit la polarisation elliptique, soit la polarisation circulaire de la lumière^ se prête également très-bien à la démonstration des caractères distinctifs de ces deux genres de polarisation. En effet, supposons qu'un rayon de lumière polarisée elliptiquement, obtenu comme il a été dit plus haut, traverse une seconde lame, pareille & celle qui lui a communiqué sa polarisation elliptique, dans une direction perpendiculaire aux faces. Ce rayon peut être considéré comme la résultante de deux rayons inégaux , polarisés à angle droit et présentant l'un sur l'autre une avance ou un retard d'un quart de longueur d'onde (p. 406). Si l'on tourne la seconde lame cristalline dans son plan, on finira évidem^ ment par trouver une position pour laquelle les sections principales coïncident avec les directions suivant lesquelles oscillent les molécules dëther sur les deux composantes du rayon polarisé elliptiquement. Supposons cette position trouvée. 11 est évident que, puisque la lame

i22 G^RAGT&RES DISTINGTIFS DES DIVERSES LUMIÈRES.

occasionne une avance ou un retard d'un quart de longueur d onde de lune des composantes sur Vautre, celles-ci, à leur rentrée dans Fair, seront ou d'accord ou leur difTérence de marche sera devenue égale à une demi-longueur d'ondulation. Dans les deux cas, elles devront se combiner en un rayon polarisé rectilignement^ dont le plan de polarisation fera un angle plus ou moins grand avec celui du rayon polarisé qui a subi la polarisation elliptique par son passage à travers une première lame de mica ou de gypse. L'expérience confirme cette conclusion <

La lumière polarisée circulairement peut, comme la lumière polarisée elliptiquement, se convertir en lumière douée de la polarisation rectiligne. Mais elle s'en distingue par la manière dont elle se comporte en traversant un prisme de Nicol. En effet, elle donne, dans ce cas, une image dont l'intensité reste invariable quand on fait tourner le prisme autour de son axe; la lumière polarisée elliptiquement donne, au contraire, dans les mêmes circonstances, une image dont Tintensité dépend de l'orientation de la section principale, mais qui ne devient jamais nulle, comme pour la lumière polarisée rectilignement.

Le prisme de Nicol ne permet pas de distinguer entre elles les polarisations partielle et elliptique. Mais on parvient à ce résultat au moyen d'une lame mince de mica ou de gypse ; car nous savons qu'à l'aide d'une pareille lame, d'épaisseur convenable, on peut transformer la polarisation elliptique en polarisation rectiligne, effet que l'on n'obtient jamais en opérant sur de la lumière polarisée partiellement. Cette dernière lumière peut être considérée comme un mélange de lumière naturelle et de lumière polarisée rectilignement.

Quant à la lumière naturelle, elle a pour caractères distinctifs de ne pas pouvoir se transformer en lumière polarisée rectilignement par son passage à travers une lame mince de gypse ou de mica, ce qui la distingue de la lumière polarisée circulairement ou elliptiquement, et de donner deux rayons égaux polarisés à angle droit, par son passage k travers un prisme biréfringent, dans toutes les positions de la section principale de celui-ci, ce qui la distingue de la lumière polarisée partiellement. D'après cela, on peut regarder la lumière naturelle comme formée par de la lumière polarisée rectilignement dont le plan de polarisation tournerait très-rapidement autour de la direction suivant laquelle elle se propage. M. Dove a, en effet, démontré par l'expérience qu'un pareil rayon polarisé, obtenu par le passage de la lumière naturelle à travers un prisme de Nicol, auquel on imprime un mouvement de rotation très-rapide autour de son axe, se comporte, dans toutes les circonstances, comme la lumière naturelle elle-même. (H. V.)

COULEURS DE LA LUKuIrB POLARISÉE. 423