POLARISATION PAR DOUBLE RÉFRACTION

prouver «jue les faisceaux qui émergent du spath d'Islande ODt acquis de nouvelles et remarquables propriêti^s, après leur déviation dans le milieu cristallisé, propriétés que n'avait point le faisceau lumineux avant son passage à travers le eristaK Celte expérience consiste à recevoir, après leur sorlie du premier rhomboèdre, les rayons ordinaire et extraordinaire sur lin second cristal, et a examiner les intensités relatives des iraafçes qui en résultent^ quand on fait varier IV rientation du second cristal autour de chaque faisceau émer^ gent# Voici un moyen très-simple d'observer les phénomènes i}Uï se produisent : c'est, du reste, celui qu'a employé Jluygens hii-méme.

Plaçons un premier cristal sur un point noir au milieu iViin fond blanc. 11 y aura deux images d'égale intensité. Posons oiaintenant un second spath dVIshinde sur le premier, et phiçOQS-le de façon que leurs sections principales coïncident; un des moyens de réaliser cette condition est de placer les fiices de Tim parallèlement aux faces de Tautre : il n'y aura toujours que deux images, de même intensité qu'auparavant. Seulement les deux images, ordinaire et extraordinaire, seront plus séparées qu'avec un seul cristal. La même chose aurait lieu, pourvu que les seclions principales des deux rhomboèdres restassent dans le même plan ou dans des plans parallèles, quand même les deux faces en regard des cristaux ne conserveraient pas leur parallélisme; et il n'est pas nécessaire non plus que, dans la première position, les deux rhomboèdres se touchent.

Voilà donc déjà une première différence entre le rayon himtiieiix, avant sa réfraction dans le spath d'Islande, et chaque rayon émergent ordinaire ou extraordinaire : tandis (|ue le premier se bifurijue en pénétrant dans le cristal, il sendde que cbacun des deux autres reste simple, en pénétrant dans le second cristal. Poursuivons notre élude.

Faisons maintenant tourner lentement le cristal supérieur, de façon que la section principale fasse avec celle du premier,

des angles de plus en plus grands. On va voir alors app^ quatre images; chacune des deux prennùres sera dédout mais sans conserver régalité duitensité qui earactér celles-ci. De ces quatres images, disposées aux sommets i losange à côtés constants, mais à angles variables, deux viennent de la double réfraction^ dans le cristal supérieur rayon ordinaire émergent; les deux autres proviennen la double réfraction du rayon extraordinaire. Mais, différa

ré-}

Fig. 760. *- Expérience d Huygens, Variations d'inlensilé des images proveQant faisceaux polarisés par double réfrac Lion.

lant ^m

importante à signaler, en général chaque couple est car^ risé par une diirérence dans Tintensité lumineuse des \mi La figure 260 représente leurs positions et leurs inteD relatives pour des angles, compris entre 0'^ et 180% des sec principales de deux cristaux. Si les sections principales s( angle droite on ne voit plus que deux images; si elles nu angle de 180", il en est de mêmCy à moins que, les cris ayant la même épaisseur, les deux images se superposent; ce dernier cas, les déviations opérées par chaque cristi faisant en sens opposés, on u'a plus qu une image uniqui

t»OLARli>AT10N PAB DULJiLE UKFHACTION. 411

il résulte déjà de cette première expérience que tout rayon de lumière qui a traversé un cristal doué de la double réfraction ne jouit plus, après son passage, des mêmes propriétés dans tous les sens ; dans certaines directions, il n'est plus susceptible de subir une nouvelle bifurcation, et dans les autres, les deux faisceaux dans lequels il se divise n'ont plus même intensité lumineuse. Pour caractériser ces propriétés nouvelles^ on dit que la lumière qui a traversé un cristal bi«réfringent est de la lumière polarisée.

Mais il est important de préciser les phénomènes que nous venons de décrire. Pour cela, supposons qu'on fasse arriver sur un premier cristal de spath d*Islande, dont la section prin-

Fig* 36 L ^ Polahsition du t^yna ordinaire par double réfraction.

eîpale est verticale, un faisceau de lumière solaire, SI (fig. itH ). Ce faisceau se divise, dans le plan de la section, en deux faisceaux, l'un ordinaire IR, l'autre extraordinaire IB'. Interceptons Tuu des deux par un écran, et laissous passer Tâutre à travers un second spatb d'Islande ; en général le faisceau lumineux, en traversant le second cristal, subira la double réraction : il se partagera en deux faisceaux, I/R^ qui est le fais-

fceau orilinaii'e, et I iH\, qui est le faisceau extraordinaire* Enfin, à Taide d'une lentille, projetons les faisceaux émergents sur un écran. Voyons ee qni arrivera, si Ton fait tourner le

f<seeond cristal de manière a faire faire à sa section princi|*ale Inus les angles possibles avec celle du premier, de V i 360^. La figure i^iî montre quelles sont les intensités retativei des

deux images, si c'est le rayon ordinaire émergent du premiî cristal qui a traversé le second ; la ligure 2G3 montre au cor traire ce que sont ces intensités, quand on laisse f>asser dai le second spath dislande le rayon extraordinaire émergé

premier.

En résumé, un faisceau de lumière naturelle est entré da le premier spath dislande où il subit la double réfractioiB chacun des faisceaux qui en sort a des propriétés partici lières que Ton caractérise en disant qu'il est polarisé i po cette raison, le premier cristal reçoit le nom de polariseufi

Fig, '262» ^Dédoublement du rayon ordinnire. Intetisitëâ variables des images du faisceau polarisé «

Fig. 263. — DédûublemÈiil du rayon < dinaire. Inienailés des images du I polarisé.

ns dont Tintensité varie selon l'angle que fait lad pale du second cristal avec celle du premier, efl

second cristal a servi à analyser les propriétés qu'a lait acq à chaque faisceau la polarisation; c'est le cristal analyse Le rayon ordinaire^ en passant dans l'analyseur, se divise deux rayons tion princip

donne deux images, Tune ordinaire, Taulre extraordind Si cet angle est if ou 180°, rimage ordinaire existe seule a Tintensilé maximum, rimage extraordinaire a disparu; à] ou 'i%ify Finuige extraordinaire a le maximum d'éclat, l'ai a disparu. Pour des positions intermédiaires, où la seccf section principale forme avec la première des angles de \ les deux images ont même intensité. Enfin, dans les au

PRISME DE MOOL. 05

positions relatives des sections principales Jes cristaux, il y a inégalité d'inten^té dans Tune ou Vautre des imajw^s. On dit alors que le rayon ordinaire est f>oIiirisr dans le plan de la section principale, et c'est à ce plan qu'on donne le nom de plan de polarisation. Maintenant* comme le s<vond rayon, le rayon extraordinaire éprouve les mornes ntoditu ations eu passant dans Tanalyseur* avec cette ditfêivnoe essentielle qu'il y a toujours une différence de 00 degivs dans les positions relatives des sections principales, on dit qu'il est /x>Aimf* dans un plan perpendiculaire au premier plan de pohmsatiou. Siui plan de polarisation fait un angle di\>il avec la section priu« cipale du cristal polariseur. En un mot, les doux rayons, ordinaire et extraordinaire, provenant d'un rayon de lumioiv naturelle qui a subi une double réfraction, sont polarisés t\ ao^e droit.

La polarisation par double réfraciion, telle que nous venons de l'étudier dans le spath d'Islande, se produit de la ménu> manière avec tous les cristaux bi-réfringeuts. Mais, il n*esi pas toujours facile de l'observer, à cause do la faible séparation des faisceaux ordinaires et extraordinaires. Avec le spath lui-même, il faut des cristaux d'une cerlaiiio épaisseur, pour qu'on puisse intercepter facilement Tun deux avec un écran. Aussi a-t-on imaginé, pour obtenir cette séparation des faisceaux polarisés, des appareils plus commodes, parmi lesquels nous décrirons le prisme de Nicot.

Le prisme de Nicol consiste en un long cristal de spath dislande qui a été scié en deux, selon un plan porpendiculaire à la section principale. Les deux fragments, rephicés dans leur position primitive, sont collés au moyen d'une couche de baume du Canada. L'indice de réfraction de cette substance est intermédiaire entre les deux indices de réfvaclion du spath dislande correspondant, Tun au rayon ordinaire, l'autre au rayon extraordinaire. Il résulte de la, comme on le démontre rigoureusement* et comme l'expérience le confirme, que si

un rayon de lumière pénètre dans le sens de la longueur i cristal et s'y partage en deux par la double réfraclion, le ray^ ordinaire éprouve la réflexion totale à la surface du bauBJ de Canada, tandis que le rayon extraordinaire passe seul dai la seconde moitié du cristal et émerge par la face opposée • i Supposons qu'on emploie deux prismes de Nicol pour répî 1er rexpérieïiee d'Huygens. 11 est clair qu'on n'obtiendra j mais que deux images, celles qui proviennent du rayon éme gent, c'est-à-dire du rayon extraordinaire polarisé par premier prisme. Si les sections principales des deux prisnii sont parallèles, rurie des deux images^ rordinaire, est nuit Tautre, Textraordinaire, a son maximum d'éclat; si les secti principales sont à angle droit, toutes les deux disparaisse: puisque Fi mage ordinaire qui devrait avoir une intensi maximum subit la réflexion totale, et que limage extrao naireaune intensité nulle. Le premier prisme, celui qui çoit le rayon de lumière naturelle est le nicol polariseurj Fai tre est le nicol analyseur, ,

Cette propriété du prisme de Nicol de no laisser passer q

le rayon extraordinaire appa tient aussi à un cristal naluri la tourmaline, qui, sous u certaine épaisseur, absorbe fa temcnt le rayon ordinaire. Ct M* Riot qui a découvert, i 18tlj, cette propriété remai quable : elle va nous permetfl de donner d'après J. Hersche un nonvel exemple de la pob risation de la lumière par doj ble réfraction, « Quand , \ • Taidc d'une roue de lapidair

on a clivé un prisme de tourmaline en lames parallèles Taxe, et d'une épaisseur uniforme d'environ un viugtièii de pouce (l"'"'^?), on donne a ces lames le poli convf

Fjf . 264t — f^chantillon de (ourmaliDe de Sibérie.