ANALYSE SPECTRALE

Un sait, depuis longtemps déjà que lorsqu'un faisceau de lumière solaire vient à traverser les deux faces inclinées d'un prisme, les divers rayons qui le composent, se séparant suivant le degré df leur réfrangibilité propre, donnent une image étalée et nuancée ie couleurs vives que Ton appeWele spectre solaire. Lorsqu'on obsene avec attention l'intérieur de ce spectre , on y reconnaît une multitude de lignes obscures dont l'épaisseur est différente, mais dont la direction commune est parallèle aux arêtes du prisme qui a servi à former l'image.

Ces lignes obscures sont ce qu'on appelle les raies du 5/vf/iv solaire. Elles représentent des rayons de lumière qui ont été absorbés, et elles correspondent par conséquent à des solutions de continuité dans la série des réfrangibilités successives.

On ne saurait méconnaître l'importance que les raies présentent pour le physicien. Comme elles occupent toujours dans le speclr»' la même position relative, elles fournissent des repères extrêmement précieux pour déterminer soit l'indice de réfraction d'un milieu transparent, soit la nature d'une source lumineuse, naturelle ou artificielle. On est convenu pour cela de désigner les raies ies plus saillantes qui se trouvent distribuées dans les sept couleurs du spectre par les huit premières lettres de l'alphabet, la raie A étant marquée dans le rouge, et la raie II vers le milieu du violet.

Mais rétude des raies du spectre a acquis dans ces derniers temps un Irès-haut degré d'intérêt par l'application qu'on en a faite à l'analyse chimique. On a observé en effet, en opérant avec des sources de lumière artificielle telles que la flamme d'une lampe, d'une bougie ou d'un bec de Bunsen :

PRINCIPES SUR LESQUELS REPOSE LE SPECTROSœPE. 57;;

1"* Que le spectre fourni par ces flammes artificielles est confina (4) et qu'on n'y rencontre aucune des bandes obscures présentées par le spectre solaire.

i" Que l'interposition de vapeurs métalliques dans l'une ou l'autre de ces flammes fait immédiatement apparaître des raies semblables à celles du spectre solaire, mais brillantes au lieu d'être >bscures.

3' Que les raies qui apparaissent ainsi varient en nombre et en [losition selon la nature des métaux interposés, et qu'elles deviennent par cela même caractéristiques de la présence de ces nétaux.

4* Qu'enfin on peut convertir ces raies brillantes en raies obtures entièrement semblables à celles du spectre solaire, en faisant jaillir devant la flamme qui les a produites une autre flamme i spectre continu, d'une intensité beaucoup plus considérable (2).

C'est sur ces diverses observations qu'est fondé le principe du nouveau procédé d'analyse auquel on a donné le nom d'atmlyse ipecirale, et on appelle spectroscope l'appareil au moyen duquel [>n pratique les observations.

La cinquième section consacrée à l'analyse spectrale comprendra

fl) La continuité des spectres que Ton obtient avec la flamme d*unc bougie, d*unc lampe ou d*un bec de gaz tient en réalité aux particules de charbon contenues dans la flamme, et qui donnent le spectre du charbon incandescent. Dans le cas d*un bec de Bunsen brûlant à blanc avec excès d*air, la flamme ne renfermant plus de carbone interposé, le spectre est discontinu comme celui des gaz incandescents; mais l'éclat de ce spectre est si faible, qu'on ne peut distinguer qu'avec peine les raies qui s y trouvent contenues.

(3) La cause de cet effet singulier est dans la proportionnalité des deux pouvoirs émissi^et absorbant. Une flamme qui donne des raies brillantes est une flamme qui émet'en abondance les rayons correspondant à ces raies, et elle devient dès lors capable d'absorber les rayons de même réfrangibilité qui lui arrivent d'une autre source. On s'explique dès lors facilement les raies noires du spectre solaire.

Supposons que le noyau de cet astre soit formé par un solide incandescent à lumière continue, et que la photosphère qui enveloppe ce noyau soit au contraire constituée par une masse gazeuse renfermant des vapeurs très-diverses et donnant par conséquent un spectre sillonné d'une multitude de raies brillantes. Comme la première lumière ne peut nous parvenir qu'après avoir tniversé la seconde, elle doit se trouver absorbée dans toutes les parties qui correspondent aux bandes d'émission de la photosphère, et reflet de cette absorption doit être de changer en raies obscures les raies lumineuses que celle-ci renfermait originairement.

Lorsqu'on reçoit sur un même prisme deux faisceaux de lumière parallèles, venant run du soleil et l'autre d'un bec de gaz ordinaire, on obtient deux spectres superposés : run, sillonné d'une multitude de raies noires, c'est celui qui correspond à la lumière solaire; l'autre, continu, c'est celui qui correspond à la lumière artificielle. Or

DESCRIPTION bl' SPECTROSCOPE.

une maniptilation di^taill^e dans laquelle se trouveront exposés ii descriplion, le mode d'emploi et les applicalions pratiques du sjwfv troscope. Nous y joindrons quelques rcnseijineraents sur les fconitei d'absorplioH qui se rattachent au même sujet, et qui ont aujourd'hui une très-grande importance par les caractères pnîcirm qu'elles fournissent sur la nature de certains liquides et en particulier sur la nature du sang.

QUARANTIKMK MANIPULATION

Observer à Vaide du spedroscope les raies cotTesiiondant au divers métan-x nicalins ou tevreux que l'on plangta siiœemtment dans u»e flamme. En faire l'application à ritnahjse chimique d'un résidu salin. Déterminer la nature d'une malien colorante d'après les bandes d' absorption qu'elle produit dam l'étendue du spectre.

Description du spedroscope. — Le spedroscope est. ainsi que nous l'avons dit, l'appareil au moyen duquel on pratique l'anaiisi' spectrale. La figure i,'iê le représente en coupe, afin de meUre mieux en évidence les différentes parties qui le composent. On y voit successivement :

1° Une mire M, au-devant de laquelle on place une source lumineuse.

li l'on vient à iatcrposer divers composé* métalliques dans )a Oamme qui polluiln dernier spectre, il est Taeilc île voir que le* raies brillantes qui a[iparjissent colnciilail souvent et d'une manière Irèa-cxaclc avee ecriainc.i raies noires du spectre ntlùrr- D'oii l'on peut conclure que c'est i la vapeur <Ie tes métaux qu'est àue rabtorrl''" produite par ratmosphirc solnire sur la luinïère conlinuo qui émane du nojau incandescent.

Les observations faites jusqu'à ce jour crmiliiispiu s .iilmçtlri' qu'il v a ilnn; l'ilraotphère du soleil les sulnlanees suivantei ; potauium, lorfiurn, caiaam, tvimnagninttm, tinc, fer, chrome, cobatl, nidtcl, cuivre.

Tout récemment, en fiiisant l'étude spectrale des protubérances du soleil, on tt*eonnu qu'elles donnaient lieu 1 un speclr« discontinu, ce qui établit leur natnre pleuse. On a trouvé de plus que trois des raies obsertée« «ont précisémeat celles de Tijdrofiiu, ce qui donne une certaine consistance A rhjpolhèie que ce gai entre dût la composition des protubérances de l'almosphère solaire.

DESCRIPTION DU SPECTROSOOPE. 575

2* Une lentille, ou un système de deux lentilles /, l' qui convertit en rayons parallèles les rayons divergents envoyés par la mire.

â* Un prisme très-pur abcy placé invariablement dans la position de la déviation minimum par i*apport aux rayons qui viennent frapper sa surface.

4* Une lentille l" qui reçoit le faisceau de lumière décomposée, et qui donne à son foyer une image du spectre.

.V Une loupe L, ou une petite lunette de Galilée qui permet à robservateur de se mettre au point et d'observer nettement cette image.

Celte disposition d'appareil est exactement celle que nous avons

FiG. 246. — Spectroscope vu en coupe.

donnée au goniomètre de. Babinet lorsque nous nous sommes occupé de déterminer l'indice de réfraction des milieux transparents. Voici maintenant où est la différence :

Indépendamment des cinq pièces précédentes qui composent ce qu'on peut appeler Yappareil de réfraction^ puisque la lumière qu'elles transmettent traverse le prisme et s'y décompose, il y a deux autres pièces qui constituent ce qu'on peut appeler Yappareil de réflexion, parce que la lumière qui est transmise par ces deux pièces se réfléchit à la surface du prisme comme sur un miroir sans y subir de décomposition. Voici quelles sont ces deux pièces :

un DESCRIPTIO?« DU

1* Un micromètre m Hnemeat travaillé, présantaot un gnod nombre de divisions parfailcment équidistantes et numérotées.

â° Une lenlille ou un système de deux lentilles h, h' placé de .manière à donner une image grossie du micromèlre m. Cette inngi,' par suite de la réflexion qui s'opère sur le prisme, est renvojie dans la direction même du tube oculaire de l'appareil de ré&xtion, et l'on peut d'ailleurs, à l'aide d'un bouton mobile, la&iie concourir au même point exactement que l'image du spectre{1).

KiK. Ïi7. — Sppclroscope de MM. Buiisrii et KirchoIT.

Telles sont li^s pièces qui composent le spectroscopc de HU. Bunsen et Kirchoff. La figure 247 représente l'appareil tx)ut monté, m en perspective et prêt pour l'observation. La mire lumineuse, disposée sous forme d'une fente verticale que l'on peut rendre plusou moins large, est en L. En P se trouve le prisme en flinl très-pur, installé verticalement dans la position de la déviation minimum. Le

(1) Le micromèlre est encore susceptible de deux aul lui élrc communiqués i l'aide de deux uutrc» boutons mobiles : 1° on peat l'élenf <ra l'abaisser de manière i lui Taire occuper la partie haute ou la partie baue du spectre- S* On peut, luul en le maintenant à la mâiue luiuleur, le porter A droite ou i gtwkr de manière à Taire coïncider son point 100* avec telle ou telle raie du spectre itUiK. On choisit habttueltemenl une raie tris-apparcnle qui se trouve dans le jatmc, «I qu'on appelle la raie D.

SPECTHOSCOPE. 577

tube oculaire est en A, et la lunelle de Galilée, qui le termine à sa partie antérieure, peut être avancée ou l'eculée au moyen du bouton K, afin de permettre à l'observateur de se mettre au point et d'apercevoir toujoui's très-neltement les deux images qu'il s'agit d'étudier. Quant au micromètre, il est placé à l'extrémité du tubeC et consiste en une plaque de verre sui* laquelle on a reproduit, par la photofirraphie, une ccbclle à degrés équidistanls. Cette échelle, qui est à peine visible à l'œil nu, est placée hoiizontalementct éclairée au moyen d'une lampe ou d'une bougie S.

Dans les appareils ordinaires, le prisme en ilinl est reeouvert d'un tambour T noirci intérieurement, qui empêche l'accès de la lumière extérieure, et qui est percé de trois ouvertures cîi'culaires correspondant au\ trois tubes A, B, C.

Afin de pouvoir comparer les parties de même rérrangibilité de deux sources lumineuses , on place au-devant de la moîLié supérieure de la mire, un petit prisme eo verre à réflexion totale. Grâce  cette disposition qui est trèsimportante et que nous avons re- .

pi-ésentée à part (fig. 2i8) pour ' la mettre mieux en évidence, les rayons partis d'une source latérale / peuvent pénétrer suivant l'axe du tube collimateur tout aussi bien que les rayons émis par

une source directe f placée devant la partie libre et inlérieure de la fente. On aperçoit alors, en regardant par la lunette du tube oculaire et se mettant au point, deux spectres horizontaux placés l'un au-dessus de l'autre, et dans des positions rigoureusement parallèles. La vis V permet, suivant qu'on la tourne dans un sens ou dans l'autre, d'agrandir ou de diminuer la largeur de la fiante.

Procédé général d'observation. — Loi'squ'on éclaire tout à la fois ta mire do l'appareil à réfraction et le micromètre de l'appareil à réflexion, si on applique l'œil au devant du tube oculaire, on aperçoit très-distinctement deux choses : 1° le spectre avec le dédélail de toutes ses couleurs; â" l'image du micromètre qui divise