Double réfraction dans les cristaux uniaxes

La lumière suit toujours les lois de Descartes lorsqu'elle pénètre clans des milieux homogènes, présentant une élasticité égale dans toutes les directions, ou isotropes, comme les corps non cristallisés et les cristaux du système cubique. Mais on observe des phénomènes particuliers lorsqu'elle passe dans un milieu anisotrope, comme un cristal des autres systèmes. Considérons d'abord un corps appartenant au système quadratique ou au système rhomboédrique, par exemple le spath d'Islande, qui fait partie de ce dernier. Si l'on pose un rhomboèdre de spath sur un papier où l'on a tracé un trait, et qu'on regarde ce traita travers le cristal, on le voit dédoublé, et les deux images sont d'autant plus écartées l'une de l'autre que le cristal est plus gros. De même, si l'on reçoit sur un spath un faisceau lumineux, on obtient généralement à la sortie deux faisceaux émergents. Il n'y a qu'un seul cas où ce dédoublement n'ait pas lieu; c'est lorsque le rayon pénètre dans le cristal en suivant une direction parallèle à celle de l'axe cristallographique ; on n'obtient alors qu'un seul rayon réfracté, comme avec un milieu isotrope. La direction de l'axe cristallographique a donc une importance capitale au point de vue optique; c'est ce qui lui a valu le nom d'axe optique, On nomme section principale tout plan parallèle à l'axe et perpendiculaire à une face naturelle ou artificielle du cristal.

.543. Rayons ordinaires; rayons extraordinaires.

Des deux rayons réfractés que donne un rayon incident, on constate qu'il y en a toujours un qui suit les lois de Descartes, comme s'il se propageait dans un milieu isotrope; c'est le rayon ordinaire; l'autre au contraire ne suit pas généralement ces lois, ce qui l'a fait nommer rayon extraordinaire. La direction du rayon ordinaire peut être déterminée, comme dans un milieu non cristallisé, au moyen d'un indice de réfraction n, qu'on appelle indice ordinaire, et l'on a = n

sin?'

Nous ne pouvons indiquer d'une manière complète les lois auxquelles obéit le rayon extraordinaire ; nous examinerons seulement les cas principaux.

Lorsque le plan d'incidence est perpendiculaire à l'axe du ' cristal, le rayon extraordinaire suit comme l'autre les deux

lois de Descartes, mais avec un indice différent du premier

et qu'on nomme indice extraordinaire, et l'on a :

sini

sin r

La construction d'Huyghens s'applique alors a ce rayon comme au rayon ordinaire. Si le rayon incident est normal, les deux rayons réfractés le sont aussi et se confondent. Dans certains cristaux, l'indice extraordinaire est plus grand que l'indice ordinaire : on les nomme cristaux posit ifs ; on appelle au contraire cristaux négatifs ceux pour lesquels n' est plus

petit que n. . . , ,

Lorsque le plan d'incidence est une section principale, le rayon extraordinaire suit encore la première loi de Descartes et reste dans le plan d'incidence, mais il ne suit plus la seconde; sa direction n'est donc plus indiquée par la proportionnalité des sinus.

544. Expérience de lionne. — Les lois de la double réfraction expliquent l'expérience suivante due à Monge. On regarde

à travers un cristal naturel de spath un point P placé à une certaine distance (fig. 363); l'œil placé en 0 voit deux images de ce point, l'une ordinaire Po, l'autre extraordinaire Pe, car il reçoit un petit faisceau ordinaire IH, provenant du faisceau PI, et un petit faisceau extraordinaire I H', provenant d'un autre faisceau tel que PI'. Mais les deux faisceaux réfractés ont une direction telle qu'ils se croisent dans l'intérieur du cristal, de sorte que l'image extraordinaire est la plus éloignée du point P; il en résulte que, si l'on fait passer sous le cristal un écran opaque de A vers B, c'est le faisceau extraordinaire PI' qui est intercepté le premier, et rima:ge P^ disparaît la première, bien qu'elle soit la plus éloignée de l'écran.

Fisr. 363.