APPAREILS EMPLOYES COMME POLARISEURS ET ANALYSEURS

NICOLS.

Divers appareils sont employés comme polariseurs et comme analyseurs. L'emploi Spath.

du spath d'Islande est surtout avantageux, parce que cette substance polarise très bien la lumière et qu'elle est complètement transparente; cependant, pour le but que nous nous proposons, le spath ne peut servir avantageusement qu'à la condition de ne fournir qu'un seul rayon, afin d'éviter la confusion produite par le dédoublement des images. On arrive à ce résultat de plusieurs manières : on peut, par exemple, disposer sur la surface d'un spath une lame métallique percée d'un petit trou, pratiqué en un point tel que l'un des deux rayons soit toujours intercepté par la partie pleine de la plaque, tandis que l'autre passe par le trou. Un spath installé de cette façon est employé avec avantage comme analyseur, mais la disposition la plus commode est celle qui est réalisée dans l'appareil appelé nicoi du nom de son inventeur.

Cet appareil est d'un usage si fréquent et rend de tels services pour les études dont Niçois.

nous nous occupons, que nous croyons devoir insister ici sur les particularités de sa construction et sur les améliorations qu'il a subies. Nous décrirons donc le nicol construit suivant la méthode de son inventeur, et le nicol perfectionné de M. Prazmovirski.

La disposition employée dans le nicol repose sur ce fait, que certaines substances résineuses ou oléagineuses, agglutinantes, ont un indice de réfraction compris entre l'indice du rayon ordinaire et l'indice minimum du rayon extraordinaire du spath; il résulte de là qu'un rayon ordinaire, tombant sous un angle convenable, à la sortie d'un spath, sur une couche de l'une de ces substances, y subit la réflexion totale, tandis qu'un rayon extraordinaire, pénétrant suivant la même direction, continue sa marche. On sépare donc ainsi les deux rayons : le rayon ordinaire est absorbé par une surface noire placée sur son trajet après la réflexion totale, et le rayon extraordinaire émerge seul de l'instrument. Voyons maintenant comment le principe en question se trouve réalisé dans la pratique, et, dans ce but, rappelons d'abord quelques-unes des propriétés cristallographiques du spath.

Le spath d'Islande cristallise sous la forme d'un rhomboèdre dont les angles dièdres Nicoi proprement dit. aboutissant aux deux sommets 0 et 0' (flg. 4) sont respectivement égaux à 105° 5'. Si l'on suppose toutes les arêtes égales entre elles, la direction de la ligne joignant 00' est celle de l'axe principal du cristal. Admettons que M A 0 E soit la face d'entrée des

MINÉRALOGIE MIGROGRAPHIQUE.

rayons lumineux; nous nommerons section principale du cristal un plan normal à cette face et passant par l'axe principal : ce plan sera M OM'O', qui comprend Tarête OM' et la petite diagonale M 0 du losange M A 0 E.

Considérons à part cette section principale et représentons-la vue de face (fig. 5); l'angle MO M' sera égal à 109° 4'. Pour obtenir un nicol construit suivant la méthode primitive , on pratique par le point 0 une coupe du spath, perpendiculaire à la section principale et faisant avec 0 M un angle de 87". Soit 0 G la trace de cette coupe sur le plan de la section principale. La coupe étant ainsi effectuée, on colle les deux moitiés obtenues à l'aide d'une couche mince de baume de Canada, sans les déplacer de leur orientation primitive. Un rayon incident quelconque pénètre dans le

Fig. 4.

cristal et s'y divise en deux rayons, l'un ordinaire, l'autre extraordinaire. Ces deux rayons arrivent l'un et l'autre jusqu'à la couche de baume de Canada. L'indice *„ du rayon ordinaire dans le spath est constant et égal à 1,658 ; l'indice du baume de Canada v est égal à l,5/j9; enfin, l'indice du rayon extraordinaire est variable, mais pour un rayon traversant le cristal dans une direction perpendiculaire à l'axe principal, cet indice i^ est égal à 1,483. Cette dernière valeur est un minimum; dans toutes les autres directions, l'indice est plus grand, et sa valeur atteint le nombre 1,658 (valeur de l'indice i^ du rayon ordinaire), lorsque la direction des rayons lumineux est celle de l'axe principal. On sait en effet que, dans ce cas, le rayon ordinaire et le rayon extraordinaire se confondent.

Le rayon ordinaire, possédant un indice supérieur à celui du baume, subit la réflexion totale, lorsqu'il rencontre la couche de baume sous un angle tel que son sinus est égal

à -^i ; cet angle hmite est de 69° 5', Tout rayon rencontrant cette couche sous un angle

plus grand, est réfléchi totalement vers la partie latérale du prisme où il est, ainsi que nous l'avons dit, absorbé par une couche de couleur noire. Il suffit donc, pour empêcher le rayon ordinaire de traverser le nicol, de donner à celui-ci une longueur suffisante par rapport à son diamètre, de manière à limiter convenablement le faisceau incident. La largeur de ce faisceau, pour qu'il puisse ressortir intégralement du prisme, doit en effet être telle qu'en arrivant sur la face de jonction, il possède au plus une ouverture angulaire égale à 20" 55'. Un nicol remplissant ces conditions a une longueur égale à 3,7 (son petit diamètre étant pris pour unité).

La valeur minima de l'indice du rayon extraordinaire est inférieure à celle de l'indice du baume de Canada; aussi les rayons extraordinaires, traversant le cristal dans des directions peu différentes de la perpendiculaire à l'axe principal, ne subiraient-ils aucune réflexion totale. Mais il n'en est pas de même pour des rayons pénétrant dans le cristal suivant des directions peu difl'érentes de celle de Taxe principal. C'est pourquoi, le nicol étant construit comme nous l'avons dit, il arrive que les rayons incidents extraordinaires, tombant très obliquement par rapport à la surface de séparation du cristal et du baume, peuvent posséder un indice supérieur à celui du baume et, par conséquent, subir le phénomène de la réflexion totale, quoique sous un angle bien plus petit que le rayon ordinaire. Ainsi le faisceau qui traverse la couche de baume est limité à gauche par la valeur de l'angle de réflexion totale du rayon ordinaire, et à droite par celle du rayon extraordinaire.

A la place du baume de Canada, il n'y a pas avantage à employer une matière agglutinante d'indice plus faible, telle que l'huile de lin ou l'huile de pavot. En effet, si le faisceau s'étend à gauche (fig. 5) par suite de la diminution de l'angle limite du rayon ordinaire, il se rétrécit à droite par suite de la diminution de l'angle limite pour le rayon extraordinaire; il conserve donc sensiblement la même ouverture et se trouve seulement un peu reporté vers la gauche.

L'inconvénient de ce mode de construction des niçois est donc de donner un faisceau étroit et d'exiger une grande longueur de l'appareil relativement à sa largeur.

Un inconvénient plus grave encore résulte de l'obliquité des rayons incidents par rapport à la surface d'entrée du prisme ; car une portion de ces rayons se réfléchit sur cette face, au lieu de pénétrer dans le cristal; et quant à la portion qui pénètre, au lieu de se propager régulièrement, elle est en partie irrégulièrement réfractée par suite des inégalités superficielles qu'entraîne le polissage, toujours défectueux, d'une substance molle comme le spath. Cet effet fâcheux est en outre singulièrement aggravé par la grande obliquité de la face d'entrée.

M. Prazmowski, adoptant une autre disposition, a coupé le spath en deux moitiés

Inconvénients

du

nicol proprement dit.

Fig. 6.

Ii2 MINÉRALOGIE MIGROGRAPHIQUE.

dans une direction tout à fait différente de la précédente. La section est opérée (fig. 6) suivant une ligne MC, perpendiculaire à l'axe principal du cristal, et les deux moitiés sont ensuite recollées à l'aide d'une matière agglutinante dont l'indice est intermédiaire entre l'indice du rayon ordinaire et l'indice minimum du rayon extraordinaire. De même que précédemment, il existe un angle limite pour les rayons ordinaires ; tous les rayons ordinaires qui rencontrent la couche de matière agglutinante sous une obliquité plus grande subissent la réflexion totale et sont éteints par une couche noire déposée sur les faces latérales de l'appareil. La plupart des rayons extraordinaires ont un indice plus faible que la matière qui réunit les deux moitiés du spath ; ils traversent la couche de séparation et émergent à l'extérieur. La différence capitale entre ce mode de construc-' tion et le précédent provient de ce que les rayons extraordinaires, qui pénètrent dans le cristal, traversent celui-ci dans des directions très rapprochées de la perpendiculaire à l'axe principal, tandis que, dans l'autre cas, les mêmes rayons formaient un petit angle avec cet axe. Il en résulte que, dans la modification de Prazmowski, leur indice possède des valeurs peu différentes de la valeur minima, tandis que, dans la disposition ordinaire, ces valeurs se rapprochaient de la valeur maxima et pouvaient ainsi devenir supérieures à la valeur de l'indice de la matière agglutinante. On n'a donc plus à craindre la réflexion totale pour les rayons extraordinaires et le faisceau, limité à droite (fig. 6) par la valeur de l'angle limite pour le rayon ordinaire, n'est plus guère limité sur la gauche que par l'étendue de la surface de section.

Avantages II en résulte qu'au lieu d'employer le baume de Canada, on peut alors se servir avec

de la avantage de l'huile de lin cuite, pour recoller les deux parties du nicol. En effet, l'indice

de l'huile de lin étant égal à 1.485, le sinus de l'angle limite du rayon ordinaire est égal

à .' ^„ = 0.896, tandis qu'avec le baume de Canada il était égal à /„^„ = 0.934 ; on 1.658 1.658

voit donc que l'angle limite est plus petit avec l'huile de lin qu'avec le baume et, par conséquent, que la réflexion totale commence pour des rayons faisant un angle plus grand avec la surface de séparation. Cet angle est de 26° k\ tandis qu'il n'atteignait que 20° 55' pour le baume. Quant au rayon extraordinaire, son indice se maintenant toujours sensiblement égal à 1.483, il ne subit point la réflexion totale, et le faisceau n'est limité vers la gauche que par la surface de jonction des deux moitiés du spath. Le faisceau de rayons incidents sur la face de jonction des deux moitiés du nicol peut donc avoir une ouverture de 26° 4', tandis qu'avec le premier mode de construction, son ouverture d'angle n'était que de 20° 55'. Néanmoins, dans la pratique, on le prend un peu plus étroit, parce que les rayons extraordinaires violets ont un indice légèrement supérieur à l'indice moyen 1.483, et qu'ils peuvent subir la réflexion totale, alors que les rayons rouges et les rayons jaunes traverseraient intégralement le nicol. On aurait ainsi une bande colorée sur l'un des bords de l'image, et c'est pour l'éviter qu'on rétrécit un peu le faisceau. Toutefois, ce faisceau étant plus

méthode Prazmowski.

large que précédemment, on comprend que le nicol ainsi construit doive avoir une longueur moindre par rapport à son diamètre.

Une autre disposition avantageuse consiste à prendre, pour faces d'entrée et de sortie, deux plans perpendiculaires à l'axe moyen du faisceau. L'appareil ainsi disposé réalise deux améliorations considérables; le champ est plus étendu et, en outre, les faces d'entrée et de sortie étant perpendiculaires à la direction moyenne suivie par les rayons lumineux, on évite ainsi les désavantages des réflexions et des réfractions irrégulières.