ÉLECTRO-OPTIQUE

Vérification de la loi de Verdet (en commun avec M. Cornu).

Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. CD, p. 385.

Journal de Physique, t. V, p. 197.

De la loi de Verdet, on déduit la conséquence suivante : la surface de l’onde, dans un milieu doué du pouvoir rotatoire magnétique, se compose de deux sphères se coupant sous un angle proportionnel à ce pouvoir rotatoire; par suite, des rayons perpendiculaires à la force magnétique, et non polarisés circulairement, doivent se bifurquer par réfraction; mais Verdet, dans les expériences à la suite desquelles il a annoncé que le pouvoir rotatoire était proportionnel à la composante de la force magnétique suivant la direction des rayons lumineux, n’a .pas examiné le cas où l’angle de la force magnétique et de ces rayons était supérieur à 75°, et c’est précisément de la loi que suit le phénomène pour des angles voisins de 90° que dépend la double réfraction spéciale signalée par M. Cornu ('); l’exactitude rigoureuse de la loi de Verdet ayant été mise en doute ( ! ), il y avait intérêt à reprendre ses expériences dans ces conditions particulières, conditions qui rendent l’étude-du phénomène plus délicate, parce que la composante efficace de la force est très faible. Il est donc nécessaire d’employer des champs magnétiques intenses, substance douée d’un pouvoir rotatoire énergique, et sous une grande épaisseur; enfin, il

est important que le champ magnétique soit aussi uniforme que possible.

La trempe du flint est un obstacle à son emploi. Parmi les liquides essayés, et choisis parmi les plus réfringents, la solution de biiodure de mercure dans l’iodure de potassium, connue des minéralogistes sous le nom de liqueur de Thoulet, est celle qui a montré le pouvoir rotatoire le plus énergique; ce pouvoir, qui peut atteindre dix fois celui de l’eau, est plus élevé que celui des flints les plus lourds ; la forte coloration du liquide n’est pas un obstacle à son emploi, des observations précises ne pouvant être faites qu’au moyen-du polarimètre à pénombres et de la lumière monochromatique du sodium, pour laquelle le liquide est suffisamment transparent.

Le champ magnétique, qui devait être intense et occuper un grand volume, a été obtenu au moyen de deux électro-aimants d’une forme spéciale, placés en regard l’un de l’autre et maintenus à distance fixe-par des fers doux qui fermaient en même temps l’électro-aimant. Cette fermeture très efficace augmentait de 6 à 10 la force magnétique obtenue par un

Avec ces dispositions, on a pu rendre sensible la rotation du plan de polarisation pour des rayons dont la direction ne s’écartait que de■ i5' de la perpendiculaire à ladirection de la force magnétique; on a pu vérifier ainsi que le rapport de la rotation au sinus de l’angle d’écart tendait bien vers une limite finie quand cet angle tendait vers zéro, ce qui a pour conséquence que les deux nappes de la surface d’onde se coupent sous un angle fini, condition nécessaire et suffisante pour que la double réfraction des rayons ait lieu dans une direction perpendiculaire à la force magnétique, ce qui était l’objet principal de notre travail; de plus, la proportionnalité du pouvoir rotatoire à ce sinus a été vérifiée à moins de 2 pour 100 près, et l’étude du champ magnétique a montré encore que ce léger écart devait être attribué à un défaut d’uniformité dans le champ magnétique, qui n’aurait pu être évité qu’avec des appareils beaucoup plus volumineux et une puissance mécanique supérieure à celle dont nous disposions. La loi de Verdet est donc vérifiée complètement.

Relation entre le pouvoir rotatoire magnétique et l’entraînement des ondes lumineuses par la matière pondérable.

Comples rendus de l’Académie des Scienees, t. CV1II, p. 510.

Pour expliquer, dans la théorie des ondulations, le pouvoir rotatoire magnétique, il faut admettre que les lois de l’élasticité de l’éther sont mo-

molécule devient un petit aimant dont l’axe, en l’absence de tout mouvement lumineux, est dirigé comme la force magnétique.

Théorie proposée. — Pendant la propagation du mouvement lumineux, on doit donc supposer dans le milieu transparent de petits aimants disséminés et participant à ce mouvement. Si le rayon lumineux est perpendiculaire à la direction du champ, ces petits aimants, dont l’axe magnétique est dans le plan d’onde, se déplacent parallèlement à eux-mêmes, sans que leur axe magnétique change de direction, sans que leur moment magnétique varie, et leur mouvement n’induit aucune force électromotrice dans le milieu ambiant; la propagation de la lumière", considérée comme une perturbation électromagnétique, n’est pas altérée.

Mais, si le rayon lumineux est dirigé suivant la force du champ, l’axe magnétique doit osciller dans le plan passant par le rayon et la vibration; sa direction change donc périodiquement, ainsi que les composantes de son mouvement magnétique, et des forces électromotrices perpendiculaires au plan dans lequel se meut cet axe sont induites; par conséquent, dans la théorie électromagnétique, il convient d’ajouter aux forces électromotrices induites par les courants du milieu ambiant (c’est-à-dire aux forces élastiques de la théorie ordinaire des ondulations) une force perpendiculaire à la vitesse, située dans le plan d’onde, périodique et proportionnelle à l'a vitesse angulaire des petits aimants, ce qui entraînera la rotation du plan de polarisation.

Ce résultat, à peu près évident a priori, peut s’établir par le calcul; celuici conduit, pour les équations qui déterminent les déplacements \ et y] rapportés à deux axes coordonnés dans le plan d’onde, aux formes suivantes, en représentant parK le pouvoir spécifique inducteur du milieu, Kp. le carré de l’indice, wMlemomentmagnétiquede la substance par unité de volume, Y le cosinus de l’angle des rayons lumineux et de la force magnétique et enfin h une constante spéciale dont la valeur dépend de la participation du milieu pondérable au mouvement lumineux :

Ces équations expriment que les rayons circulaires de sens inverse se propagent avec des vitesses différentes ou que le milieu possède le pouvoir rotatoire. Ce pouvoir doit être, toutes choses égales d’ailleurs, proportionnel

semaines; une bande de fer fixée à la lame de zinc permettait d’écarter ou de rapprocher celle-ci de la plaque de cuivre én manœuvrant un aimant ex-

Les mesures, prises à des températures qui ont varié de 4 ° à 3 o°, ont donné des résultats qui ne se sont pas écartés déplus d’un centième de leur valeur moyenne o ,<>lt , 75, tandis que la variation aurait dû atteindre o TO ",07; si la différence de potentiel était proportionnelle à la température absolue, ou si l’énergie des lames était indépendante de leur charge.

Théorie. — Il est donc vraisemblable que l’énergie d’un métal en contact avec l’air varie avec la charge de ce métal; cette énergie, ou au moins la part qui en revient à la couche superficielle de ce métal, est, par unité de surface, une fonction M(s) de la densité électrique s; si, dans une première approximation, on néglige les phénomènes thermiques qu’on peut englober sous le nom d 'effet Peltier, la perte d’énergie du système correspondant au passage d’une unité d’électricité du métal M' au métal M sera la différence apparente des potentiels, et l’on aura

en représentant par M'(s') l’énergie par unité de surface du métal M'quand la,densité électrique y est e'.

L’expérience indique que Y est, dans certaines limites au moins, indépendant des charges; il en résulte que, pour les métaux, les dérivées dont la différence est V sont sensiblement constantes; mais rien n’autorise à supposer qu’il en soit ainsi pour un conducteur électrolysable.

Lorsqu’une lame métallique M est plongée dans un liquide L et se polarise, sous l’action d’une force électromotrice étrangère, insuffisante pour déterminer la décomposition de l’électrolyte et le passage du courant, une certaine quantité d’électricité s’accumule sur sa, surface, et une quantité égale d’électricité de signe contraire s’accumule dans le liquide au voisinagé de cette surface; l’arrivée de l’unité d’électricité dans le liquide détermine donc une perte d’énergie

Æl dL(0 = p :

telle est donc la valeur de la force électroinotrice de la surface de contact du liquide et du métal, s et s'ayant des valeurs égales et de signe contraire.

ioit S la surface de contact du mercure et du liquide L; 01 ire son énergie (T + P s) S = US, si T désigne la tension t P ne sont fonctions que de e, et l’on doit avoir

si que l’a démontré M. Lippmann ('). M. Lippmann a dom n facteur constant près, dont la détermination expérimenl relation entre les variations de T et celles de P; on a vu c est indépendant de la charge; par suite, les valeurs do-

irésenter par/(£) une fonction de la densité superficielle, ic elle, et dont la dérivée soit égale à celle de P, on pour = m — 1 + /(s), en désignant par m et l deux constantes s tal et du liquide, et par/(e) une fonction de la densité ît la valeur numérique est connue, et qui est la même (*) ■ mbre de dissolutions aqueuses.

Vérifications experimentales. — Il résulte de cette formuli s de polarisation d’une électrode, qui est l’inverse de /( e de la densité électrique à la surface de cette électrode ; do ctrodes de même métal plongées dans un liquide L et sur l’t lensité e reste pratiquement invariable et égale a a, elle ne la polarisation /(e) — /(«) de l’ensemble ; c’est la loi énoncé it( J ). L’autre loi, d’après laquelle la capacité initiale est sens de la polarisation, est une conséquence immédiate di /(e) et de ses dérivées. De plus, si l’on considère deux its, pour lesquels la valeur de la densité normale a au con ctrolyte est différente, les valeurs des forces de polarisai i charges s égales et, par suite, à des capacités égales de pi féreront que par une constante, c’est-à-dire que, si l’on (

un métal quelconque et un électrolyte quelconque la courbe liant les polarisations aux charges, la forme de cette courbe sera la même, l’origine des coordonnées étant seulement déplacée. Cette conséquence mérite une étude expérimentale spéciale; mais elle paraît déjà vérifiée partiellementlorsque l’on compare la courbe obtenue par M. Blondlot pour le platine avec celle qu’on peut déduire des nombres donnés par M. Lippmann.

Enfin une dernière vérification, qui touche spécialement à la théorie du contact, se déduit des expériences de M. Pellat ('); si deux métaux sont plongés dans un même liquide et que les densités électriques sur ces métaux soient e et s', la polarisation de l’ensemble, facile à mesurer par la méthode d’opposition, est m-m' + f( t) -/(O si m et m! désignent respectivement les coefficients ^ pour ces deux métaux; lorsque, par un artifice expérimental, on rend e et i' nuis, il reste m — m', c’est-à-dire la différence apparente de potentiel dans l’air; or M. Pellat trouve, pour le zinc et le mercure dans le sulfate de zinc, m — rri = o volt , 5 z, nombre qui ne diffère pas sensiblement de celui qu’on déduit des expériences deHankel pour la différence apparente de potentiel entre le zinc et le mercure dans

Détermination de l’équivalent électrochimique de l’argent.

L’électrodynamomètre absolu de M. Pellat permet de rapporter, avec une très grande précision, l’intensité d’un courant à l’unité théorique (C. 6. SX Nous nous sommes proposé de déterminer avec cet appareil le poids d’argent proposé, par seconde, dans un courant d’intensité électromagnétique connue. Le courant produit par ao éléments Daniell passait dans des résista’ncés métalliques, assez élevées pour réduire son intensité à un dixième j d’ampère environ, et dans un voltamètre à azotate d’argent. Parmi ces résistances, se trouvait une série R de résistances en fil de métal nickelifèré ditXXX.de o 01 ",08 de diamètre, dohtle coefficient de variation avec la températureétaitconnu, et d’ailleurs trèsfaible, 0,00022, plongées dansdu pétrole, puis un rhéostat de Wheatstone, perfectionné par M. Ducretet; une dériva-

Expériences sur la mesure électrochimique des courants.

Comptes rendus de l’Académie des Sciences, t. CVUI, p. 396.

Les sels mercureux sont ceux dans lesquels l’équivalent électrochimique du métal est le plus élevé; à ce titre, ils paraissent préférables à tous les autres pour la mesure éleclrochimique d’un courant. L’expérience montre que leur électrolyse est irrégulière, et que les rapports des poids d’argent et de mercure, déposés par le même courant, est variable. En étudiant les diverses manières de recueillir le métal déposé, soit sur du mercure, soit sur un métal, on a observé que la même force électromotrice donnait lieu à un dégagement d’hydrogène sur le métal non amalgamé; les cathodes recouvertes d’hydrogène sont d’ailleurs, comme on le sait, très aptes à l’amalgamation, et il suffit pour produire celle-ci de les plonger dans le mercure qui sert d’anode.

On peut observer aussi, avec une force électromotrice dépassant 3 volts, qu’une cathode qui a subi une légère amalgamation et ne dégage plus de gaz peut en dégager de nouveau si on l’expose à l’air quelques instants, et qu’on la replonge dans le liquide sans l’avoir détachée du pôle de la pile. Ces faits présentent une certaine analogie avec ceux étudiés par M. Gernez dans ses études sur l’ébullition.

Ils sont insuffisants pour expliquer l’irrégularité de l’électrolyse sur une cathode de mercure, mais on observe que celle-ci est toujours très fortement polarisée; si l’on remplace, dans l’électromètre capillaire de M. Lippmann, l’eau acidulée par la dissolution de sel mercureux, en employant des forces électromotrices inférieures à 2 daniells, les mouvements du mercure accusent nettement cette polarisation; pour des forces électromotrices plus élevées, le liquide, se renouvelant mal dans le tube capillaire, s’appauvrit en mercure et des bulles apparaissent au bout de peu de temps. Il paraît vraisemblable que cette polarisation, incomparablement plus forte que celle des électrodes d’argent ou de cuivre dans les sels de ces métaux, est la cause de l’irrégularité de l’électrolyse.

Le liquide employé dans ces expériences était une solution, saturée à la température ordinaire, d’azote mercureux, contenant 68" par litre, neutre et ne contenant pas de sel mercurique.

c l’intensité du courant ou le débit de I )uissance de la machine et croit très se était restée douteuse pour les pra srvenir la self-induction de l’induit. I traverse diverses spires de cet induit ; la machine était en repos, j’ai trouvé irant de l’induit et était entièrement c r pour les spires placées dans le plan i a normale des balais à circuit ouvert, res il était augmenté, ou diminué, sui irt l’induit, et que, sans erreur notable somme algébrique des llux dus à l’in liminution observée dans la force, élec placement ou décalage des balais, qui lisé; on le démontre encore en compens imp magnétique de l’induit de manier ce, la force électromotrice ne varie p mes principes que la force contre-électr nme moteur augmente avec l’intensité, ■ées pendant le mouvement, concordent