Troisième Partie

(Comptes- reiiduf de l'Académie des Sciences, l. LXXXIII, p. laâ.)

On sait que les rapports des rotations magnétiques des plans de polarisation des rayons lumineux de diverses couleurs traversant un même corps diamagnétique, tel que l'eau ou le sulfure de carbone, soumis à l'influence magnétique, sont à très peu près en raison inverse des carrés des longueurs d'onde de ces rayons. L'Auteur a montré que, pour rendre plus exactement compte des observations, il convenait de combiner cette expression avec la fonction n-{n- — i) de l'indice de réfraction, dont il a établi l'importance dans les Mémoires cités plus haut.

11 a découvert, en outre, que les rotations magnétiques inverses, produites par certains corps très magnétiques, ne suivaient pas la même loi, et qu'elles variaient à peu près en raison inverse de la quatrième puissance des longueurs d'onde des rayons lumineux. On s'approche beaucoup de l'observation en multipliant les nombres auxquels conduit la règle précédente par la fonction n^{n^—\) de l'indice de réfraction correspondant à chaque rayon.

A la suite d'un Rapport favorable fait par M. Fizeau, au nom d'une Commission composée de MM. Fizeau, Jamin, Berthelot et Desains, l'Académie des Sciences, dans la séance du 9.ç)]2iny\Qv i^'j'] (Comptes rendus, t LXXXIV, p. 21 1), a ordonné l'impression de l'ensemble de ces recherches dans le Recueil des Savants étrangers.

Un Mémoire contenant le détail des observations a été publié dans les Annales de Chimie et de Physique, 5* série, t. XII, p. i (1877). Voir, pour un extrait, Journal de Physique, t. V, p. 233 (1876).

4. Rotations magnétiques des plans de polarisation des rayons lumineux de diverses longueurs d'onde.

( Comptes vendus de V Académie des Sciences, t. LXXXV, p. 1227; 1877. 1

Ce travail a eu pour but d'étudier la dispersion rotatoire magnétique de certains corps difficiles ou dangereux à manier.

La méthode employée était celle des spectres cannelés, qui est particulièrement propre à la comparaison des rotations dans différentes régions d'un même spectre.

L'Auteur a déterminé la dispersion rotatoire pour les principales raies du spectre solaire dans divers liquides, et il a obtenu, entre autres, pour les rotations inverses du bichlorure de titane, à une température moyenne de 20", les nombres suivants (') :

Rotations magnétiques inverses du hiclilovuve de titane.

Les conclusions de ce travail vérifient les résultats établis plus haut.

5. Recherches expérimentales sur la polarisation rotatoire magnétique dans les gaz.

(Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. LXXXVIII, p. 709; 1879, ^- ^C, p. 1047; 1880. — Journal de Physique, t. VIII, p. 198; et !.. IX, p. 265. — Mémoire publié dans les Annales de Chimie et de Physicjue, 5" série, t. LXXI, p. 289.)

Jusqu'ici les divers physiciens qui avaient essayé de manifester dans les gaz le phénomène découvert par Faraday avec les solides et les liquides

( ' ) D'après un travail de M. Joubin (Annales de Chimie et dePhj sique, &' série, t. XVI, p. 94 , janv. 1889), la formule de M. Mascarl R = y ("""^'^Ty) satisferait aux mesures relatives au bi-

n'avaient pu réussir dans leurs tentatives. En s'appuyant sur les résultats établis dans les recherches qu'on vient d'analyser, l'Auteur a vu la possibilité d'étendre les observations aux milieux gazeux. Il a fait construire, d'après ses prévisions, un appareil d'une précision remarquable, et il a pu, pour la première fois, non seulement manifester, mais encore mesurer la rotation magnétique du plan de polarisation de la lumière au travers des gaz à la température et à la pression ordinaires. Il a étudié jusqu'ici Voxygêne, Vaù; V azote, V acide carbonique, le protoxy de d'azote, V acide sulfureux ei \q gaz oléjîant.

L'appareil électromagnétique employé se composait essentiellement de six grosses bobines de o"',48 de long et de o™,i3 de diamètre intérieur, contenant ensemble (Je fil de cuivre de o™,o3 de diamètre, et parcourues par un courant électrique qui développait sur l'axe un champ magnétique de i58 unités C.G.S. environ. Suivant l'axe de ces bobines était disposé un gros tube en cuivre de o'",i2 de diamètre intérieur et de 3"", 27 de long, fermé par des glaces parallèles travaillées avec grand soin. Dans ce tube on pouvait introduire les divers gaz, convenablement purifiés et desséchés. L'ensemble du système était monté sur un très fort banc en bois. A l'une des extrémités, étaient fixés un chalumeau oxyhydrique, au foyer d'un collimateur, et un gros polariseur à pénombres; à l'autre extrémité, était disposé un analyseur monté sur un cercle divisé, muni d'une forte lunette indépendante et de mouvements de réglage spéciaux. Deux miroirs plans, argentés à la première surface, étaient disposés sur des supports particuliers, de façon à faire réfléchir neuf fois au travers du tube, dans sa plus grande longueur, les rayons lumineux issus du polariseur.

La perfection du système optique était telle que, même après avoir traversé quarante surfaces de verre, un rayon polarisé ne subissait pas de dépolarisation sensible.

Les diverses corrections dues aux variations de l'intensité électromagnétique, à la distribution de ces intensités le long de l'axe, au défaut d'homogénéité de la source lumineuse, l'action exercée par les glaces interposées sur le trajet des rayons lumineux, les corrections de la température, de la pression des gaz, la discussion de la précision des mesures ont été chacune

chlorure de titane que l'Auteur a données, dans son premier Mémoire (n° 3 ), entre les longueurs d'onde 644,8 et 45o,5. Toutefois, cette formule ne paraît pas s'appliquer aussi bien aux nombres ci-dessus, qui comprennent des variations de longueur d'onde dans des limites plus étendues que les précédentes.

l'objet d'études toutes spéciales, longues et minutieuses, qui ont permis d'assigner aux déterminations expérimentales une grande exactitude, malgré la faible grandeur du pbénomëne à mesurer. Les résultats ont un intérêt particulier en ce qu'ils s'appliquent à des pouvoirs rotatoires environ dix mille fois plus petits que ceux des corps liquides.

Les observations faites à des températures variables ont toutes été réduites à la température o° et à la pression de 7G0"™.

L'Auteur a pu ainsi comparer au pouvoir rotatoire magnétique du sulfure de carbone liquide les pouvoirs rotatoires magnétiques, inconnus jusque-là, des gaz à la température et à la pression ordinaires, et il est arrivé aux conclusions suivantes :

i" Les corps à l'état gazeux jouissent, comme les substances solides et liquides, de la propriété de dévier le plan de polarisation des rayons lumineux qui les traversent, pendant qu'ils sont soumis à l'influence magnétique.

2" Les rotations magnétiques des plans de polarisation des rayons de diverses longueurs d'onde traversant un même gaz (l'oxygène excepté) sont généralement à très peu près en raison inverse des carrés des longueurs d'onde.

3° L'oxygène a présenté une anomalie remarquable qui parait liée à ses propriétés magnétiques exceptionnelles.

4° Il existe entre les pouvoirs rotatoires magnétiques et les indices de réfraction des gaz une relation intime, qui parait la même que celle qui avait été découverte par l'Auteur pour les corps solides et liquides.

On a, par exemple, pour le pouvoir rotatoire magnétique de l'air rapporté à celui du sulfure de carbone liquide, et pour les rayons jaunes D, le

nombre R^coooiSg, et le rapport -j^yj^ — ~^ — o»^77 est du même ordre

de grandeur que ceux qui ont été indiqués plus haut (n° 1).

6. Sur la propagation inégale de la lumière polarisée circulairement, dans les corps soumis à l'action du magnétisme, suivant le sens de l'aimantation et le sens des vibrations lumineuses.

( Comptes rendus- de l' Académie des Sciences, L. LXXXVIII, p. 334; 1879.)

Fresnel a montré que la rotation du plan de polarisation de la lumière au travers des substances produisant naturellement ce phénomène correspondait à une double réfraction particulière, au dédoublement d'un rayon

polarisé rectilignement en deux rayons polarisés circulairement en sens contraire l'un de l'autre. 11 était important de vérifier si le même dédoublement s'appliquait au phénomène produit sous l'influence magnétique, qui diffère du précédent par des caractères essentiels. L'Auteur a installé cette expérience délicate et, en faisant interférer deux rayons lumineux polarisés circulairement, traversant deux parallélépipèdes de flint identiques, soumis à des actions magnétiques inverses, il a montré que ces rayons étaient avancés ou retardés dans leur marche suivant le sens de l'aimantation et le sens supposé des vibrations lumineuses ( ' ) ; il a vérifié en outre qu'il y avait concordance entre les nombres déduits de l'observation et ceux qui résultent de l'application de la théorie de Fresnel.

7. Rotation du plan de polarisation d'un rayon lumineux sous l'influence du magnétisme terrestre.

[Comptes rendus de l'Académie des Scie/ices,l.XX.XX.\l, p. 1075 ; 1878; t. XCIIl, p. 481 ; 188 1-. Annales de Chimie et de Physique, 5" série, t. XXVII; 1882.)

En 1878, l'Auteur est parvenu à manifester et à mesurer la rotation du plan de polarisation de la lumière au travers d'une colonne de sulfure de carbone, sous la seule intluence magnétique de la Terre. L'expérience avait été réalisée avec un saccharimètre ordinaire, portant un tube de o"', 5o plein de sulfure de carbone, et que les rayons lumineux traversaient trois fois. Il suffit de retourner bout pour bout l'appareil orienté parallèlement au méridien magnétique pour observer la rotation due au magnétisme terrestre. Avec la disposition indiquée ci-dessus, la déviation n'était que de 5' à 6' d'angle.

En 1881, l'Auteur reprit la mesure de ce phénomène en faisant usage du grand appareil de polarisation qui lui avait servi pour l'étude des pouvoirs rotatoires magnétiques des gaz, disposé sur un pivot convenable, et en remplissant le grand tube avec du sulfure de carbone liquide; il appliqua une nouvelle méthode d'amplification des petits déplacements du plan de polarisation de la lumière, qu'il avait imaginée en vue de cette expérience. Dans ces conditions expérimentales, la rotation due à l'action magnétique de la Terre était de ~ degré environ.

(*; Presque en même temps M. Righi a réalisé, en Italie, la même expérience avec du sulfure de carbone liquide.

L'ensemble de ces recherches a été piil>lié dans les Annales de Chimie et de Physique, 5^ série, t. XXVII, 1882.

En comparant la rotation observée au pouvoir rotatoire magnétique absolu du sulfure de carbone, on pourrait, par une seule observation optique, mesurer l'intensité absolue du magnétisme terrestre.