U CHANTA» XI

€ottlew de U bue

Oontan- de Yœ

onde

on de

l'image ordinaire.

l'image extraordinaire.

Apatite de Schlaggenwald.

vert dfc montagne:

bleu dô cane.

Carbonate de manganèse, .

rouge de rose pur.

xouge jaunâtre.

îlioa du Vésuve

vert pistache.

bran de cannelle.

Chlorite du ZillerthaL . .

idem.

idem.

Saphir

bleu de Prusse.

blanc verdâtre.

Émeraude du Pérou. . .

vert Jaunâtre.

vert pur.

Béryi dti Btéal

fdfein.

vertbleuâtrer.

Zircon. . '

brun de girofle.

vert Jaunâtre.

Dan» tous ces cristaux, te couleur des pans est un mélange dès deux teintes O et EL

*° Cristaux à deux axes.

Supposons un cristal du système ortfïorhombique, ayant trois axes de cristallisation et d'élasticité rectangulaires, comme la cordiérite, I'andalousite ou la topaze. Appelons A la couleur de la base ou du plan normal à Taxe a, telle qu'on la voit à l'œil nu, B celle des pans antérieur et postérieur, qui répondent à l'axe b, et C celle des deux pans latéraux, qui correspondent à l'axe c. Si l'on place verticalement la base, ainsi que l'axe b, et que, dans cette position, on regarde avec la loupe, la couleur A de la base se résoudra en deux teintes, l'une ordinaire (6), qui sera de la couleur propre à l'axe 6, Pautre extraordinaire (c), de la couleur de l'axe c. Si l'on redresse ensuite le cristal, de manière que la base redevienne horizontale, et qu'on dirige le dichroscope perpendiculairement aux pans, la couleur B se décomposera de même en deux teintes, Tune ordinaire (c), qui sera encore de la couleur de Taxe c, l'autre extraordinaire (a), de la couleur de l'axe a; et la couleur C, à son tour, se décomposera en une teinte ordinaire, de la couleur de l'axe 6, et une teinte extraordinaire» de la couleur de l'axe a.

Googl^

CA1UCTOAES OPTIQUES. 4*3

Tous les criMaqx, transparents et colores, des trois derniers systèmes, pourront donner Heu à des observations de ce genre, o'eat-à-dire que chacun d'eux pourra manifester au moins sfe nuances différente», savoir: trois couleurs de faces A, B, G, qu'on peut voir sans le secours de la loupe, et trois couleurs d'axe* a^byC, que Ton reconnaît aisément avec le dichroscope. Les trois premières sont des mélanges des trois dernières; A est une couleur composée de 6 et de c; B est composée de a et de c; G l'est de a et de 6.

Dans la cordiérite, la couleur A est un beau bleu, tirant un peu sur le gris; B, un hleu pâle; G, un gris jaunâtre. La couleur de Taxe a est le gris tirant sur le jaune; la couleur de l'axe 6, un gris bleuâtre; celle de l'axe c, le bleu foncé pur. Les minéraux contenus dans la table Suivante, donnée par M. Haidinger, manifestent des différences de coloration analogue, bien qu'elles ne soient pas toutes également senstbhft. |)i ii mi

Ànbydrite

ffAlEMft

Barytine deFelaœhanrfc.

Ba/Ttine feBein.

Célestine de Herrengrund*

Diaspore de Schemnita.

Topaie da Brésil.

flgrfdot.

GOtftBTÏHS MB FACES.

bleu-Tiolet pile.

tbleu-Tiolet

jaune de Tin foncé.

bien de smalt.

jisne de Tin*

bien de smalt.

bien de Prusse.

jaune

de miel

rougaatre.

jaune de Tin.

Tert d'asperge*

jaune

de miel

pur.

Vert de pistache.

stsas&fe

COULEtAS FAXES.

jaune de, cita».

faille»

bleu de cane.

bien de ciel.

jaune de Tin.

Tert

jaonâtie.

jaune de vtapéle.

gris perle.

hfende taraude.

de Tin.

jaune de miel.

dlierbe-.

bleu-violet très-pâle,

jaune de 'tIu ftmeé.

hlen-Tiotet ftme*.

gris perle

bleu-Ttolel

jaune paille.

Tert

de pistache

pâle.

4*4 LIVRE I. CHAWTBE XI.

Le phénomène du polychroïsme n'est sensible que dans les cristaux colorés, dans ceux surtout qui présentent une coloration accidentelle, due au mélange des molécules propres d'une espèce avec celles d'une autre espèce isomorphe, ou bien avec des molécules hétéromorphes interposées entre les molécules essentielles et mêlées avec elles d'une manière intime, comme dans le quarz jaune et améthyste. M. de Sénarmont s'est demandé si la cause qui produit une extinction inégale de la lumière polarisée dans les substances biréfringentes ne pourrait pas être reportée, du moins en partie, à ces matières dont les cristaux, soit naturels, soit artificiels, sont souvent imprégnés et comme souillés, et qu'ils ont empruntées aux eaux-mères impures dans lesquelles ils se sont formés. Il a cherché à résoudre cette question par la synthèse; et des expériences qu'il a faites sur un grand nombre de sels qui avaient cristallisé en présence de matières tinctoriales diverses, il est résulté ce fait important, qu'une matière colorante, disséminée uniformément à l'intérieur du cristal, entre ses lames d'accroissement, mais absolument étrangère à sa constitution comme à sa structure, inerte chimiquement et s'éliminant d'elle-même par des dissolutions répétées et suivies de cristallisation dans l'eau pure, peut lui communiquer à un haut degré les propriétés du polychroïsme.

M. de Sénarmont cite, comme exemple de ce fait, de beaux cristaux d'azotate de strontiane hydraté, qui avaient été produits au milieu d'une teinture concentrée de bois de Campêche, amenée au pourpre par quelques gouttes d'ammoniaque. Ces cristaux, qui avaient pris une couleur comparable à celle de l'alun de chrome, lui ont offert un polychroïsme très-prononcé. La lumière blanche y développait par transmission, sous certaines incidences, une couleur rouge, et, sous d'autres, une couleur bleue et violette. Observés avec un prisme biréfringent, ces cristaux se dédoublaient en demf images, Tune rouge, l'autre d'un violet foncé; et ces images échangeaient leurs couleurs, en passant par l'égalité, à mesure qu'on faisait tourner la lame cristalline dans son propre plan. Enfin, deux pareilles lames, parfaitement transparentes, placées l'une sur l'autre dans une orientation inverse, arrêtaient complètement, ou du moins éteignaient en très-grande partie, la lumière blanche incidente, à la manière des tourmalines (i).

(1) Expériences sur la production artificielle du polychroïsme dans les «*6stances cristallisées; par M. de Sénarmont. {Comptes-rendus de tAcad. des Sciences, tome XXXVU1, p. 101; 1854.)

CARACTÈRES OPTIQUES. \lS

§ 20. De la polarisation lamellaire.

Il existe un certain nombre de substances cristallisées, appartenant au système régulier, qui ont la propriété de dépolariser les rayons lumineux qui les traversent, de manière qu'ils produisent des phénomènes particuliers de polarisation chromatique : tels sont l'analcime, la boracite, le sel gemme, l'alun ammoniacal. Il importe aux minéralogistes de connaître cette particularité, qui pourrait occasionner d'assez graves méprises: elle a été cause, en effet, qu'on a cru pendant quelque temps à des effets de double réfraction dans ces substances, et par suite à des anomalies aux lois générales de relation que nous avons dit exister entre ce phénomène et les systèmes cristallins. Une plaque de ces substances, placée dans la pince aux tourmalines croisées, devient visible par la lumière qui la traverse, et l'on se rappelle que c'est d'après un semblable caractère qu'on juge ordinairement de l'existence de la double réfraction dans une lame cristallisée.

Suivant M. Biot, qui a étudié avec beaucoup de soin la propriété dont il s'agit (1), elle est due à ce que tous les corps cristallisés, indépendamment du pouvoir polarisant ordinaire, provenant de la structure simple qu'ils prennent toujours, quand leur formation a été continue, sont capables d'exercer un autre genre d'action polarisante, lorsque leur accroissement n'ayant eu lieu que par intermittences, leur masse présente cette structure cristalline composée, que nous avons nommée structure par superposition de lames ou de couches polyédriques (p. 3o3). De là le nom de polarisation lamellaire que M. Biot a cru devoir donner à ce nouveau cas de polarisation chromatique, qui se trouve encore lié, comme on le voit, à la cristallisation, mais qui se montre cette fois indépendant du phénomène de la double réfraction. Cest même dans les substances à réfraction simple que ses effets sont le plus sensibles, sans doute parce qu'ils ne sont point masqués par les effets particuliers de polarisation moléculaire, qui sont propres à toutes les substances biréfringentes.

En disposant dans le tube de son grand appareil de polarisation, un octaèdre d'alun ammoniacal, de manière que l'un des

(1) Biot : Mémoire sur la polarisation lamellaire, dans le Recueil des Mém. de VAcad. des Sciences, tome XVIII, p. 681.

4*6 uvbb i« çhapiAb si»

axes de l'octaèdre coïncide avec Taxe de l'appareil, M. Biot a remarqué que les rayons polarisés qui le traversent sont modifiés, excepté dans deux positions du cristal rectangulaires entre elles. Les rayons traversent le cristal sans être modifiés, quand leur plan de polarisation est parallèle ou perpendiculaire aux plané menés par Taxe de l'octaèdre normalement à ses faces : ces plans sodt ce que M. Biot appelle les sections principales de l'octaèdre. La glace noire, qui sert d'analyseur, reste noire dans les deux cas d'exceptions dont nous parlons, tandis qu'elle devient visible dans toutes les autres positions du cristal. Suivant l'illustre physicien, ees cristaux octaèdres ont une structure lamellaire ou plutôt stratiforme; ils sont formés de couches d'accroissement oetaédriques, superposées les unes sur les autres, depuis le centre jusqu'à la superficie, en sorte qu'à chaque face du cristal cet*respond un système de lames planes qu'on peut comparer à une pile de glaces.

On sait qu'une pile de lames de verre planes a la propriété de polariser par réfraction les faisceaux de lumière naturelle qui les traversent obliquement. M. Biot compare l'action des systèmes lamellaires de l'alun ammoniacal à celle d'une pareille pile de glaces, en faisant remarquer toutefois que l'analogie est loin d'être compléta. Dans le cas de la pile artificielle, la polarisation n'est pas chromatique, comme elle l'est dans le cas deâ piles naturelles de lames cristallisé*». Pour celles-ci, la polarisa* lion est colorée, comme dans le cas des lames très-minces de mica ou de gypse; mais il y a cette différence entre ce dernier cas et celui dont nous nous occupons, qu'il faut ici une épaisseur sensible, dans chaque système lamellaire, pour que les e& fats de coloration apparaissent. Ajoutons encore que la pile de glaces imprime aux rayons de diverse réfrangibilité un seul mode de polarisation, ce qui est cause qu'ils ne sont pas affectés inégalement, quand on leur fait traverser ensuite des lames min" ces, et ne modifient pas les teintes propres de ces lames. Le* systèmes lamellaires agissent tout autrement. M. Biot a reconnu que les piles cristallines se comportent généralement, comme ferait une lame mince biréfringente positive, dont la section* principale serait dirigée normalement à leur plan de réfraction actuel.

L'action de pareilles piles est, en général, très-faible. En plaçant le cristal octaèdre d'alun de manière que le plan de la polarisation primitive soit à 4^>* des sections principales de ce

cristal, les quatre triangles qui forment la projection des faces de l'octaèdre deviennent visibles; mais, pour obtenir un phénomène sensible de coloration , il faut le plus souvent interposer, entre le cristal et le prisme de Nicol qui sert d'analyseur, une lame très-mince de gypse, qui seule produirait déjà une couleur uniforme : par l'action combinée du cristal et de la lame de gypse, des changements ont lieu dans la teinte propre de cette lame, et la teinte résultante indique le sens et la nature de Faction additionnelle. On choisit la lame dans la condition de minceur qui rend sa teinte propre plus rapidement et plu* vivement modifiable; c'est ce que M. Biot appelle une lame sen» sible. En opérant ainsi avec l'alun ammoniacal, on voit les quatre triangles dont nous avons parlé se colorer vivement de teintes contraires ; par exemple, deux triangles opposés sont verts, et les deux autres rouges. L'action du sel gemme est analogue, ainsi que celle du chlorhydrate d'ammoniaque.

Des traces de dépolarisation ont été aussi remarquées dan9 les cristaux d'amphigène, de fluorine, de boracite, de blende et de diamant. Dans les cristaux trapézoèdre* cfanalcime, M. BreW* ster a depuis longtemps observé, dans la lumière polarisée, un très-beau phénomène de couleur, qui rentre dans la classe de ceux que nous étudions en ce moment. Si Ton suppose un cube inscrit dans le trapézoèdre, et si par son centre on mène des plans qui passent par tous les côtés et toutes les diagonales , et se prolongent jusqu'à la surface du trapézoèdre, celui-ci se trouvera partagé en vingt-quatre tétraèdres irréguliers. Toutes les faces de ceux-ci, qui passent par les arêtes du cube, passeront également par des arêtes dans le trapézoèdre ; et celles qui passent par les diagonales dans le cube passeront pareillement par les diagonales du trapézoèdre , partageant en deux leurs angles obtus. Or, il résulte des observations du docteur Brewster, que tontes les molécules situées en un point quelconque de l'un de ces plans sont privées du pouvoir polarisant, et que plus une molécule est éloignée de ces plans , plus son pouvoir est énergique, et plus la teinte qu'elle polarise a d'intensité.

Ce n'est pas seulement dans les substances qui appartiennent au système régulier, que ces phénomènes de polarisation lamellaire peuvent être observés. Le même physicien anglais en avait reconnu les effets dans deux autres minéraux, dont l'un appartient au système quadratique» et l'autre au système orthorbom* bique. L'apophyllite de Feroè* Cristallise en prismes carrés, ter-

4 28 UVfiB 1. CHAPITRE XI.

minés par des pyramides régulières à quatre faces. Ces cristaux possèdent un clivage très-facile, parallèlement à la base, et de plus, suivant M. Biot, un tissu lamellaire parallèlement aux faces obliques, et qui est la cause des beaux phénomènes de couleur observés par M. Brewster. Si, comme dans l'expérience de l'alun ammoniacal, un rayon polarisé est transmis dans la direction de l'axe, les systèmes lamellaires obliques agissent sur ce rayon, et les quatre faces des sommets se colorent de teintes opposées, généralement rouges et vertes, exactement comme dans l'alun octaèdre. Si Ton couche ensuite ces cristaux sur une face du prisme, pour les observer transversalement, on aperçoit alors un magnifique dessin colorié , une sorte de mosaïque de couleurs, formée de divers compartiments dont chacun polarise une teinte particulière. Dans la variété que. H. Brewster a nommée tessélite , le même cristal parait offrir dans ses diverses parties des variations notables de structure et peut-être môme de composition moléculaire -.certaines de ces parties sont à un seul axe optique, tandis que d'autres sont à deux axes. La topaze du Brésil , taillée perpendiculairement à l'axe du prisme rhombique fondamental » se montre aussi partagée en un certain nombre de compartiments qui se distinguent par leur éclat et par leurs nuances.

§ a i . Du phénomène de C astérie.

La polarisation lamellaire, comme on vient de le voir, est un indice probable de l'existence dans un minéral cristallisé de ce genre de structure composée qui résulte de I9 superposition de couches polyédriques, séparées quoique adhérentes, et distinctes les unes des autres. Citons encore un phénomène de lumière, qui pourra servir à nous révéler une autre sorte de structure d'aggrégation dans les cristaux : c'est le phénomène de l'astérie. Il consiste dans des lignes brillantes, formant ordinairement, par leur répétition en divers sens, des croix ou des étoiles lumineuses» et qu'on aperçoit quand on regarde par réflexion ou par réfraction, dans certains cristaux, l'image du soleil, ou celle d'un point rayonnant quelconque, comme la lumière d'une bougie. Ce phénomène se montre de la manière la plus simple dans des cristaux qui sont composés de fibres ou de lames étroites parallèles , comme dans certaines plaques de gypse. En les plaçant entre l'œil et la lumière, on aperçoit une seule ligne

CABACTÈRES OPTIQUES. 4a9

lumineuse, qu'on peut appeler une ligne astérique , et dont la direction est transversale par rapport aux fibres : c'est le phénomène réduit à sa forme la plus simple. L'œil de chat ou le quarz chatoyant des lapidaires n'est qu'un quarz pénétré de filaments soyeux d'asbeste, tous parallèles entre eux, et ce sont ces filaments qui produisent le jeu de lumière que Ton remarque dans cette variété, comme Werner et Saussure l'ont parfaitement établi.

Mais il arrive souvent que le phénomène a lieu dans des substances qui n'offrent aucune apparence défibres , et qu'il se répète en plusieurs sens à la fois : dans ce cas , il est le résultat d'une structure cristalline d'agrégation , ayant pour éléments de petits cristaux de même forme, apposés parallèlement les uns aux autres, et composant le plus souvent un cri&al d'une autre forme, à surface profondément striée ou cannelée, comme on le voit dans ces groupements directs d'un grand nombre de cristaux élémentaires, dont il a été question page 192, et dans les modèles de décaissement que représentent les figures 23 et a5, pi. XV. Ces petits cristaux, disposés par files reciilignes, composent des stries ou arêtes cunéiformes, qui sont réfléchissantes, aussi bien que les fibres dont nous parlions tout-à-1'heure, les unes et les autres pouvant être considérées comme de petits miroirs plans, très-étroits et très-allongés. Chaque système de fibres ou de stries parallèles donne naissance à une ligne ou bande lumineuse» qui se montre toujours en travers de leur direction, et que forme la lumière émanée du point rayonnant, en se reflétant sur ces éléments linéaires de structure, soit au dedans du cristal, lorsqu'on vise à travers sa masse, soit seulement à sa surface» lorsque la lumière ne pénètre pas dans l'intérieur.

Ainsi donc, ce phénomène est en rapport manifeste avec 1^ disposition des fibres, des stries ou des files de particules, dans les cristaux aggrégés, et par conséquent avec les conditions particulières de leur structure; et c'est sous ce point de vue qu'il est intéressant pour le minéralogiste. Un système unique de fibres ou de stries engendre une seule ligne lumineuse , que l'on voit très-nettement, si l'on regarde à travers une plaque taillée parallèlement à la direction des stries. Si le cristal offre dans son intérieur deux séries différentes de files de particules, à angle droit l'une sur l'autre, et qu'on le taille en lame parallèle aux deux directions à la fois , on aperçoit dans ce cas une croix lumineuse rectangulaire. Si, comme cela a lieu souvent dans les

430 UVIEI. CBAPITU XI.

espèces rhoinboédriques, il existe trois séries semblables dont les directions, parallèles à un même plan, se coupent sous des angles de 6o°, on verra une étoile régulière à six branches, si Ton regarde à travers une lame taillée parallèlement à ce plan. Toutes les Substances à systèmes de fibres ou stries parallèles, et qui donnent lieu à des lignes astériques, quand on les taille parallèlement aux stries, produisent un autre phénomène de lumière, quand elles sont taillées en plaque perpendiculairement aux stries : on voit alors un cercle lumineux, que M. Babinet nomme cercle parhéUque , qui passe par le point éclairant, et dont le plan est normal à la direction des éléments linéaires de la structure.

Le phénomène de l'étoile à six rayons a lieu par réflexion dans les corindons sapnirs, dont les cristaux appartiennent au système rhomboédrique. Il a été observé et décrit pour la première fois par un ancien lapidaire de Hambourg ; mais c'est à Saussure qu'on en doit l'explication, comme on peut le voir au quatrième volume de son Voyage dans les Alpes (n° 1891, éàktion de 1786). Ce célèbre naturaliste rapproché le phénomène complexe de l'étoile du saphir de celui de la simple bande lumineuse produite par le quarz chatoyant, et il l'attribue aux systèmes triangulaires de stries ou de raies parallèles qui se montrent à la surface et dans l'intérieur de la pierre. Il observe celle-ci avec une lentille afin d'en mieux saisir la structure, et il aperçoit dans toute l'épaisseur du cristal une multitude de traite déliés et rectil ignés, qui se croisent entre eux sous des angles de 60 et de 1 ao degrés, les mêmes que ceux que font entre elles les bandes lumineuses. 11 pense que ces traits proviennent de solutions de continuité qui ont eu lieu dans l'accroissement du cristal, et cite des saphirs où les tranches successives des couches ^'accroissement sont aussi visibles que celles du feldspath adulaire et figurent des hexagones réguliers, emboîtés les uns dans les autres et allant en décroissant jusqu'au centre. Il remarque enfin que le centre de l'étoile se déplace quand on change la position du cristal, et que sa lumière est d'une autre nuance que celle de la pierre.

Haiiy a proposé, après Saussure, une autre explication du phénomène, qui est bien moins satisfaisante que celle du savant genevois. U fait partir les reflets chatoyants, non de lignes réfléchissantes, mais de véritables plans, savoir : des joints ou plans de clivage du cristal, et raisonne comme si l'astérie n'était point

CARACTBBE8 OPTIQUES. £3l

uo phénomène de position dont le centre varie avec la situation de la pierre et celle de l'œil de l'observateur relativement au point éclairant. M. Babinet, qui ne paraît pas avoir eu connaissance de l'explication de Saussure, a été ramené par ses propres recherches à la véritable théorie du phénomène, qu'il a généralisée et appliquée à plusieurs autres substances. *

Certains grenats rouges, surtout ceux de forme trapézoïdale et qui sont couverts de stries parallèles aux arêtes du rhombododécaèdre, lorsqu'on les taille en plaque perpendiculaire à l'axe qui passe par deux angles trièdres opposés du même dodécaèdre, et qu'on vient ensuite à regarder un point lumineux au travers d'une pareille plaque, offrent par réfraction un phénomène analogue à celui du corindon astérie. On aperçoit, lorsqu'on vise à la flamme d'une bougie, une étoile à six branches d'une teinte très-vive» qui paraissent se diriger vers les angles de l'hexagone formé par la coupe transversale du dodécaèdre. En outre, on remarque une courbe lumineuse circulaire qui passe par le point de croisement des' branches de l'astérie, c'est-à-dire par le point lumineux; cette courbe est un cercle parhélique, suivant l'expression dont se sert M. Babinet.

Ces phénomènes doivent être attribués à quatre systèmes de lignes parallèles miroitantes, de stries ou de solutions de continuité linéaires, qui existent à l'intérieur de la masse, par suite de l'accroissement intermittent du cristal et de la structure cristalline composée qui en a été le résultat. Ces lignes intérieures de structure correspondent, selon nous, aux stries superficielles des faces, c'est-à-dire aux arêtes du dodécaèdre, et non pas aux grandes diagonales des rhombes, comme le suppose M. Babinet dans son mémoire sur les phénomènes astériques. Cette manière de voir est plus en harmonie avec ce que nous connaissons de la structure et des formes du grenat, et conduit à une explication plus plausible du phénomène particulier que l'on observe dans cette espèce. Lorsqu'on regarde un grenat dodécaèdre dans la direction d'un de ses axes ternaires ou rhomboédriques, un des quatre systèmes d'arêtes, et par conséquent de stries ou lignes réfléchissantes intérieures, se trouve dirigé parallèlement à Taxe : c'est ce système qui donne le cercle parhélique. Les trois antres sont sensiblement parallèles au plan perpendiculaire et également inclinés entre eux : ce sont ceux qui produisent les lignes astériques. Lorsqu'on taille certains grenats perpendiculairement à l'un des axes qui passent par deux angles tétraèdres

432 MVHE I. CHAPITRE XI.

opposés, on aperçoit quelquefois une étoile & quatre branches, dont l'explication peut être ramenée très-facilement aux. mêmes accidents de structure intérieure.

Nous venons de voir des phénomènes particuliers de lumière se rattacher à deux modes différents de structure composée , les structures par agrégation de lames ou de fibres. Il existe encore un jeu de lumière , qui se rattache aussi à un autre mode de structure d'aggrégation , savoir : la structure granulaire. Mais, pour qu'il se manifeste , il faut que les grains aient partout une épaisseur sensiblement égale. Si le minéral est taillé en plaque mince, et qu'on le place entre l'œil et la lumière, on aperçoit un phénomène de couronne lumineuse, pareil à celui que Ton voit quelquefois autour du soleil ou de la lune, un cercle coloré qui entoure le point pris pour mire, au lieu de passer par ce point, comme ferait un cercle parhélique. On reproduit artificiellement ce phénomène, en recouvrant une lame de verre d'une couche mince de poussière de lycopode.

§ a 2. De la réflexion de la lumière.

Les rayons de lumière qui tombent sur un corps à surface polie, et qui ne le traversent pas ou ne sont pas absorbés par lui, subissent, comme tout le monde le sait, deux espèces de réflexion 9 l'une irrégullère et qui s? fait dans toutes les directions à la ibis, l'autre régulière et qui n'a lieu que dans une seule direction , déterminée par celle de la lumière incidente. On distingue, en général, dans l'impression que font sur l'organe de la vue les rayons ainsi réfléchis, deux effets différents, susceptibles chacun de modifications nombreuses et particulières : ces effets sont ce qu'on appelle Y éclat et la couleur. On les attribue à l'état de la surface du corps; et cependant on doit dire qu'ils n'en viennent pas toujours d'une manière immédiate, et qu'ils sont souvent influencés par les couches voisines de cette surface , et même , dans les substances transparentes, par des couches plus profondes encore. Un corps coloré se comporte en cela, comme le fait un corps vibrant dans la réflexion * des ondes sonores : et l'éclat est en quelque sorte à la couleur, ce qu'est le timbre à la tonalité dans nos instruments de musique. Nous renvoyons tout ce qui regarde les variations de ces deux caractères, ainsi que les divers degrés de transparence des corps, au chapitre où nous traiterons des caractères extérieurs des miné-

• CABACTÈBES OPTIQUES. 433

raux, c'est-à-dire de ceux qui déterminent plat particulièrement leur faciès ou leur physionomie. Nous ne parlerons ici que des lois relatives à la lumière réfléchie, et des modifications qu'elle éprouve dans un corps cristallisé! par suite des différences que présentent la texture des faces du cristal, et la densité des files moléculaires qui composent chacune d'elles.

On sait quelle est la loi de la réflexion régulière, en ce qui concerne les directions des rayons incident et réfléchi. Lors* qu'un faisceau de lumière naturelle tombe sur un corps uniréfringent, dont là surface est plus ou moins polie, la portion de ce faisceau qui se réfléchit, comme celle qui se réfracte, est toujours plus ou moins polarisée, suivant la grandeur de l'angle d'incidence. L'angle particulier sous lequel les diverses surfaces réfléchissantes polarisent la lumière en plus grande proportion, s'appelle angle principal d'incidence, ou angle de la polarisation maxima. Il peut se déterminer avec un goniomètre à réflexion, et une plaque de tourmaline, dont Taxe soit perpendiculaire au plan de réflexion. L'angle d'incidence pour lequel le rayon réfléchi s'éteint complètement, quand on l'observe au travers de la tourmaline , est l'angle que l'on cherche. Nous ayons déjà dit (p. 367) que , d'après une loi découverte par le docteur Brewster, l'angle de polarisation est celui pour lequel le rayon réfléchi est perpendiculaire au rayon réfracté correspondant, c'est-à dire, que la tangente de cet angle est égale à l'indice de réfraction du corps.

La détermination de cet angle peut, comme celle de l'indice de réfraction , fournir un caractère important pour la distinction des espèces minérales. Dans l'alun, il est égal à 55°2i' (étant compté de la normale), et, pour ce corps, la polarisation est complète; tandis que pour la plupart des autres minéraux, elle n'atteint que son maximum dans le cas de l'incidence principale. Dans le diamant, l'angle de polarisation est de 67°3o'; il est de 67°6' dans la blende; de 6o°3o' dans le grenat; de 6o°a5' dans le spinelle, etc.

M. Brewster a fait la remarque importante que l'angle de polarisation à la surface des cristaux biréfringents n'est pas rigoureusement le même dans tous les plans d'incidence : la variation, toutefois, est excessivement faible dans le' plus grand nombre des cas.

Les physiciens se sont occupés aussi de rechercher les loto qui règlent l'intensité de la lumière réfléchie, connaissant celle Cours de Minéralogie. Tome 1. **

434 UVBX I. CHAPITRE XI.

de La lumière incidente, et la grandeur de l'angle d'incidence^ Fresnel a trouvé des formules qui se rapportent à la réflexion par les corps uniréfringents; M. Neumann a étendu ce genre de récherches au cas des cristaux biréfringents , et. il a fait voir l'influence qu'exercent alors sur les phénomènes la position variable de la face cristalline réfléchissante , et celle du plan d'incidence, à l'égard des axes du cristal. Lorsque la lumière incidente est déjà polarisée, on observe en général dans le rayon réfléchi une déviation du plan de la polarisation primitive ; mais dans chaque plan d'incidence, il existe toujours un certain angle d'incidence, pour lequel cette déviation est nulle.

§ 23. De la phosphorescence, et de la fluorescence.

Il est un certain nombre de minéraux qui ont la propriété de devenir lumineux par eux-mêmes, et, par conséquent, de pouvoir luire dans les ténèbres, en émettant des rayons de telle ou telle nuance, ce qui vient de ce que leurs propres molécule? sont mises dans un état vibratoire» capable d'ébranler l'éther qui . est en connexion intime avec elles. On développe cette faculté dans les minéraux qui peuvent l'acquérir, par Faction des divers agents impondérables, la lumière, la chaleur, l'électricité, et aussi par l'action du frottement, qui est lui-même une cause de chaleur et d'électricité.

Il y a des corps dans lesquels le plus léger frottement, celui de la pointe, ou même de la barbe d'une plume, suffit pour produire une traînée lumineuse dans l'obscurité; telles sont, par exemple, certaines variétés de blende fibreuse. D'autres exigent un frottement plus fort et comme une sorte de percussion : en frappant l'un contre l'autre deux fragments de quarz-hyaljn ou de silex, on produit au point de contact une lumière plus ou moins vive. On rend encore certains minéraux phosphorescents en les chauffant plus ou moins fortement. La poussière de Tapante terreuse donne une belle lueur jaune, lorsqu'on projette sa poussière sur une pelle chaude dans l'obscurité; certaines variétés de fluorine produisent, dans les mêmes circonstances, un& belle couleur verte, et à cause de cela ont été nommées , chtorophanes. Il est des substances qui , pour devenir phosphorescentes, n'exigent qu'une faible chaleur, comme celle de la main par exemple; d'autres demandent la température de l'eau bouillante, ou même de* températures beaucoup plu* élevée*.

CAftACràBES OPTIQUES» 4$5

Certains minéraux deviennent phosphorescents lorsqu'on- les soumet à l'influence de la lumière électrique , en faisant passer sur eux des- décharges électriques; on parvient même par ce ' moyen, à rendre la propriété dont il s'agit à certains corps qui l'ont perdue, pour avoir été soumis à une trop forte calcination.

Hais le principal moyen dont se servent les physiciens, pour étudier cette propriété dans les diverses substances , soit naturelies, soit artificielles, c'est l'insolation, c'est-à-dire l'exposition du corps aux rayons directs du soleil pendant un nombre de secondes plus ou moins grand. Ce moyen permet d'observer le phénomène dans les conditions qui le rendent le plus sensible, de reconnaître sa persistance, et de déterminer sa durée, depuis l'instant où la cause qui Ta produit, a cessé d'agir; c'est en l'employant que les physiciens ont obtenu les résultats les plus va* ries et les plus remarquables.

On peut constater aisément cette propriété dans certains dia* mants et dans plusieurs autres minéraux, en présentant le corps pendant quelques instants aux rayons solaires, et le faisant glisser de suite au fond d'un canon de pistolet. Aussitôt que l'on place l'œil à l'orifice du canon, on voit briller le corps s'il est phosphorescent. Mais la meilleure manière de faire cette expérience, c'est d'opérer dans une chambre noire, au volet de laquelle on a pratiqué une trappe en coulisse. On ouvre celle-ci, pour présenter le corps qu'on a réduit en poudre, pendant quelques secondes à la lumière; puis on le retire vivement et l'on referme la trappe : l'observateur, à qui Ton fait voir ce phénomène, doit tenir les yeux fermés, pendant que la trappe est ouverte, afin que sa rétine soit sensible à la plus faible radiation lumineuse. La durée de la phosphorescence, ainsi constatée, est très-variable, et, pour beaucoup de substances, elle n'est que de quelques secondes; pour quelques-unes même, cette durée est difficile à apprécier. M.' Edmond Becquerel est parvenu à l'observer, très-peu d'instants après l'action de la lumière, au moyen* d'un instrument qu'il a imaginé pour cela, et qu'il appelle le phosphoroscope (voyez les Comptes-Rendus de F Académie des sciences, 24 niai i858); il a pu s'assurer ainsi que ce phénomène est beaucoup plus général qu'on ne le pense, et arriver à se convaincre qu'il n'y a pas de différence essentielle entre la phosphorescence proprement dite et ce phénomène du même genre, que les physiciens, dans ces derniers temps, avaient cru devoir distinguer par le nom particulier $e fluorescence. Selon Stokes et

Digitizecfby

plusieurs autres savants, la phosphorescence consisterait essentiellement dans la persistance de l'impression produite par la lumière, au-delà du moment où elle a cessé d'agir sur la substance impressionnable; et la fluorescence, au contraire, dans un effet non permanent, qui cesse aussitôt que le corps n'est plus soumis à l'influence immédiate de la lumière solaire. Ajoutons à cela que, dans les cas de fluorescence, le corps ne se borne pas à réfléchir la lumière qu'il reçoit, mais qu'il est lumineux par luimême, aussi bien que les corps phosphorescents, ce que Fon reconnaît à ce qu'il émet des rayons d'une couleur toute différente. On a donné à ce phénomène particulier le nom de fluorescence, parce qu'on l'a observé d'abord dans le spath fluor; mais il existe aussi dans le diamant, et à un degré très-marqué dans plusieurs substances organiques (le bisulfate de quinine, par exemple). M. Edmond Becquerel, par de nouvelles recherches, a été conduit à penser que les deux phénomènes, qu'on a cru devoir distinguer, en leur assignant des noms particuliers, ne diffèrent au fond l'un de l'autre que par le temps pendant lequel l'impression de la lumière peut se conserver; et, pour lui, la fluorescence est une phosphorescence qui ne dure qu'un instant inappréciable.

Le phénomène de la phosphorescence a été étudié avec soin par plusieurs physiciens distingués, et entre autres par M. Dessaignes, le docteur Brewster et MM. Becquerel père et fils. Ces physiciens ont cru reconnaître que la lumière phosphorique était identique avec la lumière électrique, et qu'un dégagement d'électricité accompagnait toujours l'émission de fa première. M. Dessaignes, dans un Mémoire couronné par l'In^itut en 1809, a parfaitement bien étudié toutes les circonstances de ce phénomène, faisaut remarquer que dans un grand nombre de cristaux où il se manifeste, il est en rapport avec la structure cristalline, et avec les directions des clivages les plus faciles. La lueur phosphorique n'apparaît pas, en effet, sur toutes les faces indistinctement, et sur la face où elle se montre, elle n'est pas répandue également partout: elle paraît quelquefois sous la forme de raies lumineuses, qui répondent aux intersections de la face que l'on considère avec les clivages qui la coupent obliquement; ce que M. Dessaignes attribue à un dégagement de fluide électrique qui s'opérerait le long des arêtes aiguës, formées par ces intersections. Selon lui, les faces d'un rhomboèdre de calcaire spathique, celles d'un octaèdre de diamant, restent

ÉLKCTBICITé KP MAGNÉTISME. 4^7

ténébreuses» tandis que les faces triangulaires du rhomboèdre basé, dans la première substance, les faces carrées du cubooctaèdre, dans la seconde, deviennent lumineuses.

La propriété phosphorescente est surtout . sensible dans les substances qui sont composées de fluorures ou de sulfures métalliques, ou qui renferment au moins un de ces corps binaires dans leur composition. Certains sels, qui ne sont point phosphorescents par eux-mêmes, le deviennent après avoir été fortement calcinés au contact du charbon. C'est ainsi qu'on formait anciennement le phosphore artificiel, dit phosphore de Bologne. On le fabriquait avec une variété fibreuse de sulfate de baryte, trouvée au mont Paterno près de cette ville, et que l'on chauffait fortement avec des matières organiques : le sulfate de baryte était en partie décomposé, et transformé en sulfure de baryum, qui donnait lieu ensuite à la phosphorescence.