VICTOR NAGGIAR

Interprétation. — Cette étude, de l’orientation du liquide nématique dans les tourbillons cellulaires, me permet de conclure que, pour le p-azoxyanisol et pour le p-azoxyphénétol, les axes optiques prennent, en chaque point, la direction du vecteur vitesse du fluide en ce point. Ce fait est conforme à ce que l’on connaît sur la structure de ces molécules. On sait qu’elles ont une forme très allongée dans une direction qui, pour les deux liquides envisagés, coïncide avec leur axe optique. Chaque fois qu’en un point du liquide nématique il ya un gradient de vitesse, le frottement visqueux qui en résulte couche l’axe d’allongement des molécules, et par suite l’axe optique, dans la direction de la vitesse. A En ce qui concerne les fils nématiques, rappelons tout d’abord la distinction proposée par G. Friedel, en fils de première espèce et de seconde espèce, ainsi que l’hypothèse de F. Grandjean sur leur structure. Le fil de première espèce reste filiforme dans l'observation entre nicols ; sort aspect ne change pas quand on fait tourner les nicols ; il serait constitué d’une ligne autour de laquelle les axes optiques s’enroulent circulairement. Le fil de seconde espèce est accompagné d’une pénombre qui devient noire lorsque les nicols éteignent la vibration ordinaire de la plage que traverse le fil ; il serait constitué d’une ligne autour de laquelle les axes optiques rayonnent. La formation des divers fils nématiques dans l'expérience des tourbillons cellulaires s'interprète convenablement au moyen de l'hypothèse suivante : quand il y a production d’un tourbillon dans le liquide, l’axe du tourbillon est représenté par le fil de première espèce autour duquel les axes optiques s’enroulent ; quand l'orientation du liquide présente des lignes ou des surfaces de discontinuité, ces singularités se traduisent par l'aspect du fil de seconde espèce autour duquel les axes optiques rayonnent. Considérons successivement les divers fils nématiques

observés dans les tourbillons cellulaires, et voyons comment ils s'interprètent dans mon hypothèse :

1° L'axe de chaque cellule est une ligne singulière pour la structure. En chacun de ses points, les axes optiques ont toutes les directions. Cette ligne noire est une ligne de discontinuité optique comme les coniques focales dans la structure des corps smectiques.

2° Le fil circulaire immobile est la trace, sur la surface libre, de la surface cylindrique verticale qui limite le volume liquide en mouvement tourbillonnaire. Cette surface de séparation est une surface de discontinuité des axes optiques puisque nous avons d'un côté la région centrale qui a une structure rayonnée et de l’autre la région frontière dans laquelle les axes optiques sont dans des plans parallèles aux faces du prisme hexagonal limitant la cellule.

Ces deux premiers fils seraient analogues aux fils de seconde espèce.

3° Les irrégularités de la structure au voisinage de la paroi du fond, décelées par des bandes noires déchiquetées, visibles en lumière polarisée, se prolongent le long de la paroi par les fils nématiques se dirigeant vers le centre de la cellule. Très nombreux en régime non permanent, on n’en voit plus qu'un ou deux, par cellule, en régime permanent. Il faut les interpréter comme des accidents dans le régime tourbillonnaire permanent puisqu'on ne les retrouve pas toujours aux mêmes endroits. Ce seraient les axes des tourbillons localisés qui se forment en certains points de la circonférence intersection de la surface cylindrique limite du volume liquide en mouvement tourbillonnaire avec la paroi du fond. Ces tourbillons localisés sont entraînés dans le mouvement général centripète.

4° Enfin, on devrait s'attendre à observer l’axe circulaire

du mouvement tourbillonnaire sous l’aspect d’un fil nématique. Îl n’en est rien. Cependant, l'écheveau de lignes noires qui se trouve autour de cette région, en raison de sa simpli-

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fication quand on se rapproche du régime permanent, semble bien provenir d’une déformation d’une ligne circulaire extensible autour d’elle-même.

50 Jet de fils nématiques : quand le régime permanent n’est pas encore établi, l'orientation complète du liquide est moins nette ; il est intéressant de noter ce qui se passe au centre de la cellule (cliché n° 7, [face page 48] observation en lumière naturelle analysée après passage à travers le liquide). Le fil vertical, qui figure l’axe de la cellule dans le régime permanent, n’est plus visible. A partir du centre, il y a une sorte de jet continu de fil nématique d’un aspect tout à fait curieux. Il s’étend à la surface du liquide jusqu'aux limites de la cellule. Ce jet prend toutes les directions, allant tantôt dans un sens, tantôt dans l’autre. Ce mouvement décèle une dyssymétrie dans le phénomène ; il y aurait production d'un tourbillon localisé suivant l’axe de la cellule correspondant au déversement du trop-plein de liquide de la cellule vers ses voisines.

L'expérience sur l’écoulement du liquide nématique dans un canal s’interprète alors facilement : durant cet écoulement, il se forme toujours au voisinage des parois des tourbillons localisés qui se propagent dans le sens de l’écoulement du liquide. Je suppose que le fil nématique de première espèce n’est autre chose que l’axe du tourbillon matérialisé grâce aux propriétés optiques du liquide anisotrope. Il est probable que si le régime d'écoulement est lent de manière à éviter la formation de tourbillons, les fils nématiques n’apparaîtraient pas. Mon expérience sur l'écoulement dans un canal, telle que je l’avais montée, ne me permettait pas de vérifier cette conséquence. Cependant, c’est bien ce qui résulte de l'observation des mouvements de convection établis dans l'expérience sur la goutte suspendue. Lorsque le mouvement de convection est lent, il y a seulement orientation de toute la masse du liquide correspondant à une structure analogue à la structure à noyaux, puis, quand le

mouvement est plus rapide, des tourbillons localisés se forment et sont entraînés dans le mouvement général du liquide. Cette interprétation me permettra d'expliquer l’aspect des fils nématiques formés dans le champ électrique.

Il serait intéressant de se placer dans les conditions d’obtention des tourbillons cellulaires pour observer le comportement des liquides smectiques dans le cas où ils sont assez fluides pour se mettre en mouvement sous l'effet d’un’gradient de température.