I. — NOTIONS SUR LA LUMIÈRE POLARISÉE

Prenons comme point de départ la théorie des ondulations et admettons que les phénomènes lumineux sont dus à un mouvement ondulatoire de Téther, milieu hypothétique qui remplirait tout l'espace et pénétrerait tous les corps. On connaît la longueur d'onde de ces vibrations : elle oscille entre 0,4 et 0,7 a. On sait aussi que leur rapidité est de 450 à 700 billions de vibrations par seconde. Les vibrations de Féther sont perpendiculaires à la direction de propagation du rayon lumineux; dans la lumière ordinaire ou naturelle elles se produisent uniformément dans tous les sens.

Au contraire, dans la lumière polarisée, les vibrations ne sont pas égales dans Ions les sens, les plus fortes se produisent dans une direction déterminée et les plus faibles dans une autre direction, ou bien encore toutes se produisent dans le même sens. La lumière polarisée est donc un mouvement ondulatoire bien plus simple que la lumière ordinaire. C'est ce que montre la

figure 115 empruntée à Rinoe ^ Soil R un rayon lumineux ordinaire, les diamètres de l'anneau D, D..., vu en perspective, représenteront une infinité de plans, suivant lesquels s'effectuent les vibrations. Au contraire, pour le rayon polarisé R', les vibrations n'ont lieu que dans le plan D'D'.

On peut produire de la lumière polarisée par rétlexion d'un rayon de lumière naturelle, sur une lame de verre convenablement orientée. Mais la polarisation i 2

ainsi obtenue est incomplète et insufllsante pour les éludes microscopiques; les corps biréfringents produisent une polarisation beaucoup plus parfaite.

Pour bien comprendre la polarisation par les corps biréfringents , considérons un ravon de lumière naturelie, se propageant à travers un milieu qui présente, dans tous les sens, la même résistance au cheminement des particules d'étlier. Nous dirons que ce milieu possède une élasticité optique égale dans toutes les directions. Suivant la nature de celte élasticité, la lumière naturelle se propagera plus ou moins vile, mais ne sera pas modifiée. Au contraire, si cette élasticité optique n'est pas uniforme dans tous les sens, les vibrations des particules d'éther ne seront plus égales et la lumière sera polarisée.

Corps isotropes et anisotropes. — Les corps dont l'élasticité optique est égale dans tous les sens sont dits isotropes ou monoréfringents. En traversant ces corps, les rayons lumineux peuvent subir le phénomène de la réfraction («p. 2), qui traduit simplement un changement dans la vitesse de propagation, lorsque la lumière passe dans un milieu de densité différente. Ces corps ne polarisent pas la lumière. Tous les corps amorphes, non comprimés, sont isotropes. Il en est de même des cristaux du système

1. F. Rinne, Le microscope polarisant. Trad. Perviiiquière, Paris, 1904. — Voir aussi Ambronn, Bcnutzung des Polarisationsmikroskop bei hisiologischen Untersuchungen, Leipzig, in-S» de 59 p.. 1 pi., 1892.

Fig. 115. — Schéma représentant la direction de vibration d'un rayon de lumière naturelle RR et d'un rayon de lumière polarisée R' R'. Dans la lig. 1, le rayon est dans le plan du papier. Dans la lig. -2, le rayon est perpendiculaire au plan du papier. D'après Rinne.

M. LAXGF.nox. — Précis de Microscopie.

cul»ique, parce que leur symétrie optique est représentée par une sphère.

On nomme anisolropes ou biréfringents les corps dont l'élasticité optique est inégale. Prenons couime exemple le spath

Fig. 116. — A, monoréfringence; B, biréfringence; n, normale au point d'incidence; /, rayon incident; i% ?■', rayons réfractés. Original.

d'Islande^; si on regarde à travers un mince prisme de cette substance une petite ouverture ronde lumineuse, on verra deux

cercles clairs. Le rayon incident unique a été remplacé par deux rayons réfractés distincts, cheminant avec des vitesses inégales. La figure 116 montre qu'à la sortie de ce corps, le rayon incident s'est divisé en deux rayons réfractés. En éliminant un de ces deux rayons, on

Fig. 117. - Triage des rayons lumineux par ^i^^-^^^^ ^^.^^ p^^^^,g ^^^ 1^ les corps biréfringents d après Rinne. —

R, R' rayon de lumière naturelle vibrant en lumière Complètement po- R dans toutes les directions. En R' on ne j^^^jg^^^ ^^^ ^ ,^^:^^^

retrouve que les vibrations parallèles aux ^

fils tendus suivant AB et CD. tropcs Comprennent tous

les cristaux autres que ceux du système cubique et un certain nombre de corps isotropes ayant subi des efforts mécaniques (traction, compression).

1. Le spath d'Islande est une variété très pure de calcite (carbonate de calcium rhomboédrique), remarquable par l'énergie de sa double réfraction, visible à l'œil nu.

Suivant la comparaison très ingénieuse de Rinne, ces corps se comportent comme un tamis, dont les fils seraient placés à angle droit : ce tamis opère le triage des rayons et ne laisse passer que ceux qui sont parallèles aux deux systèmes de fils perpendiculaires (fig. 117).

La notion de VelHpse d'élasticité sert à figurer, dans un plan, les phénomènes d'isotropie et d'anisotropie. Supposons un point lumineux placé à l'intérieur d'an corps et rayonnant dans toutes les directions. Si le corps est isotrope, c'est-à-dire si son élasticité optique est égale dans tous les sens, les rayons rencontreront partout la même résistance et arriveront tous au même instant à la surface d'une sphère, dont le centre sera le point lumineux. C'est le cas des cristaux du système cubique.

Si, au contraire, le corps est anisotrope, les rayons ne rencontreront pas partout la même résistance; aussi [)arcoureront-ils dans le même temps des chemins différents. Représentons, par deux droites perpendiculaires, le maximum et le minimum d'élasticité optique. Le point où se rencontrent ces deux droites sera le centre d'une ellipse, dite ellipse d'élasticité', les deux droites seront les axes de cette ellipse ou oxes d'élasticité.

L'expérience du cube de gélatine permet de concrétiser ces notions théoriques. Un cube découpé dans une masse de gélatine solidifiée est isotrope; sa surface d'élasticité est une sphère. Si on vient à comprimer deux faces opposées, il est évident que la sphère, inscrite dans le cube, deviendra un ellipsoïde de révolution. En effet, la masse de gélatine manifeste alors, dans certaines conditions, les propriétés d'un corps biréfringent. On obtient les mêmes effets en exerçant une traction sur une lame de gélatine.

Polarisation rectiligne. — On distingue plusieurs sortes de polarisation : rectihgne, elliptique, circulaire, suivant la nature des vibrations des particules d'élher.

ISous ne nous occuperons ici que de la polarisation rectiligne, dans laquelle le rayon lumineux reste toujours dans un seul et même plan, dit plan de polarisation, les vibrations de l'éther ayant toujours lieu dans le même sens.

Le meilleur moyen d'obtenir de la lumière polarisée en ligne droite, est de faire traverser par un rayon de lumière naturelle un prisme de spath d'Islande. Nous savons qu'après ce passage le rayon naturel est décomposé en deux rayons polarisés, vibrant dans deux directions perpendiculaires. En effet, tout rayon qui

pénètre dans nn cristal biréfringent, dans une direction non parallèle à l'axe optique du cristal, se trouve, par suite de Tinégalité de Télasticité optique, divisé en deux rayons polarisés en ligne droite et animés de vitesses ditîérentes. En outre, les vibrations de ces deux rayons se produisent dans deux plans perpendiculaires Tun à l'autre. Pour obtenir de la lumière polarisée dans un seul plan, il suffit de supprimer un de ces deux rayons : on obtient généralement ce résultat à l'aide des prismes dits de Nicol.