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Grosses goullcs. — J'ai étudié, tout d’abord, la polarisation d'une goutte d’eau mesurant environ 1 millimètre et demi de diamètre. Celle-ci était produite au moyen d'un tube de verre rempli d'eau dont une extrémité avait été effilée à la lampe et soigneusement graissée (1). L'autre extrémité était fermée par un bouchon traversé par une vis à métaux.

En vissant la vis, on faisait sortir une petite quantité d'eau de l'extrémité capillaire. L'eau, n’adhérant pas au verre, prenait très sensiblement la forme d'une sphère. Au moyen de la vis, il était facile de régler son diamètre et de compenser l’évaporalion.

La goutte était suspendue au centre du goniomètre et son image venait se former au centre de l’œilleton du polarimètre, dans la pupille de l'observateur qui recevait ainsi toute sa lumière.

J’ai obtenu, de cette façon, la courbe A, figure 46. Il est facile d'expliquer sa forme en examinant les aspects successifs offerts par la goutte lorsqu'on l’observe dans les diverses directions occupées par le polarimètre. Ces aspects sont représentés schématiquement au bas de la figure.

La goutte apparait toujours Complètement obscure, sauf en certains points alignés suivant un diamètre passant par la source; ce sont des images de la source, Leurs lumières sont polarisées dans un plan, soit parallèle, soit normal au plan de vision ; leurs intensités et leurs proportions de lumière polarisée varient beaucoup, avec la direction d'observation.

La lumière totale, diffusée par la goutte, peut être considérée comme le mélange des lumières de ces différentes images.

Il est nécessaire de tenir compte des images les plus intenses qui sont produites par le rayon À, figure 45, réfléchi à l'extérieur de la goutte, le rayon D deux fois réfracté, les deux rayons B et B’ réfléchis une fois, à l'intérieur de la goutte et deux fois réfractés et, enfin, les rayons C et C’, réfléchis deux fois à l'intérieur et deux fois réfractés. Les autres, en nombre théoriquement infini, sont beaucoup plus faibles et peuvent être négligés dans toutes les directions.

La figure 45 montre que les images données par les rayons A, C et C’ doivent apparaître du côté de la source, tandis que celles des rayons B, B'et D apparaitront du côté opposé. Toutes, sauf D, sont polarisées dans le plan de vision.

Quand l’angle de vision est petit, les seules images sont A et B, situées près du centre ; leur polarisation est d’abord nulle ; celle de A croît lentement, celle de B, beaucoup plus rapidement.

Vers 15 degrés, on voit apparaître, au bord opposé de la source, l’image B’ très polarisée ; B et B’ se rapprochent et leur intensité augmente beaucoup ; on

(1) Ce procédé a été signalé par Woop : Optique physique, L. 1, p. 421.

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s'explique ainsi pourquoi la polarisation de la goutte croît de plus en plus rapidement.

Vers 4o degrés, B et B’ se confondent pour donner naissance, dans la direction du premier arc-en-ciel, à une tache lumineuse, extrêmement intense, qui disparaît ensuite brusquement pour 44 degrés.

Ces phénomènes se traduisent sur la courbe par un premier maximum aigu, suivi d’une chute très rapide jusqu’à la valeur donnée par les formules de Fresnel pour l'image A.

Peu après, vers 48 degrés, l image C apparait, devient aussitôt très intense, puis, vers 55 degrés, se divise en deux images, Get C’, qui s'affaiblissent très rapidement et disparaissent. Ces changements accompagnent le deuxième arc-en-ciel ; ils apparaissent sur la courbe, sous la forme d'un second maximum très aigu.

La polarisation de la goutte, réduite à celle de l'image À, augmente ensuite rapidement.

Vers 100 degrés, l'image D apparaît et devient rapidement très intense. Comme elle est polarisée négativement, la courbe descend suivant une forte pente et s’inverse, puis, la polarisation de D diminuant, elle se rapproche de l’axe des abscisses qu’elle rencontrerait pour 180 degrés.

Ces phénomènes sont beaucoup plus complexes que ceux que Shoule;kin (1) avait prévus théoriquement. Il avait, d’ailleurs, effectué ses calculs en tenant compte seulement des rayons A et B.

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Goulles d'environ 500 pu. — J'ai étudié des gouttelettes plus fines, produites au moyen de jets d’eau très fins, issus d'un faisceau de tubes capillaires. La courbe obtenue ne figure pas 1c1; elle est très voisine de la précédente, mais elle présente cependant certaines déformations, dues à la diffraction : l'angle d'inversion à diminué de 1129 à 1100, tandis qu'une petite branche positive apparaît

pour les grands angles, avec un nouveau point d’inversion, b, pour 168.

Goules d'eau d'environ 55 y.— Ges gouttes étaient produites par un vaporisateur alimenté, sous pression constante, par le courant d’air d’une trompe à eau soufflante. Elles ont donné la courbe B, figure 46.

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Nous retrouvons, à 1059, le point d'inversion, a, encore déplacé vers les petits angles.

Le second point d'inversion, b, s'est déplacé à 1739.

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Un troisième point d'inversion, c, est apparu vers 240, précédé d'une branche

négative importante.

1) SHouLEJKIN, Diffusio > ]: ière par de Sec Dartie ‘ : A): | j ; usion de la lumière par de grosses particules colloïdales, Philosophical Magazine, t. 48, 1924, p. 307 à 320.

Goullelelles d'eau d'environ 5 u. — La courbe C, figure 47, est obtenue avec de fines gouttelettes produites par la condensation, dans l'air, d’un jet de vapeur d’eau.

Les gouttelettes formaient un nuage transparent à travers lequel la source apparaissait, entourée d’une couronne ayant un rayon de 30 1 /2, ce qui permet de leur attribuer un diamètre voisin de 5 .

Nous voyons, sur cette courbe, les phénomènes de diffraction devenir de plus en plus importants. L’angle d inversion principal, 4, est descendu à 760 (1), l'angle c a diminué également, tandis qu’il s’est formé une autre inversion en d.

Nous retrouvons le point b à 173%, précédé de deux nouvelles inversions, e et f, qui semblent dues à un relèvement d'une portion de la courbe vers l'abscisse 1600.

La diffraction a également pour effet d'affaiblir beaucoup le maximum du

deuxième arc-en-ciel et d'élargir le premier,

Très fines goullelelles. — Pour étudier des gouttelettes encore plus fines, j ai placé, au centre du goniomètre, un ballon de verre de un litre, de forme sensiblement sphérique et dont les parois avaient été soigneusement privées de poussières, de manière à diffuser le moins de lumière possible.

Ce ballon contenait un peu d’eau et se trouvait plein d'air saturé d'humidité.

En détendant légèrement cet air, au moyen d’une poire en caoutchouc, on voyail le ballon se remplir d'un brouillard de très fines gouttelettes à travers lequel la source apparaissait, entourée d’une tache lumineuse et d'anneaux concentriques présentant une série de couleurs d’interférence. Les diamètres de ces anneaux diminuaient lorsqu'on accentuait la détente.

J'ai réglé la détente de manière que la tache centrale présente la couleur verte du premier ordre. Le diamètre des gouttes, évalué d’prèas cotte couleur, était, semble-t-il, voisin de 2:,3.

La tache centrale, plus brillante que les anneaux, avait un diamètre apparent de 150 environ. En la considérant comme une couronne, on trouve, pour les gouttes, un diamètre de 24,2.

Ce diamètre devait être sensiblement le même pour toutes les gouttes, étant

donné la pureté des couleurs obtenues.

() Les nuages terrestres les plus fréquents sont formés de gouttelettes un peu plus grosses que celles-ci, ainsi que l’indiquent les couronnes auxquelles ils donnent naissance en passant devant la Lune (ces couronnes ont un diamètre de 1 à 2 degrés). I] doit en être de même des nuages observés en montagne par Soret. Ce physicien a trouvé, à peu près comme moi, une branche négative entre 20 et 20°, un maximum positif vers 40°, une inversion vers go° et un maximum négalif vers 1359 (voir p. 97). L’opacité du nuage, qui était alors totale, ne parait pas avoir modilii beaucoup la

position des maxima et des points d’inversion.

Le brouillard se condensait rapidement, aussi était-il nécessaire de faire plusieurs détentes pour chaque mesure.

Je vérifiais souvent, d’après les couleurs, la constance du diamètre des gouttes. Malgré cela, je n'ai pu éviter de petits écarts; c’est pourquoi les points de la courbe obtenue (courbe D, fig. 47) somt plus dispersés que ceux des précédentes. |

Celle-ci nous montre l'angle d'inversion principal, a, encore plus petit, ne mesurant plus que 45°. Le point d a disparu, b et e n'ont pas pu être observés, tandis que e et f se sont écartés.

La branche positive a beaucoup diminué et les pointes correspondant aux

deux arcs-en-ciel ont complètement disparu.