RAIES

I1IOICI omdiuaikk du quarts

iHDicm mxnuos-

DIVAimK

du quarts

D (Na)

17 (Cd)

18 (Gd)

33 (Gd)

a4 (Gd)

35 (Gd)

36 (Gd)

37 (Zn). ; . . .

38 (Zn)

39 (Zn)

3o (Al)

3i (AI)

3a (Al)

i,6i4oa

Utilisons, à titre d'exemple, ce tableau pour calculer la longueur focale de la lentille coUiniatrice et de l'objectif photographique pour les différentes raies ultraviolettes contenues dans ce tableau.

LENTILLE COLLD

lATRICE

OBJECTIF PHOTOG

RAPHIQUÈ

6893,0 (Na). . . .

6893,0 (Na). . . .

im

2747,7 (Gdno 17). .

3747,2 (Gd no 17). .

3673,3 (Gdno 18). .

2673,3 (Gdnoi8). .

3331.8 (Gdn»33).

2321,8 (Gd no 23). .

3365.5 (Gd n«a4). .

3366,5 (Gdn0 34). .

3194,5 (Cd n» 36). .

3194,6 (Gd n» 35). .

21 44,1 (Gdn«36)

3144.1 (Gd n0 36). .

3098,8 (Zn n" 37). .

3098,3 (Zn n" 37). .

306 1,0 (Zn n» 38).

3o6i,o (Zn no 38). .

ao34,3 (Zn n» 29). .

2034,3 (Zn no 39). .

1988,1 (AI n" 3o). .

1988,1 (Al no3o). .

1933,5 (Al n" 3i). .

1933,5 (Al no3i). .

1860,3 (.Al n" 33). .

1860,3 (Al no 33). .

Pour notre lentille coUimatrice, la difTérence de sa longueur focale pour la raie D et pour la raie n° 32 do Taluminium (extrême ultraviolet)

atteint donc environ 8 centimètres, c'est-à-dire presque - de sa longueur focale correspondant à la raie D. Cette différence est de 20 centimètres pour Tobjectif photographique.

RÉGLAGE DU SPECTROGRAPHE. — On a quatre séries de réglages à effectuer : le réglage du collimateur, le réglage de la lentille condensatrice (ou collectrice), le réglage des prismes ou du réseau et le réglage de la chambre photographique.

a. RÉGLAGE DU COLLIMATEUR. — Ce réglage est un des plus importants, mais en même temps un des plus longs et des plus pénibles, surtout lorsque Ton travaille dans la partie invisible du spectre. Aussi faut-il y procéder avec beaucoup de méthode et ne pas être rebuté par la longueur des opérations et, par suite, par Ténorme temps matériel qu'elles exigent : la perfection des images spectrales dépend, en effet, dans la plus large mesure, du bon réglage du collimateur. Nous allons tâcher de décrire brièvement et dans Tordre de leur exécution ces différentes opérations.

Il faut d'abord s'assurer que les bords delà fenle sont parfaitement parallèles et que le mouvement de translation du bord mobile (qui sert à rendre la fente plus ou moins fine) ne détruit pas ce parallélisme. Il va sans dire que Ton vérifie préalablement la netteté de ces bords, au moyen d'une forte loupe ou même d'un microscope. II est absolument indispensable d'avoir une bonne fente (*).

On procède ensuite à l'installation, à poste fixe, du collimateur, en posant ses trois vis callantes sur trois crapaudines métalliques dont on fixe, une fois pour toutes, la position au moyen d'une coulée de paraffine bouillante. On règle son axe optique au moyen d'une lunette préalablement réglée (^) ou, lorsque son axe optique coïncide

(*) Il ne fîiut jamais employer les Fentes telles qu'elles sont livrées par les constructeurs d'appareils d'optique, car, malg^ré la bonne volonté et l'habitude de ces derniers, ces Fentes ne sont vérifiées que grossièrement. Il Faut toujours les vérifier soi-même. .Nous avons cependant eu entre nos mains des fentes remarquablement bien régulées provenant de M. Weklei.n ; mais ce n'est là qu'une exception ; il y a presque toujours des petites retouches à Faire.

(^) Le collimateur ne possède pas, par construction, d'axe optique défini. Le plan de la fente ne suffit pas; il faut un repère dans le sens horizontal. M. Cornu emploie à cet effet (A/in. de l'École super. [2], t. IX (1880)) un petit fil qu'il colle à la cire, provisoirement, devant la Fente

138 CONSTITUTIOX DES SPEGTKES D'ÉTINCELLES OSCILLANTES

avec son axe géométrique, au moyen niveau sensible à bulle d'air (*).

Les réglages précédents étant effectués, on procède de suite à la mise au point du collimateur, opération qui consiste à amener la fente dans le plan focal de la lentille collimatrice, afin que l'image de cette fente soit rejetée à l'infini. On a proposé plusieurs méthodes pour effectuer ce réglage; nous n'en retiendrons que deux: la méthode récente de M. le P*" Lippmann et la méthode déjà ancienne de M. le P' Schuster.

Méthode de M, le P^ LippmannQ). — On éclaire la fente du collimateur au moyen d'une source de lumière monochromatique et l'on observe son image dans une lunette auxiliaire. Entre le collimateur et la lunette on intercale un bilame (système optique constitué par deux lames de verre, à faces planes et parallèles, perpendiculaires entre elles) de sorte que les deux lames soient inclinées sur le faisceau lumineux d'environ 45®, leur intersection étant parallèle à la fente. L'image de la fente sera dédoublée par le bilame donnant, par réfraction, deux images écartées. Tune à droite, l'autre à gauche de l'image primitive ; leur distance linéaire est constante et est proportionnelle à l'épaisseur du bilame ; elle ne changera pas avec le tirage de la lunette. Tant que le réglage n'est pas parfait, on verra dans le champ de la lunette deux images distinctes de la fente.

Mais en modifiant convenablement le tirage du collimateur, on arrive à voir les deux images se rapprocher jusqu'à se confondre ; cela tient à ce que leur distance linéaire, tout en demeurant constante, arrive à être vue sous un angle nul ; ce qui a lieu lorsque le système de deux images est rejeté à l'infini: c'est le tirage du collimateur correspondant à cette position qui assure le réglage parfait du collimateurQ. La précision obtenue n'est limitée que par le pouvoir

et dont il régate la Imutcur d'après son ima^^c dans la lunette. Le r<^glag^e est parfait lorsque l'image de ce fil tombera sur le fil horizontal du réticule de la lunette préalablement réglée.

(•) Ce procédé, très expéditiP, a semblé suffisant à M. Hkm»ai.ecu (Toir Thhse, p. 34, Paris, IIkkmann, éditeur), qui a obtenu d'excellentes photog^raphies spectrales, l^our le réglage de notre spectrograpiie, nous avons employé rartlficc ci-dessus, préconisé par M.Coknu.

(^) Métliode de la mise au point d'un collimateur, Clomples Rendus, t. CXXIX, p. 669 (1899).

(^) Si l'on savait tailler des lames de verre à Bices planes et rigoureusement parallèles, une seule de ces lames suffirait, à condition de Pintercalcr sur le passage de l'une des moitiés seulement du faisceau lumineux. Maison ne peut compter sur un parallélisme parBiit: on a, en réalité, affaire à un véritable prisme, d'angle très petit, il est vrai, mais dont la déviation prismatique n'est pas à négliger. C'est pourquoi M. Lipi»mann conseille l'emploi d'un bilame qui, étant coupé dans un même disque de glace et combiné de sorte que l'intersection des deux lames soit perpendiculaire à l'aréle réfringente du prisme, élimine très heureusement l'effet de la déviation prismatique.

DESGHIPTION ET HÉGLAGE DES AFPAHEILS 139

séparateur de rinstnimeDt. C'est là d'ailleurs une limite qu'il serait, ainsi que M. Lippinann l'indique, inutile de dépasser.

Méthode de M. le P' SckusterQ). — Dans la méthode de M. Schuster l'on utilise concurremment le prisme et le collimateur Q. On éclaire la fente avec une lumière homogène et on place la lunette auxiliaire de sorte que son axe soit incliné par rapport à la lumière venant directement du collimateur d'un angle un peu plus grand que celui du minimum de déviation correspondant à la lumière incidente employée. Or, il y a toujours deux positions de prisme, une de chaque côté de celle correspondant au minimum de déviation, pour lesquelles la déviation par rapport à cette dernière est la même ; il y a donc deux positions du prisme pour lesquelles l'image de la fente peut être amenée dans le champ de la lunette auxiliaire : dans Tune, l'angle d'incidence du faisceau tombant sur le prisme est plus grand que celui correspondant au minimum de déviation, dans l'autre, il est plus petit que ce dernier. Tournons le prisme dans Tune de ces positions; en général l'image paraîtra floue et indistincte; mais en faisant varier le tirage de la lunette elle finira par devenir nette. Cela fait, amenons le prisme, en le faisant tourner autour de son axe (ou plutôt en faisant tourner le support sur lequel il est fixé) dans la seconde position; si le collimateur n'est pas réglé, l'image observée dans la lunette redeviendra floue, mais il suflira de modifier le tirage du collimateur pour qu'elle redevienne nette. On ramène de nouveau le prisme dans la première position, on modifie encore le tirage de la lunette jusqu'à ce que l'image de la fente paraisse nette et on revient à la seconde position pour agir de nouveau sur le tirage du collimateur; et ainsi de suite jusqu'à ce que l'image soit au point indistinctement dans les deux positions du prisme: ce qui arrive lorsque les rayons qui tombent sur le prisme sont parallèles. Dans cette position du tirage du collimateur, puisque la fente reste au point dans les deux positions du prisme, son image virtuelle formée par le prisme se trouve à la même distance de la lunette (dans les deux positions du prisme) ; cela veut dire que la distance de l'image virtuelle de la fente au prisme n'est pas altérée en altérant l'angle d'incidence; or, cela ne peut arriver que lorsque cette distance est infinie, c'est-à-dire lorsque

(*) A easy metliod for adjustin^*^ Hie collimator ofa spectroscope, Proc. Phys. Soc.j III, pp. l4- 17 (1879); Phil. May. [5], t. VII, pp. 90-98 (1879).

(^) Getle méthode nécessite doue uu prisme que l'on rèjj^Ie préalablement (voir p. i/|/|).

IW rXjXSTITLTIOX IIK« >FECIRKS IlCTIXCELLES OSCILLAMES

hfH rayonn tombant sur robjectiT de la lunette sont parallèles; et |MjiM|uc IcH faces ilu prisme sont planes, les rayons émanant du collimateur doivent être également parallèles: il en résulte que le collimateur et la lunette sont ainsi parfaitement réglés.

Nous reviendrons dans quelques instants sur Tapplication de ce réglage dans la partie invisible du spectre.

h. Lk.xtillk dk i'kojkction ou lentille collectrice. — C'est la lentille qui projette Tiinage de Tétinirelle sur la fente du collimateur. L'emploi A\\\\i\ pareille lentille a donné lieu à bien des discussions. Il est cependant (*ertain que Taccusntion d'inutilité qu*on lui a portée n'est pas fondée, attendu qu'il est facile de voir que la quantité de lumière introduite dans le (*ollimatenr avec ou sans lentille de projection est, à hauteur et largeur égales de fente éclairée, sensiblement dans le rapport de l'ouverture angulaire utile de la lentille de projection à Touverture angulaire de la source lumineuse; et ce rapport peut atteindre numéric|uement des valeurs considérables. Mais si la lentille collectrice n'est pas inutile, elle est souvent nuisible, car souvent, des images très nettes, obtenues sans lentille eollectrice, d(;viennent immédiatement estompées lorsque l'on rencontre la lumière sur la fente ('). Il suflit néanmoins d'un peu de patience pour arriv(^r, [)ar un effet méthodique dans le changement du foyer, à améliorer les imag(;s spectrales. L'effet nuisible dont nous venons de parler s'explique d'une manière très simple Q : dans le cas de l'éclairemenl direct de la fente, le faisceau de lumière qui entre dans le collimat<Mir est assez mince pour que Ton n'utilise, en realité, qu'une très petite partie de la surface de l'objectif du collimateur, du prisme et (le la lunette (ou de l'objectif de la chambre photographique). Or, dans une aussi pelit(î étendue, les surfaces réfringentes des lentilles et (lu prisnu' sont suflisamment aplancliqucs pour donner des images sp(M'lrnles bien définies. Avec un(» lentille collectrice c'est, au contraire, la totalité ou au nu)ins la majeure partie de la surface des objectifs (|iu^ l'on utilise, de sorte que tous les points des surfaces réfringentes preniHMil part à la production de l'image spectrale, et l'on sait la (lidicullé d'avoir des surfaces parfaites au point de vue de l'aplanétisnie.

(0 VvkW. ooiistiit<^ par M. (îuiiM^, uiihiie dans le cas de la lumière solaire (voir Cornu, Thèse), (^) Ibid.

En ce qui concerne Tamélioration de l'image spectrale par suite d'une variation méthodique du foyer, ainsi que nous l'avons dit plus haut, elle provient de ce que l'on arrive à passer par le plan d'aberration minimum de l'ensemble du système optique (*).

En Allemagne, on emploie assez souvent comme lentille collectrice une lentille cylindrique, ou même un système de lentilles cylindriques (conseillé par Schumann de Leipzig); il convient cependant de faire remarquer que les lentilles cylindriques ne peuvent être utilisées indistinctement pour toutes les recherches spectrales, et cela parce qu'avec ces lentilles les images spectrales (les raies du spectre) ont toutes même longueur: on ne pourra plus distinguer entre les « raies longues » et les « raies courtes ».

Nous allons faire maintenant une autre remarque. On connaît l'aberration chromatique des lentilles simples. Il en résulte donc qu'en employant des lentilles simples comme lentilles collectrices, la mise au point de l'image de la source lumineuse sera très défectueuse ; en d'autres termes, lorsque la source lumineuse n'est pas monochromatique, les différentes couleurs simples qui la constituent ne seront pas au point en même temps sur la fente du collimateur, d'où une non-homogénéité d'éclairement qu'il faut prendre en considération. L'on peut s'en tirer en employant des lentilles achromatiques appropriées ; mais, souvent, cela devient presque impossible, surtout dans la partie ultraviolette du spectre (''). On peut alors songer à employer des miroirs, qui sont parfaitement achromatiques; c'est précisément ce que nous avons fait. Il ne faut cependant pas croire que la nature du miroir n'a aucune influence en ce qui concerne son rôle de miroir collecteur; car si les miroirs en verre argenté réfléchissent une grande portion de rayons visibles, Stokes a montré qu'il n'en est

(') U est facile de reconiiailre si les surFaces de nos lentilles sont aplanétiques. Pour le collimateur, il suFRt dVclairer la Fente au moyen de lumière monocliromalique (lumière de la soude, par exemple) et d'ohserver son ima^e dans une lunette auxiliaire pendant que l'on promène devant la lentille (en en conservant la surFace) une Feuille de carton percée d'un trou circulaire de 5 millimètres environ de diamètre. L'ima^ye aFFaiblie que l'on observe ainsi doit conserver la m(>me netteté, la m^me position Focale par rapport au fil du réticule de la lunette, le roi^me éclat, quelque soit la position du trou circulaire par rapport h la snrFace de l'objectiF. Avec une lentille quelconque, on procède d'une manière identique : on éclaire un trou d'environ I millimètre de diamètre qui est placé au Foyer de la lentille et l'on couvre cette dernière au moyen d'un carton percé d'un trou, comme précédemment.

(^) Car il Faudrait des lentilles en quartz-spatb, ou quartz-Fluorine, de diamètre assez Fort, ce qui est presque impossible, et en tout cas extrêmement coûteux.

plus de même pour les rayons très réfrangibles. Vers une certaine réfrangibilité, la surface d'argent poli ne réfléchit plus, en effet, qu'une portion très faible de la lumière incidente : à peu près celle que réfléchirait une surface vitreuse; comme si l'argent métallique perdait son éclat pour devenir transparent pour ces radiations. Dans nos recherches, nous avons employé un miroir en verre platiné de g centimètres de diamètre et de 25 centimètres de distance focale. Il nous a permis d'obtenir une grande perfection des images spectrales fournies par le spectrographe proprement dit.

Nous allons maintenant indiquer en quelques lignes comment on peut régler la position de la source lumineuse (étincelle électrique dans notre cas) ainsi que celle de la lentille ou du miroir de projection. Comme dans la plupart des cas on peut utiliser une lentille collectrice, nous allons indiquer la manière de procéder lorsque Ton emploie une lentille pour passer ensuite sans aucune difliculté particulière à l'installation d'un miroir de projection.

La lentille collectrice doit avoir une distance focale égale à la moitié de celle de la lentille coUimatrice de sorte qu'en la plaçant entre la fente du collimateur et la source lumineuse, à une distance égale à la longueur focale de la lentille coUimatrice (ou deux fois sa propre longueur focale), elle donne une image réelle de la source lumineuse sur la fente du collimateur ; la lentille de ce dernier sera ainsi complètement et uniformément éclairée par la lumière qui passe à travers la fente. Voici comment on efl^cctue ce réglage : supposons que la source lumineuse soit constituée par une étincelle électrique ; on dispose cette dernière devant la fente du collimateur, à peu près suivant l'axe de ce dernier, et à une distance égale au double de la distance focale du collimateur ; on intercale ensuite la lentille de projection de sorte que cette dernière se trouve exactement au milieu delà ligne qui réunit Fétincelle à la fente (c'est-à-dire à une distance de la fente égale à la longueur focale du collimateur). Cela fait, on déplace Tétincclle (ou plutôt son support : le spectrodéflagrateur) jusqu'à ce que son image sur la fente soit nette. On enlève ensuite la lentille de projection, on ouvre la fente jusqu'à ce qu'elle atteigne environ i millimètre de largeur et l'on place, devant elle, un des curseurs dont nous avons déjà parlé précédemment (dont les trous ont environ i millimètre de diamètre) de manière qu'un de ses trous se trouve exactement vers le milieu de la fente. On couvre enfin la lentille coUimatrice C (fig. 49) d'un diaphragme D ayant même

diamètre que son barillet et percé en son centre d'un trou ayant I millimètre de diamètre. De cette manière, Taxe optique du collimateur sera défini par le centre du trou du curseur qui est disposé

-'-E^EEEEÏÏ^

Fig. 49-

devant la fente et par le centre du trou du diaphragme qui couvre la lentille coUimatrice. Pour amener Tétincelle suivant cet axe, il suffit de déplacer légèrement le spcctrodéflagrateur jusqu'à ce que, en regardant à travers le trou du diaphragme qui est placé contre la lentille coUimatrice, on aperçoive l'étincelle E. Il faut, en oulre, s'assurer que l'étincelle est rigoureusement suivant cet axe. On arrive facilement à constater s'il en est ainsi, en déplaçant légèrement le diaphragme D dont nous venons de parler, devant la lentille coUimatrice: lorsque l'étincelle est bien suivant Taxe optique du collimaleur, en déplaçant le diaphragme, l'étincelle disparaîtra subitement; dans le cas contraire on trouvera des positions du diaphragme pour lesquelles l'étincelle paraîtra plus intense, plus éclairante ; on déduira facilement de ces positions dans quels sens il faut déplacer l'étincelle pour l'amener suivant l'axe du collimateur. Supposons maintenant que ce réglage ait été rigoureusement exécuté. Il ne reste plus qu'à fixer définitivement la position de la lentille collectrice. On commence par enlever le diaphragme D, et l'on ramène ensuite la lentille de projection P à la même place qu'elle occupait précédemment (à une distance de la fente F égale à la longueur focale du collimateur) de manière que l'image qu'elle donne de l'étincelle E se forme sur le trou du curseur qui se trouve encore devant la fente F. Si l'axe optique de la lentille, collectrice coïncide bien avec l'axe optique du collimateur, la lentille coUimatrice G doit être éclairée uniformément par la lumière ayant traversé la fente F : on doit, en nous plaçant devant cette lentille, apercevoir l'image de Télincelle à travers toute portion de cette lentille. Dans le cas contraire, on tourne légèrement, dans un sens ou dans l'autre, la lentille de projection jusqu'à ce qu'elle se trouve parfaitement réglée. Ce dernier point étant atteint,

14i COXSTITL'TION DES SPECTRES D'ÉTINCELLES OSCILLANTES

Ton fixe définitivement la lentille de projection en coulant de la parafline fluide et bouillante autour de son support.

Le spectrodéflagrateur ne doit pas être fixé; sa mobilité sera mise à profit pour changer les électrodes et vérifier ou corriger la mise au point de l'étincelle sur la fente du collimateur.

c. RÉGLAGE DU PRISME. — Nous avous utilisé dans nos recherches un prisme en quartz système Cornu (v. page 124); les deux moitiés ont été collées au moyen de quelques gouttes de glycérine très épaisse ; Ton peut également employer quelques gouttes d'alcool ou d'eau distillée, mais la glycérine nous a paru de beaucoup préférable Q. 11 faut ensuite vérifier que les faces du prisme sont parfaitement planes ; Ton ne peut s'attendre à avoir des faces rigoureusement planes à cause du poli final, qui s'effectue à Taide d'une étoffe (polissage au drap), mais il faut que le dépointement que l'on doit faire subir à la lunette pour avoir une image nette de la fente lorsque l'on intercale le prisme entre le collimateur et une lunette auxiliaire, soit assez faible (*). Avec certains prismes, on n'obtient pour aucun tirage une bonne image par réflexion de la fente : il faut alors rejeter le prisme ou le faire travailler à nouveau.

Cette vérification étant faite, Ton procède à l'installation du prisme sur le petit support à vis calantes dont nous avons déjà parlé, qui doit être disposé de manière que Taréte réfringente du prisme soit perpendiculaire au plan de la petite plate-forme ou au plan des axes optiques du collimateur et de la lunette. Si ce réglage est bien réussi, l'image réfractée de la fente, c'est-à-dire le spectre visible, doit ùlre coupé par une ligne noire transversale (ombre du fil métallique que nous avons collé à la cire, provisoirement) devant la fente qui coïncide avec le fil horizontal de l'oculaire de la lunette.

Nous allons enfin insister sur un autre point capital, lorsque l'on

(*) En ce qui concerne cette petite opération, elle n'est pas aussi simple qu'on pourrait le croire, et il est rare qu'on puisse la réussir du premier coup. Il faut, en effet, vérifier qu'un foisccao de lumière, provenant d'une lampe ordinaire par exemple, se réfléchissant sur la couche de glycérine qui colle les deux prismes composants, ne décèle pas trace d'irisation sur cette dernière. Avec beaucoup de patience, l'on arrive à éliminer complètement les irisations qui se produisent presque toujours, et qui dénotent des irrégularités ou même des solutions de continuité dans la couche de glycérine.

(-^) C'est l'image par réflexion sur une des faces du prisme, que l'on considère ici.

exige de bonnes images spectrales. Les défauts de taille des prismes se manifestent presque toujours le long des arêtes. On peut s'en rendre compte d'une manière très simple en utilisant le procédé d'exploration dont nous avons déjà dit quelques mots, lorsque nous nous sommes occupé du réglage du collimateur (p. i43). On observe dans la lunette auxiliaire (le prisme étant en place) l'image focale d'une raie brillante (la raie D du sodium par exemple, en se servant d'un bec Bunsen chargé de NaCl) en couvrant la surface de la lentille coUimatrice d'un écran (en carton) percé d'un trou circulaire de 4 à 5 millimètres de diamètre, que l'on promène successivement sur toute la surface de cette dernière. L'image focale de la fenle doit conserver la même netteté, le même éclat, la môme position focale par rapport aux fils du réticule de la lunette, quelle que soit la position du trou circulaire à la surface de la lentille coUimatrice. Mais on remarque presque toujours des défauts de taille le long des arêtes du prisme. On peut néanmoins améliore?* notablement l'image focale en couvrant, par tâtonnements, les parties défectueuses du prisme avec des bandes de papier noir gommé.

Il va sans dire qu'on doit disposer le prisme de manière que son centre se trouve suivant l'axe optique du collimateur.

rf. RÉGLAGE DE l' APPAREIL PHOTOGRAPHIQUE. — NoUS avOnS déjà

indiqué les constantes optiques de notre appareil photographique; ainsi que nous l'avons dit (p. i25), l'objectif est constitué par une lentille sxva^Xe plan-convexe en quartz (de signe contraire à celle coUimatrice) taillée perpendiculairement à l'axe cristallographique (de sorte que son axe optique coïncide avec l'axe cristallographique) ayant 5 centimètres de diamètre et i mètre de distance focale (pour la raie D du sodium). Nous n'avons pas employé d'objectifs achromatiques en quartz-spath ou quartz-fluorine (conseillés par M. Cornu) pour deux raisons : d'abord, parce qu'ils ne sont pas suflisamment transparents pour les radiations extrêmes ultraviolettes, et ensuite, parce que c'est précisément l'aberration de réfrangibilité des lentilles simples — si fôcheuse dans la plupart des instruments d'optique — combinée avec la dispersion du prisme, qui nous a permis, moyennant certains artifices, d'amplifier la faible dispersion réelle du quartz, de manière à obtenir, dans l'extrême ultraviolet, avec un seul prisme de 6o", une dispersion apparente supérieure à celle que l'on aurait obtenue avec un réseau ordinaire (spectre du premier ordre). Nous reviendrons d'ail-

leurs, dans quelques instants, sur ce dernier point qui mérite une mention spéciale.

Nous allons, pour le moment, reprendre la question delà mise au point du collimateur, pour en indiquer son exécution graphique au moyen de la photographie. Et d'abord, quelle radiation doit-on choisir pour cette mise au point ? — De longs essais préliminaires nous ont montré qu^il est toujours préférable de mettre le collimateur au point pour la radiation médiane comprise entre les deux raies extrêmes photographiées sur la même plaque. Si d'ailleurs la qualité de Pimage photographique ne nous satisfaisait pas entièrement, il sera toujours possible de revenir, ultérieurement, sur le réglage du collimateur, en y faisant de petites retouches qui, dirigées méthodiquement, n*ont pas d'action rétroactive sur les autres réglages, déjà exécutés, du spectrographe : une application judicieuse d'un théorème dû à M. Cornu nous permettra, en effet, de déduire de la variation du tirage du collimateur, celle du tirage de la chambre photographique. Mais avant de procéder à ces retouches, donnons, en quelques lignes, la méthode suivie pour le réglage photographique du collimateur.

La région spectrale que nous avons explorée étant comprise entre X = 2 700 et X= 2000 unités d'Angstrôm, la radiation médiane choisie pour la mise au point du collimateur fut la raie X = 2806,72 du spectre d'étincelles du cadmium, qui est assez fine pour permettre d'obtenir une image photographique très nette et qui a, en même temps, l'avantage d'être assez isolée et assez caractéristique pour pouvoir être reconnue à l'œil et repérée avec beaucoup de facilité sans avoir recours à des mesures micrométriques. On effectue ce repérage au moyen d'un verre d'urane, qui devient fluorescent sous l'action des rayons ultraviolets, et que l'on installe dans le châssis de l'appareil photographique à la manière d'une plaque photographique. La raie choisieQ est facile à reconnaître: elle fait, en effet, partie d'un groupe très caractéristique de quatre raies, du spectre du cadmium, elelle est la plus réfranyible de ces quatre raies. Une fois que cette raie est aperçue dans le champ du verre d'urane, on tourne le châssis (autour de son axe vertical) jusqu'à ce qu'elle se place au milieu de la plaque lorsque le prisme est au minimum de déviation pour cette raie. Cette

(') On emploie, par suite, comme source lumineuse, un flux d'étincelles éclatant entre deux électrodes en cadmium pur fixées dans les deux serre-Bis ou spectrodéflagra leur dont nous tYOSt déjà donné la description (p. laa).

n mise en plaque » est plus facile à effectuer que l'on pourrait le croire, vu la fluorescence assez intense du verre d'urane sous Tinfluence des rayons ultraviolets moyens. On remplace le verre d'urane par une plaque photographique et on pousse ensuite phis loin la précision des deux réglages que nous venons d'effectuer au moyen du verre d'urane. On prend une série de photographies sur la même plaque Q (en déplaçant le châssis dans le sens vertical, au moyen de la double crémaillère JJ (fig. 45) en faisant varier le tirage de la chambre photographique {en agissant sur le tambour R qui commande la vis micrométrique de réglage) de demi-millimètre en demi-millimètre (*). Parmii ces photographies (nous en prenions 20) on choisit celle qui correspond à la meilleure mise au point de la raie 2806,72 et on met le tirage de la chambre photographique au chiffre correspondant à cette photographie. On passe ensuite à la vérification photographique de la position du minimum de déviation, en prenant ime série de photographies (*) dont chacune correspond à une inclinaison différente du prisme (obtenue en faisant tourner la petite plate-forme graduée sur laquelle est fixé le prisme). Le minimum de déviation correspond, évidemment, à la position du prisme pour laquelle la raie 2806,72 est le moins déviée sur la plaque photographique. On ramène donc le prisme à la position qui correspond à ce minimum de déviation et on procède ensuite au réglage proprement dît du collimateur en transformant la méthode visuelle de M. Schuster en méthode photographique. Voici comment nous avons effectué ce réglage. On commence par choisir deux positions symétriques du prisme, Tune à

(') Il est indispensable, pour éviter toute hésitation et pour avoir des points de repère, de numéroter chaque plaque photographique (au diamant ou même au crayon) et de l'inscrire sur un cahier d'expériences ; on donne, de plus, un numéro d'ordre à chaque spectre photog^raphié sur la même plaque (en désig^nant parle numéro i le premier spectre en haut de la plaque, par exemple) et on inscrit sur le cahiei^ d'expériences les constantes électriques (longueur de l'étincelle, longueur de la coupure en dérivation sur le secondaire de la bobine d'induction, nombre de plaques du condensateur employé, ou valeur de cette capacité, valeur de la self-induction employée, etc.) et les constantes optiques (tirage du collimateur, position du prisme, tirage de la chambre photographique, inclinaison de la plaque photographique, etc.) correspondant à chacun de ces spectres. On pourra de la sorte reproduire à une date ultérieure telle ou telle particularité remarquée sur un des clichés obtenus.

(2) On peut exécuter deux Fois de suite ce réglage. On fait d'abord varier le tirage de la chambre de a en a millimètres, et l'on fractionne ensuite, sur une autre plaque, en faisant varier lé tirage de demi-millimètre en demi-mlUlmètre seulement.

(^) Nous en prenions douze, en faisant varier Tinclinaison du prisme de 3o' en 3o'.

droite, Tautreà gauche de celle du minimum de déviation que nous venons de déterminer et on prend pour l'une de ces positions une série de photographies en faisant varier le tù'age du collimateur de millimètre en millimètreQ. On choisit la photographie qui est le mieux au point pour la raie a3o6,7a, on remet le tirage du collimateur à la position correspondant à cette photographie, on tourne le prisme dans la deuxième position symétrique et on prend encore une série de spectres en faisant varier cette fois le tirage de la chambre photographique ; on choisit encore la meilleure mise au point pour la raie 2806,72, on remet le tirage de la chambre photographique à la valeur qui correspond à cette photographie, on ramène le prisme à la première position symétrique et on répète la même suite d'opérations jusqu'à ce que, en passant de la première position symétrique du prisme à la deuxième, la mise au point de la raie 2806,72 n'éprouve plus de modification. Dans notre cas, cinq pareils couples d'opérations nous ont permis d'obtenir une mise au point constante de la raie dont nous venons de parler.

Une fois le collimateur réglé, l'on passe au réglage de la chambre photographique, afin d'obtenir une mise au point uniforme et rigoureuse pour toutes les raies comprises dans la région spectrale qui peut être photographiée sur la même plaque. Ici encore, de longs et pénibles tâtonnements sont nécessaires, et il n'est peut-être pas exagéré de dire que l'on a besoin d'une énorme dose de patience pour triompher de toutes les difficultés qui surgissent à chaque pas. Aussi convient-il de faire remarquer que toute tentative d'aller vile en passant rapidement sur certaines opérations qui peuvent paraître — a priori — trop minutieuses et même superflues, entraîne comme conséquence, presque invariablement, une perte de temps infiniment plus décourageante; car on est obligé, le plus souvent, de recommencer tous les réglages avec une double perte de temps pour l'opérateur. Il vaut donc mieux effectuer tous ces réglages « à la lettre », étant convaincu à l'avance que le résultat final fera oublier le temps perdu et nous mettra en possession d'un appareil parfaitement réglé, auquel on n'aura plus besoin d'y retoucher pendant des années.

Voici maintenant comment on doit effectuer les différents réglages concernant la chambre photographique,

(*) L'on peut commencer par foire varier le tirage du collimateur de a millimètres en a millimètres et ensuite, dans une autre série de spectres (sur une autre plaque), l'on fractionne Tinter, valle optimum trouvé en prenant des photographies pour chaque demi-millimètre de tirage.

M. V. Schumann a montré(*) que, pour obtenir une mise au point moyenne optimum d'une région spectrale que l'on veut photographier sur une seule plaque photographique, il faut que le prisme se trouve au minimum de déviation pour la raie la plus réfrangible que Ton peut photographier sur cette plaque. Il faut donc recommencer le réglage précédent du minimum de déviation, en l'effectuant cette fois pour la raie n** 29 du zinc (X:= 2024, 3), qui est assez fine et qui nous a donné d'excellents résultats. Cette raie se trouve presque à l'extrémité de notre plaque photographique (v. planche 1) et est obtenue facilement avec une pose de i5 minutes. On emploie des électrodes en zinc chimiquement pur('). On procède d'une manière exactement analogue à celle employée précédemment par la raie 2806,72 en prenant une série de spectres, sur la même plaque, et en faisant varier successivement l'inclinaison du prisme par rapport au faisceau de lumière incident. Il ne reste plus ensuite qu'à procéder à la mise au point définitive de tout le spectre imprimé sur la plaque photographique. On procède encore comme précédemment : une fois le prisme placé au minimum de déviation pour la raie n** 29 du zinc, on prend une série de spectres en faisant varier le tirage de la chambre photographique de 3 millimètres en 3 millimètres et Ton choisit, parmi les spectres obtenus, celui qui est au point pour la raie médiane (qui se trouve à égale distance des extrémités ; dans notre cas le châssis ayant pour dimensions 8 X 3o centimètres, la raie se trouve à i5 centimètres d'une des extrémités de la plaque). Mais, comme ni le cadmium ni le zinc ne sont, séparément, assez riches en raies uniformément distribuées dans toute Tétendue du spectre, nous avons employé un alliage de Gd + Zn + Pb, déjà préconisé par Eder, qui donne des raies uniformément distribuées dans toute l'étendue du spectre. Une fois la mise au point de la raie médiane effectuée, on s'occupe ensuite de la mise au point des autres raies se trouvant distribuées à droite et à gauche de la raie médiane. C'est ici que l'inclinaison du châssis nous rendra les plus grands services. On commence par prendre une série de spectres en faisant varier Tangle d'inclinaison du châssis

(*) Cité parËDBR, Denkschr. d. K. Akad. Wiss. Wien., t. LVII, p. 536 (1890).

(^) n convient de dire à ce sujet que la plupart des métaux prétendus chimiquement purs ne le sont pas tout à foit au point de vue spectroscopique (au point de vue physique), La spectro^raphie nous permet donc de constater la pureté physique d'un métal. On pourrait donc employer le terme de « physiquement pur » en parlant des propriétés d'un métal.

ISO CONSTITUTION DES SPECTRES lyÉTINGELLES OSCILLANTES

(en tournant ce dernier autour de son axe vertical et en tirant les angles de rotation sur le cercle gradué qui supporte le châssis) de degré en degré. Il est évident que, dans toutes les photographies ainsi obtenues, la raie médiane sera toujours au point, pendant que les raies se trouvant à droite el à gauche de celte dernière seront plus ou moins au point, selon Tangle d'inclinaison du châssis (planche II). Parmi ces photographies il y en aura une sur laquelle une des raies extrêmes, celle de droite par exemple, sera au point : soit a Tangle d'inclinaison du châssis correspondant à la mise au point de cette raie ; il y aura également une autre photographie sur laquelle l'autre raie extrême sera au point : soit g Tangle d'inclinaison du châssis correspondante la mise au point de cette raie. Si, maintenant, Ton donne

au châssis une inclinaison ^ , on obtiendra une mise au point

7noyenne en faisant varier le tirage de la chambre photographique: en prenant une série de photographies, on distinguera facilement, au moyen d*une forte loupe, lequel des spectres ainsi photographiés est le mieux au point ; on aura ainsi la mise au point optimum que nous cherchions (*).

Il peut cependant arriver que, malgré les soins infinis apportés aux réglages précédents, la mise au point moyenne du spectre photographié, comme nous venons de le dire, ne soit pas réellement satisfaisante. Il serait inutile de recommencer tous les réglages, car si ces derniers ont été rigoureusement exécutés, le résultat final ne saurait être différent. Que faul-il alors faire ? Faut-il s'en prendre au prisme?

(') Les deux réglag^es, dont nous venons de parler, sont les plus lon^^s et les plus pénibles car, en général, une seule série de photographies pour chacun de ces réglages est absolament insuffisante. Il feut toujours fractionner les intervalles choisis. Il est d'ailleurs nécessaire de vérifier une dernière fais le réglage de la chambre photographique en photographiant un spectre plus riche en raies que celui du cadmium ou celui du zinc, ou même celui de l'alliage d'Eder. Nous avons ainsi été conduit à effectuer le réglage définitif en employant le spectre du fer et celui du nickel. C'est surtout le nickel qui nous a donné les meilleurs résultats. On peut également employé le cuivre qui possède des raies très éloignées dans l'extrême ultraviolet. On doit obtenir, quel que soit le métal employé, une mise nu point parfaitement nette, depuis une extrémité jusqu'à l'autre extrémité de la plaque. Lorsque l'on constate que l'une des extrémités du spectre est plus nette que l'autre extrémité, il ne faut pas hésiter à modifier légèrement l'inclinaison du châssis et à vérifier si, de plus, une légère modification dans le tirage de Tappareil photographique ne serait pas capable de compenser le dépointement produit par la faible T&riation de l'inclinaison du châssis.

DESCRIPTION ET RÉGLAGE DES APPAREILS 45i

Faut-il modifier la mise au point du collimaleur? — Voici ce que nous conseillons de faire. II faut d'abord essayer de diaphragmer légèrerement la lentille collimatrice (au moyen de diaphragmes métalliques à ouverture centrale circulaire ou au moyen de couronnes découpées dans du papier noir que Ton colle sur la lentille et même sur l'objectif photographique. Cette opération supprimera les aberrations provenant des bords des lentilles. Quant aux aberrations provenant du prisme, nous avons déjà vu (p. i45) comment Ton parvient à les atténuer. Mais, le plus souvent, on obtient une amélioration notable en modifiant très légèrement la mise au point du collimateur. Cette opération est très longue et pénible lorsqu'on Teffeclue sans établir une relation entre la variation du tirage du collimateur et celle de l'objectif photographique. Grâce à un théorème de M. Cornu, Ton peut, en effet, trouver Tune de ces variations en fonction de l'autre. Voici l'énoncé de ce théorème de M. Cornu (^) que nous avons adapté à notre cas.

Lorsque les foyers conjugués du collimateur et de l'objectif photographique sont voisins des plans focaux principaux pour une radiation de réfrangibilité donnée, la somme des tirages conjugués correspondant à une même radiation est sensiblement constante et caractéristique de la réfrangibilité de cette radiation.

Soient C la distance focale principale du collimateur et P celle de l'objectif photographique ; désignons en outre par c la distance de la fente à la lentille collimatrice, ^ celle du plan focal conjugué de la fente à l'objectif photographique \c' et p' les distances conjuguées de c et p.

On a, d'après la formule élémentaire des lentilles minces,

Mais c' et p' sont extrêmement grands, puisque c et p sont très voisins de C etde P; Ton peut donc négliger la distance optique des deux objectifs devant c' et p' et l'on a

(*) Sur le spectre normal du soleil, etc., Ann. de l'Ecole Normale super. [2], i. IX, p. i5 (1888) M. Cornu démontre son théorème dans le cas où le collimateur et la lunette d'observation ont mt^me distance Focale. Il trouve dans ce cas,

de-\- <ip=^ o

par suite (2 bis)

De (i) et (2) on tire :

D'où

Or, puisque Ton se trouve dans le voisinage des foyers principaux, c et p sont très voisins de G et P. On peut donc écrire

Cette relation signifie que le rapprochement ou Téloignement de la fente du collimateur entraîne un déplacement de sens inverse du foyer conjugué de l'objectif photographique dont la valeur est donnée par

(4) dp = -^dc.

On commencera donc parfaire varier le tirage du collimateur (de demi-millimètre en demi-millimètre) et l'on prendra une série de photographies en faisant varier en même temps le tirage de la chambre photographique en sens contraire du premier, d'une quantité dp donnée par la relation (4). Dans notre cas cette relation a pour valeurQ

rf/> = — 6,25 Je.

il faut donc, lorsque Ton déplace le tirage du collimateur de millimètre en millimètre, déplacer le tirage delà chambre photographique de 6""", 25 en 6""", 25 et en sens contraire du déplacement de la fente. On arrive ainsi à obtenir des photographies spectrales d'une grande pureté, où les raies les plus fines et les plus rapprochées sont encore nettement séparées.

(*) Nous avons déjà vu que dans notre spectrog^raplie G = 4o centimètres et P = lOO centimètres pour le X jaune. La relation (4) s'écrit donc, dans ce cas,

dp^ — (— -) dc = — — rfcr= — 6,a5 c/c, \ 4o/ 4

II n'est peut-être pas superflu de revenir un peu sur la raison principale qui nous a décidé à employer des lentilles simples non achromatisées. Ces lentilles nous ont permis, avons-nous dit, d*oblenir avec un seul prisme en quartz une dispersion supérieure à celle qu'aurait donnée un réseau (spectre du premier ordre). Voici, en effet, ce qui se passe dans notre système optique : la lentille collimatrice n'ayant pas de foyer unique^ les différentes images de la fente (correspondant aux différentes radiations monochromatiques qui se trouvent superposées dans la source lumineuse constituée par la fente éclairée) se trouvent distribuées suivant l'axe optique de l'objectif photographique à des distances faciles à calculer, et dont l'écart maximum correspondant aux radiations extrêmes du spectre photographié peut atteindre une valeur assez imposante (*). Le prisme disperse ces différents foyers suivant une loi donnée, de sorte que le lieu de ces foyers e^iune courbe ; c'est cette courbe que l'on appelle cHacaustique. Il est donc impossible d'avoir tout le spectre rigoureusement au point sur une même plaque photographique ; à moins d'employer des pellicules souples auxquelles Ton donne une courbure égale à celle de la diacaustique du système optique de l'appareil, ainsi que Ta préconisé M. W. Crookes. On doit donc se borner à ne photographier sur une même plaque qu'une certaine portion, plus ou moins limitée, du spectre. Notre but étant d'étudier la région ultraviolette, nous nous sommes arrangés de manière que cette portion du spectre corresponde à une branche presque rectiligne de diacaustique. On pouvait de la sorte obtenir une mise au point d'une grande

kj^}vrts '^rouges

'^'^rr^<

Fig. 48.

netteté de cette portion ultraviolette du spectre. La figure ci-contre donne un schéma de la position relative de la courbe focale par rap-

(*) Voir précédemment, p. 187.

ao

port à Taxe optique de l'objectif. Il est, en outre, facile de voir que rinclinaison que nous devons donner à la plaque photographique par rapporta Taxe optique de l'objectif, force le spectre à s'étaler sur une plus grande longueur de plaque que lorsque cette dernière était disposée normalement à l'axe optique de l'objectif. Il en résulte une dispersion apparente de beaucoup supérieure à la dispersion réelle du prisme ; ce qui constitue un réel avantage par les spectrographes en quartz, vu la faible dispersion du quartz. Dans notre cas, nous avons obtenu, ainsi que nous l'avons déjà dit, avec t/n 5^ti/ prisme en quartz de 60**, une dispersion apparente supérieure à celle correspondant au spectre du premier ordre d'un réseau.

En ce qui concerne l'inclinaison de la plaque photographique par rapport à l'axe optique de l'objectif, elle a atteint 18" pour la région spectrale comprise entre X = 2700 et X= 2000, région que nous nous sommes proposé d'étudier. Ajoutons enfin que l'on peut déformer la courbure de la diacaustique par divers artifices optiques qu'il serait trop long d'énumérer et qui consistent soit à modifier la mise au point du collimateur, soit à modifier l'inclinaison du prisme. Cette déformation permettra de mettre au point, sur une surface plane, telle région du spectre que l'on voudra (région pas trop étendue).

e. Plaques photographiques et révélateurs employés. — Nous avons essayé différentes marques de plaques photographiques: les plaques Jougla (étiquette violette), les plaques Ilford (anglaises), les plaques Gem. Méteor (étiq. jaune), les plaques Lumière (étiq. bleue et violette), etc. Ce sont les plaques « Lumière » (étiq. violette) et les plaques « Météor » qui nous ont donné les résultats les plus réguliers. Nous avons pu aller facilement jusqu'à X = 2025 et même un peu plus loin ; mais pour aller encore plus loin, dans la région des raies de Schumann, il est absolument nécessaire d'employer des plaques sans gélatine ; préparées d'après les indications de M. Schumann (*), par exemple. Le temps ne nous a pas permis d'essayer ces dernières plaques, qu'il faut d'ailleurs préparer soi-même et pour lesquelles un outillage spécial est nécessaire.

Voici la formule du révélateur que nous avons employé et qui nous a donné de très bons résultats.

(*) V. Schumann, Sitzber. K. Akad, Wissenchaften Z. Wien, Math-Nalurw. Klasse., t. Cil p. 994 (1893).

Eau distillée i ooo grammes.

Sulfite de soude anhydre. . . 60 —

Méloquinone 9 —

MM. Lumière donnent d'autres formules qui sont également bonnes. Nous avons employé un bain de fixage acide, à l'hyposulfite de soude acide et anhydre.

Pendant le lavage des clichés, il faut avoir soin de ne pas diriger directementXe ']G\ d'eau (provenant d'un robinet ou d'une pomme d'arrosoir) sur la couche de gélatine, mais baigner d'abord la plaque dans une cuvette assez profonde et diriger ensuite le jet dans la cuvette. Lorsque l'on expose la plaque directement sous le robinet il peut se produire des déformations de la couche de gélatine entraînant des erreurs dans la mesure de la distance des raies spectrales photographiées.