POLARISATION ET DOUBLE RÉFRACTION
123. Polarisation par réflexion. — A défaut de verre noir, on emploiera des glaces sans tain que l'on aura noircies par derrière m se servant, par exemple, d'une peinture très épaisse faite de noir de fumée délayé dans de l'essence de térébenthine additionnée d'un peu de vernis.
Il est assez commode d'avoir deux miroirs noirs portés par des montures articulées; maison y supplée aisément en fixant les verres
l34 CHAPITBE VI. — OPTIQUE,
noirs (to'"X 20"") contre les faces hypoténuses de deux su|>ports prisinali(|ues en bois dont les côtés de Fanglc droit seront dans le rapport de a à 3 (Unga= ■ == -; str:; 33°, 51 .
Pour montrer en projection l'existence de la polarisation, on réalise un faisceau grossicremcnl cylindrique en projetant au loin l'image d'une large ouverture éclairée par la lanterne. On envoie cv faisceau sur le miroir polariseur placé ^e^ticale^lent de inaniiTC(|iK-
la lumière tombe sous l'incidence de ôli", 5 (langt = n) et l'on renvoie le faisceau sur le mii-oir analyseur sotis celle même incidence.
L'expérience consiste à étudier les variations d'intensité de la lumière rétlécliie quand le miroir analyseur tourne autour du faisceau qu'il reçoit, depuis la position d'extinction, où les plans d'incidence sont croisés et qui est celle que la figure représente, jusqu'il la position oit les miroirs sont parallèles et pour laquelle on obtient le maximum de lumière.
On constatera ainsi que la polarisation de la lumière réflccbie sous l'incidence de 56", 5 est complète. On verra expérimentalement aussi que, sous une autre incidence, la polarisation ne serait que partielle, c'est-à-dire que la lumière rélléchie par le second mii-oir ne disparaîtrait pas complètement.
124- Analyseur à vision directe. — Pour dos observations individuelles, on construira un analyseur ù vision directe constitué par deuï vcn-es noirs (5*^'" X 10'"') disposés parallèlement à 4"" de distance, de manière que le parallélogramme limita' par les traces des miroirs ait un angle de 33", j. On iixcra ces lames de vorre sur
polahisation. i35
une platfue de bois {i4""x i4""X2"") en les collant contre des tasseaux (io""X i"", 5 X i'", 5) cloués sur la plaque et faisant avec un de ses côtés ce même angle de 33°, 3 ( tanga = ^)-
— Avec cet appareil, orienté de manière à recevoir la lumière sous l'angle de polarisation, on étudiera la lumière réfléchie par une lame de verre sous une incidence quelconque et l'on verra que, si l'angle
d'incidence est de 56°, S, la lumière réllécliie est entièrement polarisée, mais que la lumière transmise n'est polarisée que partiellement. On étudiera aussi la lumière du ciel, à angle droit du soleil, et la lumière qu'un objet quelconque renvoie par réflexion difl'usc et l'on y constatera en général l'existence d'une polarisation très notable. 125. Double réfraction. — Placer un rhomboèdre de
spath (') au-dessus d'un point blanc sur fond noir ou d'un point noir sur fond blanc et observer d'abord les deux images ù l'œil nti : présentent-elles des dilTérerices de couleur ou d'éclat?
(I) A dcfaiit de spath on peut observer la double réfraction sur des cristaui d'aiolale de sodium que i'on prépare par évaporation d'une solution saturée. Pour éviter, autant que possible, leur allération par déliquescence, on Icç vernira en les trempant daos un vernis léger f«it de gomme laque dissoute dans l'alcool (47).
D,g,t7cdb/GOOgIC
Regarder ensuite ces deux images par réllexinn ù travers l'analyseur à vision directe de tout à l'heure el faire tourner cet analyseur autour de la direction des rayons qu'il reçoit. Les deux faisceaux lumineux sont polarisés; on déterminera l'angle que font les deux ])lans de polarisation : c'est un angle droit.
— On fera ensuite l'expérience en sens inverse, c'est-à-dire que l'on regardera à travers le spath l'image polarisée^d'un objet éclairé vu par réflexion sur les glaces noires : et l'on étudiera les variations d'intensité des deux images en faisant tourner le spath sur lui-même. Les deux positions d'extinction sont à angle droit.
— Si l'on dispose de deux spaths, on regardera encore un objet à traverslesspathssuperposéset l'on verra coniment varient les intensités des quatre images quand on toutneTun des spaths par rapport à l'autre.
Tourmaline. — Recommencer les mêmes expériences avec les
lames de tourmaline de la pince à tourmalines. On n'obtiendra plus deux images par réfraction, mais une seule, qui sera cependant complètement polarisée.
Niçois. — Rappelons, enlîn, qu'on emploie le plus générale-
kT
iiutnt comme polariseur et connue analyseur un prisme de Nicol. On l'obtient en sciant un rhomboèdre de spath ABCDA'B'C'D'
,,GoogIc
POLAniSATION. i3-
siii\anl un plan diagonal et en recollant les deux moitiés avec du baume de Canada. Les dimensions du rhomboèdre sont choisies de manière cjtie le rayon ordinaire OQ provenant de SO subisse la réllexion totale tandis que le rayon extraordinaire est transmis «m l^R. — Le champ du Nicol est assez étroit. Onn'utilise en ell'el que lés directions des rayons incidents comprises entre U direction Si O pour laquelle le rayon ordinaire est rélléchi totalement, et la direction SjO pour laquelle le rayon entraordinaire disparaîtrait à son tour.
126. Projections- — Toutes ces espériences peuvent être facilement montrées en projections. On met devant la lanterne un diaphragme à trous dont on projette l'image sur l'écran et Ton place le
spath biréfringent contre l'ouverture ; on voit alors l'image se dédoubler. On détermine ensuite l'état de polarisation de la lumière en plaçant l'analyseur immédiatement après le spath polariseur.
Si l'on emploie pour cette expérience des prismes biréfringents, on devra les placer, non plus contre l'ouverture du diaphragme, mais
au delà de la lentille de projection, à l'endroit où se forme l'image de la source de lumière. On i-emarquera en effet que ces appareils, formés d'un prisme de verre P accolé à un prisme de spath Q,
l38 CHAPITRE VI. — OPTIyCE.
produisent une déviation angulaire ( ' ) inégale des deux faiRreauT (i" figure) et non plus une translation inégale des deux images comme le fait un rhomboèdre de spath (a* figure).
127. Polarisation rotatoire. Principe des sacoharinètres. — Dans l'une quelconque des expériences précédentes, oix l'on observe l'extinction d'un faisceau polarisé, si l'on place entre l'analyseur et le polariseur une lame de quartz taillée perpendiculairement à l'aie et si l'on opère en lumière blanche, on verra réapparaître de la lumière présentant une certaine coloration.
Opérant alors en lumière monochromatique (verre rouge), oi» pourra rétablir l'extinction en tournant l'analyseur d'un certaÎQ angle dans le.sens convenable. Cette eipérience se fait commode— mentavec i'appareil que nous indiquons pour l'expérience suivante.
— Si l'on dispose d'un lube fermé par des plaques de glace (luhe de saccharimètre, l^ ao'"), on pourra constater l'existence du pouvoir rotatoire d'une solution de sucre et sa variation avec la concentration.
128. Polarisation chromatique. — Entre l'analyseur et le polariseur à l'extinction, mettre une lame cristalline très mince, telle qu'une lamelle de mica ou de gypse obtenue par clivage; on verra réapparaître une lumière colorée, qui disparaîtra pour deux, positions rectangulaires de la lame cristalline.
Pour les autres positions de la lame, même si l'on opère en lumière monochromatique, on ne pourra pas rétablir l'extinction par une rotation de l'analyseur, comme on y arrivait dans l'expérience faite avec le quartz.
— Pour l'observation individuelle, on pourra disposer les appareils comme l'indique la figure. On prépare un support {h = io""' t comprenant(mcbase(i6'^"'Xio'"'X i'"',ô), une tablette supérieure (7'"'X 6'^"'x i'"') et une tablette intermédiaire (7'^'"X7™x i'"), distantes de i5"°. Un miroir horizontal (io""X lo"'") placé sur bt base du support et, s'il le fatit, un second miroir convenablement incliné réfléchissent la lumière du ciel vers un verre noir (7"° X 7""; incliné sur la verticale d'un angle de 33", 5 ( langx =; ^ 1 qui polarise celte lumière et la renvoie verticalement.
( ' ) Les déviations produites ne dépendant que des angles des prismes, oo peut construire à très bas prix des prUmes birétriagenls de petites dimensions, avec lesquels on fait aisément l'étu^te d'un faisceau polarisé en plaçant le prisme biréfringent tout près de l'œil.
POLAHISATIOn. l3(>
La lame étudiée sera placée au-dessus d'une ouverture {d^ ■à"° i faite dans fa tablette intermédiaire et l'on regardera cette lame
par i-éQ«xion sur un verre noir analyseur (ô'^X 5*") incliné, lui aussi, de 33", 5 sur la verticale.
Pour tenir les miroirs inclinés et pour qu'ils puissent tourner autour de la verticale, on pourra les coller contre de forts bouclions de liège (A = 5"°; rf= 3="', 5), taillés en biseau sous l'angle voulu Ri dans lesquels on fera pénétrer un riou traversant soit la tabletio supérieure du sujtpori, soit sa base ('(7).
