DANS L'EXPÉRIENCE DE DAVY

Académie des Sciences, 22 avril 184(.

On sait avec quelle facilité l'on peut répéter aujourd'hui Texpérience de Tincandescence du charbon par la pile, au moyen du puissant instrument que M. Bunsen a mis récemment entre les mains des physiciens ; dès lors 11 nous a semblé possible de tenter quelques expériences dans le but de comparer cette source lumineuse aux autres sources les plus remarquables par leur intensité. Nous avons choisi pour cette comparaison la lumière solaire et la lumière produite par la chaux placée dans la flamme du chalumeau à gaz oxygène et hydrogène.

Notre but n'étant pas de comparer entre elles les quantités de lumière versées par ces différentes sources, mais de comparer leurs intensités mêmes, le choix du procédé photométrique devenait difficile ; nous avons donc pensé à avoir recours aux propriétés chimiques de la lumière. Cette application des procédés photographiques, indiquée, il y a plusieurs années, par M, Arago, n'a pas encore été tentée, ce qui nous oblige à exposer en quelques mots les principes sur lesquels nous nous sommes appuyés.

Il est certain, d'après ce que l'on sait aujourd'hui sur les propriétés

f . En collaboration avec M. Fizeau. Voy. Compte rendu de VAcad. des Se, t. XVIIÎ, p. 746 «/ 3^^' "" ^wW. de la Soc. d'encouragement, 4845, p. 393.

de préparation pouvant faire varier sa sensibilité d'une manière trèsnotable.

Les expériences étaient faites de la manière suivante : une chambre obscure était dirigée vers la source lumineuse, le corps lumineux formait ainsi son image au foyer de la lentille ; cette image ayant de petites dimensions dans nos expériences, on pouvait, en déplaçant un peu Taxe de Tinstrument, la déplacer elle-même dans le plan focal.

La lentille étant couverte par un écran, on plaçait la plaque serisible dans le plan focal, on soulevait alors l'écran pendant un temps compté avec soin, puis, ayant déplacé un peu Taxe de Tinstrument, on soulevait de nouveau Técran, pendant un temps un peu différent, et ainsi de suite on obtenait cinq ou six impressions successives correspondant à des temps différents «

La plaque étant alors soumise aux vapeurs du mercure, on voyait naître une série dlmages décroissantes correspondant aux différents temps de Timpression; si l'expérience avait réussi, la série était incomplète, l'altération de la couche sensible, pendant les temps les plus courts, n'ayant pas été suffisante pour la rendre apte à agir sur la vapeur de mercure. On notait le temps correspondant à la première image, c'est-à-dire à l'image naissante, puis on mesurait l'ouverture de la lentille et sa distance focale.

En opérant de la môme manière sur une autre source lumineuse, on avait de même le temps correspondant à l'image naissante, l'ouverture de la lentille et la distance focale.

De ces quantités on déduit, par la relation (2),' le rapport I : F. Nous avons ainsi opéré : i"* sur le soleil ; 2"* sur les charbons incandescents d'une pile; S"" sur un fragment de chaux placé dans la flamme du chalumeau à gaz oxygène et hydrogène.

i"" Pour le soleil, nous avons fait usage d'une chambre obscure, munie d'une lentille achromatique de l"*,/tl3 de foyer; l'ouverture était limitée par des diaphragmes compris entre i'"*',â et â millimètres ;

2^ Pour les charbons de la pile et la chaux du chalumeau à gaz, nous avon^ f^l usage de lentille d'un foyer principal plus court; plaçant alors k Jeoiiile h une distance de la source lumineuse égale au double de la

ce charbon permet d'obtenir à Tair libre une lumière fixe et surtout durable^ h. cause de la lenteur de sa combustion; toutes nos expériences ont été faites avec ce charbon.

Dès nos premiers essais nous avons remarqué une différence notable dans la distribution des surfaces lumineuses sur les deux pôles de la pile, le pôle positif l'emportant de beaucoup en surface lumineuse et môme en intensité, sur le pôle négatif.

Le premier présente une surface circulaire de 2 ou 3 millimètres de

diamètre douée d'un éclat à peu près uniforme ; en dehors de cet espace

Tintensité décroît rapidement; le second ne présente qu'une surface plus

petite et qui nous a paru moins brillante; l'arc lumineux qui les unit

émet une lumière d'un bleu pourpré et d'une intensité optique évidemment

inférieure à celle des deux pôles.

Le pôle positif se prêtait donc le mieux à nos expériences ; c'est sur lui

que nous avons opéré.

La pile était, comme nous l'avons dit, une pile de Bunsen dont les dimensions étaient telles que les cylindres de charbon d'un diamètre intérieur de 5"",5 plongeaient dans l'acide de 9 centimètres; l'acide nitrique employé marquait 20 degrés à l'aréomètre, et l'acide sulfurique 15 degrés.

Dans ces conditions, nous avons obtenu les nombres suivants :

46 couples ont donné pour intensité 235

80 couples ont donné 238

Si l'intensité ne varie pas d'une manière notable avec le nombre des couples, elle s'accrott beaucoup avec leur surface, comme on pouvait le prévoir.

46 couples simples ayant donné 235

Trois séries semblables réunies pôle à pôle, ou 46 couples à grandes surfaces, la pile fonctionnant depuis une heure, ont donné 385

Ce qui nous a empêchés de varier ces expériences autant que nous

^Qurioiïs désiré, c'est l'affaiblissement assez rapide qu'éprouve la pile lors-

9Q'eJJ^ est montée depuis quelque temps lors même que le circuit n'est

Quand on diminue la pression ou que Ton retarde par quelque obstacle la vitesse d'écoulement du gaz, l'intensité décroît rapidement; en effet, nous avons substitué un orifice plus étroit, et l'intensité trouvée dans ce cas n'a plus été que â, &.

Au lieu de diminuer l'orifice du chalumeau, nous avons réduit le poids à 8 kilogrammes; l'intensité est descendue à 0,86.

Avec le même orifice et le même poids, l'addition d'un tube de sûreté en plomb, qui permettait de placer le réservoir du gaz dans une pièce voisine, a réduit l'intensité à 0,52i.

En prenant pour unité l'intensité maximum 6,85 et la comparant à celle de la lumière solaire et de la lumière de la pile, on trouve,

Avec riDtensitë solaire, le rapport 4 : 146

Pour 46 couples à grande surface 1 - : 56

Pour 46 couples ordinaires 4 : 34,3;

Le procédé photométrique sur lequel reposent ces déterminations d'intensité donne en réalité la mesure des intensités chimiques des sources lumineuses, comme nous l'avons dit; or, la faible intensité trouvée pour la lumière produite par le gaz pouvait être expliquée en admettant que les intensités chimiques seraient très-différentes des intensités optiques dans les sources lumineuses que nous comparions; nous avons donc été conduits à tenter la mesure des intensités optiques par la voie ordinaire des comparaisons simultanées.

Des difficultés de mise en expérience nous ont empêchés de donner à cette partie de notre travail l'étendue qu'elle méritait; cependant nous avons obtenu, dans la comparaison optique de la lumière produite par le gaz avec celle des charbons de la pile, des résultats assez nets.

Sans décrire en détail la disposition photométrique que nous avons adoptée, nous dirons qu'au moyen d'une lentille, les images des deux sources lumineuses venaient se former l'une à côté de l'autre sur un écran translucide, avec des dimensions égales à celles des objets lumineux; chacun des faisceaux lumineux qui formait des images était limité par un ((Igpjf^/^^/ne ; l'ouverture de l'un de ces diaphragmes pouvait varier par

neux, Tintensité du courant est beaucoup diminuée. Ce fait doit-il être rattaché aux phénomènes des arcs lumineux? aurait-on ainsi, au pôle négatif, un arc formé par l'hydrogène?

5"" Nous terminerons en appelant Tattention sur une modification remarquable, éprouvée par le charbon lorsqu'il a supporté la très-haute température qui se développe pendant l'incandescence des pôles de la pile.

Le charbon très-dense qui provient de la distillation de la houille, et que nous avons employé , a des caractères physiques qui le rapprochent de l'espèce minérale appelée anthracite; en examinant, après les expériences d'incandescence, le charbon transporté au pôle négatif et l'extrémité du pôle positif lui-même, nous avons remarqué que ses caractères physiques sont alors changés.

Ce charbon est mou, traçant; sa surface étant frottée, devient d'un gris plombé métallique. Ces caractères l'assimilent complètement à l'espèce minérale appelée graphite; cette modiCcation se fait très-rapidement, et s^oblient également avec d'autres espèces de charbons conducteurs. 11 suffit de promener l'arc lumineux sur la surface d'un des pôles de charbon pour que cette surface soit à l'instant revêtue d'une couche de graphite.

Cette formation de graphite, sous Tinfluence d'une température trèsélevée, nous semble devoir jouer un rôle important dans l'étude des masses minérales où se rencontre si fréquemment cette variété de charbon.

son propre plan partage en deux compartiments égaux : le fond de la boite qui fait face à l'observateur est formé par un écran trës-^at, dont j'indiquerai la composition , et qui joue à pen près le rAle de la glace dépolie dans la chambre noire ordinaire. La paroi opposée fait défaut, et c'est par \& que les rayonnements des deux sources pénètrent librement et isolément

dans leurs compartiments respectifs. On met naturellement l'appareil dans une position symétrique, de manière à ce que la cloison médiane partage en deux parties égales l'angle formé par les rayons des deux sources qui convergent sur le milieu de l'écran.

Dans cette situation, il peut arriver que les ombres portées de part et d'autre par la cloison sur l'écran se trouvent séparées par un espace lumiueux, ou bien, au contraire, que ces deux ombres empiètent l'une sur l'autre; dans tous les cas, leurs bords intérieurs seront très- nettement terminés. Or, comme la cloison peut être mue dans son propre plan an moyen d'un bouton qui fait saillie au dehors, on lui donnera la position nécessaire pour amener exactement les deux ombres au contact. On saisit alors avec une facilité surprenante le moindre excès d'intensité d'nn rayonnement sur l'autre, et comme on dispose des positions des deux /Jammes, on arrive à déterminer avec précision les distances respectives qffi égAlisent à l'œil les deux moitiés du champ, en faisant disparaître leur /^0't0 commune. Quand cette espèce d'équilibre se trouve réalisée,- il ne

reste plus qu'à mesurer directement les distances des objets lumineux , pour en déduire le rapport des pouvoirs éclairants.

Il ressort de cette description que l'effet produit sur l'écran s'observe par transparence, comme les images de la chambre obscure ordinaire pendant la mise au point. L'analogie semblait conseiller l'emploi du verre dépoli : cependant j'ai bientôt reconnu que cette sorte d'écran ne possède pas assez de pouvoir diffusif, qu'il est trop transparent; que, par suite, l'effet optique, contemplé à sa surface, dépendait trop de la position de l'observateur, et qu'on serait exposé à porter de faux jugements. Sous ce rapport, le papier aurait mieux convenu; mais les inégalités de sa structure auraient masqué des différences que l'œil eût saisi sur une trame plus fine et plus homogène. J'en suis donc arrivé à former cet écran d'une couche d'amidon suspendu dans Teau et déposé. par le repos sur une lame de glace. Cet écran possède toutes les qualités requises; on peut le rendre aussi diffusif que le papier, et, de plus, il offre à l'œil toute la finesse, toute l'homogénéité désirables. Le choix d'un bon écran n'était pas sans importance : en le formant d'une couche mate et fortement diffuslve, on rend l'appréciation des intensités lumineuses à peu près indépendante du lieu de l'observation. On peut, sans bouger la tête, se servir indifféremment d'un œil ou de l'autre; on peut, par conséquent, observer avec les deux yeux à la fois, ce qui permet d'asseoir le jugement d'une manière plus certaine.

Le nouvel appareil ne requiert aucune des subtilités de l'optique moderne; la manière dont il fonctionne est accessible à tout le monde; il isole et rapproche les éclairements des sources proposées, il permet de les ramener à l'égaUté par de simples variations de distance, et il fournit par suite le moyen d'évaluer en nombre les pouvoirs éclairants : le tout se réalise au moyen d'une simple boite qu'en raison de son emploi et de sa construction j'appellerai photomètre à compartimenta.

J'arrive maintenant à la recherche d'un moyen pratique pour déterminer Ja valeur photométrique d'un gaz en valeur absolue* ou du moins

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