HOUPPES COLORÉES DE HA1DIN6ER

seule. La lumière qui venait par une des fenêtres de la grande salle de géologie était polarisée par son incidence sur Tune des derantures en verre des armoire». Cette devanture était un peu inclinée sur le plan vertical des murs. Nous regardions h travers une grande plaque de mica la lumière polarisée dans les vitres, puis nous faisions tourner la plaque par sauts un peu brusques : aussitôt les houppes orangées et violettes apparaissaient avec un éclat très- vif : c'était vraiment un phénomène magnifique. Tout le monde comprendra le rôle que jouait ici la lame de mica : en faisant tourner le plan de polarisation, elle rendait les houppes mobiles, et le mouvement les détachait si bien du milieu environnant, qu'elles sautaient aux yeux.

• Quand on les voyait très-vives, et qu'on les fixait longtemps, elles s'éteignaient peu à peu ; mais en retirant la lame de mica, on voyait apparaître un nouveau faisceau jaune dont la position ne varie jamais, qu'un œil exercé voit directement sans le secours de la lame de mica, et qui est la trace du plan de polarisation.

• Voici le procédé que l'on peut suivre pour voir les houppes avec tout leur éclat dans le ciel bleu. On fixe d'abord un point situé dans un grand cercle passant par le soleil, puis ou ferme les yeux pour les reporter immédiatement après sur un point placé dans un grand cercle perpendiculaire au premier. Quand on a répété deux ou trois fois cette manœuvre, l'impression du faisceau orangé et violet est devenue si intense, que je dirais qu'elle crève les yeux, si j'osais recourir à une expression trop familière. On peut encore se contenter de fixer le même point du ciel, pourvu que l'on incline rapidement la tête, tantôt à droite, tantôt à gauche.

» iVf ais que sont donc ces faisceaux colorés qui caractérisent si nettement la lumière polarisée 7

» Je crois avoir fait un pas de plus dans cette difficile explication ; je soumets, en toute humilité, mon observation au jugement des physiciens éminents. La couleur invariable de la houppe jaune m'a vivement frappé; j'ai cru et je crois encore y retrouver celle qui, dans le spectre , correspond , d'après les expériences de Fraunhofer, au maximum d'intensité : le faisceau violet a bien la teinte correspondante à l'intensité minimum. Voici donc quel serait l'effet ou l'essence de la polarisation : quand, par la réflexion ou la réfraction sous

certains angles, quand par Taction de certaines absorptions, etc., le rayon de lainière blanche, de cylindrique qu'il était, est devenu plan, Tceil percevrait, immédiatement, d'abord le rayon composant dont rintensiié est plus grande, puis, par contraste, le rayon d'intensité minimum.

* Ce qui donne un nouveau degré de probabilité à cette manière de voir, très-simple en elle-même, c'est que, quand on fixe longtemps les houppes, tout phénomène de coloration disparaît, la lumière polarisée reparaît blanche. Cette particularité tient évidemment, il me semble , à ce que l'impression plus prompte et plus vive , produite d'abord par le rayon d'intensité maximum, est contrebalancée plus tard par l'action plus lentement exercée, mais réelle, des autres rayons.

» M. Haidinger a toujours pensé que l'apparition des houppes fixe d'une manière non douteuse la position du plan de polarisation par rapport aux vibrations moléculaires. En effet, l'axe de la houppe jaune est. daiis tous les cas, la trace du plan de polarisation ; et , puisque le phénomène de coloration s'étend à droite et à gauche de ce plan, il me semble impossible de ne pas admettre que les vibrations moléculaires sont perpendiculaires au plan de polarisation, comme le voulait Fresnel , et comme Taflirme aujourd'hui M. Cauchy contre MSI. Neumann, Mac-Cullagh, Broch, Babinet, etc.

» J'oserais presque dire, en terminant, que l'appareil où les houppes apparaissent le mieux est votre polariscope. Quand on regarde à travers cet instrument un ciel uniforme gris ou sombre, et que ce ciel n'offre aucune trace de polarisation, on voit immédiatement que les deux images rondes, au lieu d'être d'une couleur uniforme, sont partagées chacune par deux larges bandes jaunes et violettes, qui en occupent à peu près le quart. Les deux bandes parallèles à la ligne qui joint les centres des deux cercles, et qui sont, l'une jaune, l'autre violette , puisque les deux rayons sont polarisés à angle droit , se font ressortir l'une l'autre ; le caractère distinctif de la lumière polarisée devient ainsi très-saillant. »

Peu de temps après l'apparition de notre Note, monsieur Silberman aîné essaya une nouvelle explication du phénomène des houppes. Partant de ce fait que dans les verres trempés ou chauffés, ainsi que Juns i'agathe striée, éclairés par de la lumière polarisée transmise.

nOUPPCS GOLOBÉKS DE HAIDINGBB. 1331

la teinte qui apparaît la première est h teinte jannepailie de la booppe principale, il voulait qne T^eil remplaçât le verre chauffé et i'agathe, et que le phénomène des houppes eût pour cause les stries qai, dans le cristallin, partent do centre ou d'un axe central, en rayonnant tout autour de cet axe. Voici la théorie de M. Silberman: 1^ La cornée transparente, la portion antérieure du cristallift, comme sa masse tout entière, jouissent de la structure doublement réfringente, et sont susceptibles de donner les couleurs ordinaires de la polarisation chromatique ;

2* La structure fibreuse rayonnée do cristallin nous offre on analysetir dont l'action doit s*exercer dans tous les sens possibles, loat ea laissant ai centre un espace neutre, où la lumière du champ ne sera point analysée, et où, par suite, elle restera incolore ;

3^ Il est possible que la structure également rayonnante, cloisonnée et fibreuse, de l'humeur vitrée, agisse de même que la structure du cristallin ;

h" En admettant ces hypothèses, on conçoit comme nécessaire l'apparition de deux houppes colorées quand Tceil est dirigé vers un champ suffisamment polarisé, avec des teintes complémentaires dans la direction rectangulaire, et enfin la persistance du phénomène, dans quelque azimut que l'on tourne le plan de polarisation.

Dîsons-Ie franchement, cette explication n'expliquait rien, elle n'était en elle-même, et par rapport au phénomène en question, qu'une vague, qu'une très-vague analogie. M. Silberman ne rendait pas raison même des circonstances essentielles de Tapparition, pas même de ce fait que l'axe de la houppe jaune était constamment la trace du plan de polarisation. Désireux de mettre le plus tôt possible en évidence rinsoffisance de cette théorie improvisée, nous priâmes un oculiste habile, M. Zokalski, de s*assurer que des yeux privés dé cristallin, soit par l'opération de la cataracte, soit par quelque blessure accidentelle, avaient cependant la sensation des houppes dans la lumière polarisée. Après quelques jours, en effet, M. Zokalski nous apporta quatre observations faites sur des personnes intelligentes, au nombre desquelles se trouvait un élève en pharmacie, d'où il résultait très-dairement que la présence du cristallin n'est, «n aucune manière, nécessaire à l'apparition des houppes.

Battu sous le rapport de l'importance qu'il attachait à la structure

ûbreuse radiée du cristallin, et prévenu du résultat des observations que nous avions sollicitées, M Silberman a adressé à rAcadémie une seconde Note dans laquelle nous remarquons ce passage :

« On peut prédire ce que doivent voir les personnes opérées de la cataracte.

» 1<» Celles qui ont été opérées par extraction verront les houppes, si les membranes striées qui sont dans Thumenr vitrée polarisent assez énergiquement encore ;

n 2* Celles qui auraient été opérées par abaissement, si le cristallin laissait traverser de la Inmière au passage de Taxe optique, verraient une teinte jaune, le plan de polarisation étant supposé parallèle aux stries du cristallin, et une tache violette dans le cas de la perpendi* cularité, sauf Teffet des membranes précédentes. »

Il nous semble que M. Silberman a écrit pour écrire, et sans attacher un grand sens aux mots dont il se servait. Dans Topération par abaissement, le cristallin est aussi anéanti ou aussi étranger à la vision que dans l'opération par ablation ; il est extrait dans un cas, il est refoulé et absorbé dans l'antre : comment, dès lors, M. Silberman le laisse-t-il en place sur la direction de l'axe optique ? C'est à n'y rien comprendre. De plus, admettre que Toeil est un appareil de polarisation au lieu d'être un simple appareil de vision, c'est changer toutes les bases de l'optique, dénaturer tous les phénomènes, etc. Heureusement qu'il n'en est pas ainsi, l'œil seul ne suffit pas à faire disparaître ou apparaître des rayons primitivement polarisés dans un plan ou dans un autre, etc. Nous repoussons donc de toutes nos forces la première et la seconde Note de M. Silberman , qui font ombre dans les comptes-rendus et qui ont été reproduites sans assez d'examen par les principaux recueils scientifiques.

Sans doute que l'œil joue un rôle important dans le phénomène des houppes, ce n'est pas heureusement ua rôle perturbateur, et avant d'être subjectif, comme le veut M. Silberman, le phénomène des houppes a, hors de l'œil, une réalité certaine.

La Note suivante de M. Jamin, bien plus fondée et bien plus nette, jettera déjà un certain jour sur ces apparences délicates.

Sur les houppes colorées de Haïdinger^ par M. Jamin.

« M. Moigno ayant bien voulu m'engager à examiner expérimeu-

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talement les houppes colorées déconvertes par Haidingert j'ai fait, avec ses conseils, quelques observations qui lui ont paru jeter du joar sur ce phénomène. Je vais soumettre à rAcadémie les principaux résultats que j'ai obtenus :

9 Quand on fait tomber un faisceau de lumière polarisée sur une pile de glaces inclinées, la proportion du rayon réfracté varie avec l'azimut de polarisation ; elle atteint un minimum quand les plans d'incidence et de polarisation sont parallèles, et un maximum quand ils sont perpendiculaires. Les variations d'intensité sont d'ailleurs nulles quand l'incidence est normale; elles deviennent de plus en plus sensibles quand l'incidence augmente jusqu'à l'angle de polarisation.

» Toutes ces circonstances seront réalisées dans un seul coup d'œil, si on forme une pile de lentilles concaves ou convexes, centrées sur un même axe, et si on les fait traverser par un faisceau de lumière polarisée parallèle à cet axe. Chaque section principale de l'appareil contiendra les plans d'incidence des rayonssur chaque surface; et, par conséquent, dans la seciionqui coïncide avec le plan de polarisation, il y aura un minimum de lumière réfractée, et un maximum dans la section perpendiculaire. Le rayon qui suivra la direction de l'axe rencontrera normalement toutes les surfaces , et se réfractera en quantité égale, quel que soit l'azimut de polarisation.

» Le faisceau réfracté offrira donc, dans le plan de polarisation, deux aigrettes obscures, réunies au centre par leur sommet, s'éiargissant vers la circonférence, et deux aigrettes brillantes d'une forme semblable dans le plan perpendiculaire.

» Les conditions de cet appareil sont naturellement réalisées dans la constitution de l'œil : la cornée, qui est une première surface courbe ; le cristallin, qui offre une superposition de lentilles de densités différentes, devront nécessairement produire les effets qui viennent d'être décrits.

» L'anal(%ie de ces résultats avec les apparences des houppes de Haidinger est manifeste ; nous la compléterons par quelques résultats de calcul. Si nous ne tenons compte que de l'effet de la cornée, en faisant abstraction du cristallin, qui doit concourir aux mêmes effets et avec une énergie plus grande, nous trouvons, pour les intensités réfractées des rayons polarisés sous les azimuts 0 et 90 de-

grés, les nombres 0,9758 et 9836 ponr une incidence de 20 degrév avec la normale ; et 0,9732, 0,9857, quand Tincidence est de 25 degrés. Le rapport de la diflférence à la demi-somme est approximati-

Tement — pour le premier cas, et -^ pour le second : il est

donc {n'ébahie qu'un oeil, même dépourvu de cristallin, pourrait apercevoir les houppes.

» Les divers rayons du spectre ayant des indices de réfraction difiërents, les intensités des rayons réfractés seront inégales pour le» diverses couleurs, et les houppes devront avoir une teinte propre que Ton peut calculer. Cette teinte est représentée, dans le cercle chKomatique de Newton, par Tangle lO^^'^BO ; et, comme le jaune est compris entre 9^ degrés et iUS d^rés, la couleur des houppes sera jaune. Dans le plan perpendiculaire an plan de polarisation, j'ai trouvé une teinte qui ne diffère pas du blanc, mais qui pourra, par Teffet du contraste, prendre la teinie complémentaire du jaune.

» Quoique ces conséquences découlent nécessairement de la forme de la cornée et des propriétés de la lumière polarisée, j'ai cru devoir les confirmer par des expériences directes.

» J'ai fait disposer un système de lentilles alternativement concaves et convexes, que la lumière traverse. sans déviations; il pré^ sente des houppes très-obscures et parfaitement nettes, quand on le place devant l'œil et qu'on le fait traverser par un rayon polarisé.

» Si l'on place avant l'appareil une lame mince cristallisée, dont l'axe est incliné de li5 degrés sur le plan de polarisation, les houppe» sont colorées des deux teintes complémentaires de la lame mince ; et si on la remplace par un quartz perpendiculaire à l'axe, les houppes des divers rayons simples se dévient et s'étalent comme leur» plans de polarisation. »

Il nous semble impossible de rien ajouter à cette explication de» houppes en tant que phénomène subjectif ; mais il importe grandement de rétablir certaines notions fondamentale» trop facilement oubliées, et qui auraient dû hâter la belle découverte de H. Haidinger. Nous laisserons parler M. Herschel; si le passage que nous empruntons à son livre avait été mieux compris, il y a longtemps que nous aurions appris à distinguer, à l'œil nu, la lumière polarisée à% la lumière naturelle.

HOUPPES COLORÉES DE HAlDiNGER. 1535

« Il suit de la loi de Brewster, suivant laquelle la tangente de l'angle de polarisation d*un milieu quelconque est égale à Tindice de réfraction de ce milieu, qu*un milieu ne doit point polariser tous les rayons colorés sous la même incidence^ et que par conséquent l'évanouisse ment du rayon réfléchi ne saurait être total, à moins que la lumière incidente ne soit homogène... Il est aisé de s*assurer de ce fait, au moyea d'une expérience bien simple que nous avons souvent répétée. On reçoit un rayon suliiire sur un verre plan dépoli , et noirci d'un eôté, sous une incidence presque égale à l'angle de polarisation ; puis on le fait passer dans une chambre obscure où il tombe sur un verre semblable au précédent. On tient ce verre à la main, de manière à ee qu'il réfléchisse le rayon dans un plan perpendiculaire à celui de la première réflexion, et sous un angle à peu près égal à l'angle de poiarisatit)n du second verre. On trouve facilement une position telle qae le rayon réfléchi reçu sur un écran blanc soit extrêmement faible ; mais aucune valeur donnée aux angles de réflexion ne peut déterminer sa disparition totale. Lorsqu'il est aussi éteint qu'il est possible, la lumière réfléchie est d'un pourpre indécis; le jaune, e'est-à-dire la couleur la plus lumineuse, ayant disparu tout à fait. Dans cette position, si, le premier angle de réflexion restant constant, on fait varier un peu le second angle, ou l'angle de réflexion sur le second verre des deux côtés du plan de polarisation, le rayon réfléchi prendra une belle couleur bleue verdâtre, dans le premier cas, et ronge améthiste dans le second.»

Remarquons qu'il résulte évidemment du contexte de ce passage que la couleur pourpre indécis de M. Herschel est la couleur complé* mentaire du jaune, ou levioletgrisâiredeM. Haidingeretdeshonppes. Le savant astronome ajoute :

« L'angle de polarisation, dans le cas de la lumière blanche, n'est antre chose que l'angle de polarisation des rayons les plus lumineux, e'est-à-dire des rayons jaunes moyens. Lorsque les deux réflexions ont lien sous cet angle dans des plans réciproquement perpendiculaires, les rayons jaunes échappent seuls à la réflexion, tandis qu'une petite partie des extrémités rouges et bleues du spectre se réfléchit pour former la légère teinte pourpre dont nous avons parlé plus haut »

Ce passage est très-significatif, et l'on a eu tort d'oublier que, par

une suite nécessaire de la loi de Brewster, Tacte de la poIarisatîoD doane lien à nne dispersion réelle, à une séparation de couleur. Il prouTe jusqu'à Févidence, et par le raisonnement et par l'observation, que sur un fond de lumière blanchâtre polarisée, l'oeil doit voir d'abord un faisceau de lumière jaune correspondant au rayon d'intensité maximum, puis un amas de lumière violette, due à la polarisation incomplète des autres rayons ; c'est là le fondement essentiel et objectif du phénomène des houppes colorées. Et comme la théorie et \,'expérience de M. Jamin donnent complètement raison de la manière dont ces deux faisceaux doivent être perçus par l'œil en raison de sa conformation , il en résulte que le phénomène est aussi bien expliqué qu'il peut l'être, sans que l'on soit obligé de recourir à la structure fibreuse radiée de U. Silberman.

M. Haidinger a publié, dans les annales de Po^endorff, deux nouveaux mémoires pleins d'observations curieuses sur les houppes ; ils sont quelque peu diffus et très-obscurs, nous les reproduirons ceponjlant intégralement, parce qu'il s'agit de phénomènes nouveaux, peu étudiés encore , et qui méritent au plus haut degré l'attention des physiciens.

Observations des houppes colorées dans la lumière reetilignemeni polarisée, par M. Haidinger.

I. — Houppes du ciel bleu. — On sait que la voûte bleue du ciel surabonde de lumière polarisée. Le plan de polarisation en chaque point que l'on considère passe par le soleil, de sorte que tous les plans de polarisation sont des grands cercles qui se coupent suivant la droite qui joint le soleil à la terre.

Si l'on se place, le dos tourné^au soleil, pour ne pas être ébloui par sa lumière, et que l'on regarde rapidement une portion déterminée du ciel bleu , après avoir auparavant saturé son œil de lumière homo-^ gène, ce qui rend l'expérience plus facile, on percevra bientôt l'impression d'une lumière jaune vague qui devient de moins en moins apparente et se confond d'autant plus avec le bleu environnant que l'œil a fixé plus longtemps le point choisi du ciel. Si, à la droite du grand cercle vertical, on regarde un point situé, par exemple, 5 Uhàegrés de ce' plan, et que l'on reporte rapidement l'œil sur le point