PRODUCTION DU BLANC PAR ROTATION

Quoique la répartition des couleuis prismatiques sur les secteiirs d'un cercle provienne de Newton lui-même ( Optice , prop. vi, probl. 2), qui fonda sur cette construction la méthode connue sous le nom de r^e de Newton, poor déterminer la couleur résultante, d'un mélange de nuances primitives dent la qualité et la quantité sont données, il paraît, cependant, que c'est vers 1762 seulement que Soopoli et Museknbroeck eurent d'abord Tldée d'impriiner an

PRODUcnaN DU blanc pab rotation. 4375

cercle à seetears colorés un moaTement de roution pour rendre senlîbleà rœil les rérallats donnés par le calcul. Voigt^ dans ses recher*ches sur la lumière colorée, les couleurs et leur mélange^ et Lûdicke, dans ses expériencea trèfr-complèles sur la combinaison des couleurs {Nrismatiques, ont examiné d'une manière très -détaillée toutes les combinaisons possibles.

Plus tard M. Plateau a montré que deux couleurs qui doivent produire une nuance intermédiaire doivent être réparties sur* des secteurs inégaux, afin que l'impression plus faible de la couleur moins vive soit compensée par une plus longue durée. Comme il est impossible de reproduire, au moyen de substances colorantes, les couleurs homogènes du spectre, le blanc qui résulte de la combinaison ne sera jamais pur.

Von Mûnchow a obtenu le premier un blanc très-pur en impri^ iDant à un. prisme on mouvement alternatif de rotation ou on mouvement circulaire de va-et-vient, et en recevant le spectre qui se balance de droite à gauche ou de gauche à droite sur un mur ou écran blanc On arrive à peu près au même résultat, c'est-à-dire qu'on obtient un centre blanc entouré de bords colorés des nuances; limites, le rouge et le violet, en faisant tourner un prisme sur son axe. Cette modification du procédé de Mûnchow a été, dit^on, indiquée par M. Steinheil. Pour empêcher la réflexion totale, il faut que l'une des surfaces du prisme soit dépolie et noircie.

Depuis que M. Brewster, par Tanalyse prismatique du vert du premier ordre, a démontré que ce vert donne un tout autre spectre que celui du vert des plantes, et depuis qu'il a étendu ces mêmes recherches sur les spectres d'absorption à 150 milieux colorés, l'hypothèse de Newton, que les couleurs naturelles sont des couleurs d'interférence, peut être regardée comme fausse en général, quoiqu'il poisse arriver qu'elle se vérifie dans quelques cas particuliers. De fait, l'analyse prismatique des couleurs de polarisation produites par desfeuiUes degypse, telle qu'elle a été faite par Altiller, ne reproduit aucun des spectres connusappartenantà des milieux transparents. Uest donc peu probable que l'on puisse reproduire les anneaux compléiMutaires. des anneaux de Newton au moyen de substances colorantes. Mais il est trèfr^intéressaBt de démontrer que les couleurs, dont

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la théorie a mis rigoureuseiueul en évidence le caractère coinplé-> fnentaire, vues rapidement au même point de Pespace, produisent en nous la sensation du blanc.

Pour réussir dans cette curieuse expérience, M. Dove a fait choix des couleurs nées de ia polarisation, parce que leur variété infinie* la multiplicité de leurs combinaisons et la vivacité de leurs couleurs les rendent éminemment propres à la production de ce genre de phénomènes.

Puisque la lumière ordinaire, ou non polarisée, se montre douée des mêmes propriétés physiques dans tons les plans passant par le rayon, tandis qu'au contraire la lumière polarisée apparaît affectée, dans ces différents plans, de modifications différentes, qui atteignent leur maximum dans deux directions rectangulaires, et diminuent peu à peu dans les directions intermédiaires, il était naturel de demander comment un rayon de lumière polarisée se comporterait, si l'on imprimait un mouvement de rotation rapide à son plan de polarisation. La réponse expérimentale à cette question a mis en évidence une foule de phénomènes qui démontrent, d'une manière frappante, diverises propositions d'optique déduites seulement jusqu'ici de considérations théoriques.

Au prisme à trois pas de son appareil de polarisation, fig. 1, qui

se compose essentiellement d'un seul morceau de verre, dans lequel les plans parallèles a d et b c sont perpendiculaires aux plans également piarallèles a c et b d, tandis que le plan a b forme avec le plan a d, et le plan c d avec le plan b d, un angle de U5\

M. Doveajouted^uxsupportsdeméme hauteur que les premiers, portant dans des anneaux circulaires fixes deux poulies creuses qae l'on peut faire tourner rapidement, au moyen de courroies portant

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ACHROMASIK OU nEPRODUCTION DU BLANC. 4377

sar les tourillons d*im appareil de rotation. Ces deux poulies, d*aiilears, peuvent tourner dans le même sens ou en sens contraire ; il suffit pour cela de croiser ou non la courroie qui transmet le mouvement. On peut fiier à ces poulies mobiles, et des deux côtés, des prismes deNicol, des lamelles de mica douées delà polarisation circolaire, ou des plaques polies de cristal. La lentille convergente de Tappareil est placée de telle sorte qu'elle concentre toujours la lumière d*un bec d'argent ou d'une lampe monochromatique, sur le polarisateur, que celui-ci soit fixe ou en mouvement Par cette disposition donc, que l'on peut varier à l'infini, M. Dove pouvait faire tourner rapidement dans le même sens ou en sens contraire le polarisateur simple ou composé, ainsi que l'analyseur de l'appareil de polarisation, sans cesser d'éclairer et d'observer. L'expérience a donné les résultats suivants :

1° La lumière, qui se montre complètement polarisée quand le prisme de Nicol est immobile, reprend tous les caractères de la lumière naturelle, quand le .prisme tourne très-rapidement sans l'ana* lyseur ; en examinant alors le rayon avec le prisme doublement réfringent qui sert d'analyseur, et que l'on fait tourner lentement, on voit que les deux images conservent constamment le même éclat dans tontes les directions.

La coloration en teintes complémentaires, produite parles lames de sulfate de chaux, de mica ou de quarz, ajoutées au prisme de Nicol, s'évanouit complètement pendant la rotation.

2** Les systèmes d'anneaux produits par des lames de spath calcaire ou d'apophyllite taillées perpendiculairement à l'axe , les brillantes courbes isochromatiques données par les lames de nitrate de potasse, d'arragonite, de topaze, etc., taillées perpendiculairement à la ligne qui divise çn deux parties égales l'angle des axes optiques, etc. , eta , se décolcH'ent entièrement; il en est de même des couleurs des verres trempés et comprimés. Les anneaux colorés qui apparaissent au centre de la plaque de cristal de roche, quand on tourne lentement le polarisateur, sont complètement incolores quand le mouvement devient très-rapide.

3** On peut s'assurer directement, que malgré la rotation rapide, le rayon ne cesse pas d'être polarisé» et que les courbes colorées ne

cessent pas d'exister réellement. Il suffit, pour cela, de mettre à la place de la lampe une bouteille de Leyde, qui se décharge spontanément; le prisme de Nicol, qui tournait dans Tobscurilé, n*est alors éclairé que pendant un instant indivisible, et par là, comme on le sait, Teffet de la rotation se trouve détruit.

Faisons, en passant, une remarque importante.

Si Ton fait qu'un rayon complètement polarisé par réflexion traverse d'abord un verre trempé, puis deux piles de glaces tellement disposées qiie le plan de réfraction de Tune coïncide avec le plan de réflexion du miroir polarisaieur, tandis que le plan de réfraction de l'autre occupe une position rectangulaire, les couleurs produites par le verrfe trempé disparaissent complètement, et le verre apparaît complètement incolore, si les inclinaisons des deux piles analysantes sur le rayon sont telles qu'elles communiqueraient le même degré de polarisation au rayon incident ordinaire. La plus petite déviation dans la direction des piles teint de couleurs complémentaires le foild incolore. On entre ainsi en possession d'un moyen très-simple de comparer, sous le rapport de l'effet produit, l'énergie des divers appareils de polarisation, et de prouver, comme l'a fait M. Brewsler, que la polarisation est détiendante du nombre des plaques, de leur pouvoir réfringent et de l'angle d'incidence du rayon.

û* Les lignes d'interférence de teinte uniforme qui se manifestent quand on substitue à la lumière ordinaire une lumière monochromatique disparaissent aussi dans la rotation. Si, à l'aide d'un verre coloré en rouge par le cobalt, on sépare, dans le système d'anneaux produits par un cristal à deux axes, les anneaux rouges des violets, quand, pendant la rotation, on les éclaire par une lumière composée quelconque, que ce soient les axes rouges qui fassent le plus petit angle, comme dans le nitrate de potasse, ou les axes violets, comme dans le carbonate de plomb, les deux systèmes d'anneaux disparaîtront.

5** Les phénomènes demeurent les mêmes, si la lumière qui sort de l'appareil linéairement polarisant, doué de mouvement rotaloire, est circula irement ou elliptiquement analysée.

6*» La môme chose a lieu, si Ton place devant le prisme de Nicol, vïi W)talion, une feuille de ir.ica polarisant rJrcii'airenient .sous un ithv.ni de à5*. ^

AGHROMASIE OU REPRODUCTION DU BLANC. 1579 T En faisant tomber la lumière qui sort du prisme de Nicol en rotation sur un miroir métallique, elle se comporte, après la réflexion, comme de la lumière ordinaire.

8<* Les systèmes d*anneaUx qui se manifestent dans une lame de spath calcaire, lorsque la rotation du prisme de Nicol est lente» se neutralisent quand la rotation est plus rapide, et reproduisent du blanc.

9"* Les cristaux jumeaux donnent naissance iH des phénomènes de couleurs très-complexes; ils sont surtout très-remarquabletfient beaux dans des lames de spath calcaire taillées perpendiculairement aux axes des cristaux individuels dont elles se composent. M. Dove à imité artificiellement les effets produits par ces combinaisoils en plà«* çant une lame de mica, d'une épaisseur. déterminée, entre deux plâqtteè bien centrées {AHnaUs de Poggendotff^ vol. 35, p. 69^).

Si ron fait tourner une plaque de cristal jumeau naturel, après qu'elle a été bien centrée par rapport à l'axe de rotation, les effets se Beutralisent, et il en résulte du blanc : an contraire, pendant qii'ntie plaque simple tourne entre les deux prismes de Nicol immobiles, le système des anneaux demeure invariable.

Le centrage des prismes de Nicol doit se faire de manière à ce que Ton ne puisse pas voir alternativement au delà de la ligne-limite de l'espace clair et sombre. Dans les tourmalines, ce centrage n'a pas besoin d'être si exact.

10*" Si la vitesse de rotation, pendant chaque révolution entière, augmente ou diminue d'une manière continue, alors les phénomènes sont ceux que présente de la lumière partiellement polarisée. Le plan de polarisation de cette lumière se trouve dans la direction du minimum de la vitesse.

ir £n polarisant linéairement, par réflexion, la lumière qui tombe sur un prisme de Nicol en rotation, le rayon q^i sort du prisme paraît partiellement polarisé dans le plan primitif. Là raison en est Êicile à trouver*

Si l'on place le prisme analyseur de Nicol de manière à ce que Ton voie les anneaux réfléchis de Newton traversés par une croix noire STant que la rotation commence, la clarté diminue d'une manière continue jusqu'à ce que la rotation ait atteint 90", et devient nulle, de telle sorte que l'on ne voit plus du tout le système d'anneaux avec h croix blanche. Si la rotation devient plus vive, l'on revoit le système d'anneaux avec la croix noire.

12° Il ressort de rexpérience suivante que c'est bien là la canse da phénomène. Si Ton polarise circulairement la lumière qui tombe sur un prisme de Nicol en rotation, on obtient le phénomène de la lumière sortant sans être polarisée, tandis que, si la lumière incidente est elliptiquement polarisée, on obtient le phénomène de la lumière partiellement, quoique faiblement polarisée. Dans le premier cas^ Ton peut admettre que la lumière circulaire se compose de deux faisceaux d'une intensité égale, qui sont polarisés perpendiculairement Tun à Tautre, et qui, dans leur marche, diffèrent d'un quart d'ondulation. Dans le dernier cas, on peut considérer le rayon comme composé de lumière circulairement et linéairement polarisée.

Les expériences que nous venons d'énumérer servent courae d'introduction à une série intéressante d'apparences produites par la combinaison des phénomènes qui, dans la rotation, n'ont pas pour effet la production de la lumière blanche, mais qui donnent naissance à de la lumière circulairement, elliptiquement et rectilignement polarisée, combinée en proportion plus ou moins grande avec de la lumière ordinaire.

13° Si l'on fait tourner à la fois avec la même vitesse, mais en sens contraire, le polarisateur et l'analyseur, on voit apparaître le système d'anneaux que l'on obtiendrait si, en repos, ils étaient placés, * l'un par rapport à raiure, dans l'azimut de Zi5°. Ces apparences sont surtout visibles quand on emploie la (umière monochromatique de la lampe à alcool salé. La raison de ces phénomènes saute aux yeux quand on considère que, si Ton fait tourner une seule des pièces, l'analyseur ou le polarisateur, les branches blanches de la croix occupent deux fois, dans une rotation entière, la même position que les branches noires, et que, par conséquent, les lignes sombres d'interférence doivent, dans les mêmes positions, se changer deux fois en lignes brillantes. Si, au contraire, on fait tourner en sens opposé les deux panics de l'appareil, le système d'anneaux à croix blanche coïncidera avec les points 0% 90°, 180°, 270°, tandis que le système d'anneaux à croix noire correspondra aux points /iD**, 135°, 225% 315". Et puisque les bras brillants de la croix blanche coïncident avec l'espace coloré qui sépare les bras noirs, les impressions produites s'ajouteront, et l'on verra naître ainsi le phénomène décrit. Si