T. INT

proviennent de vibrations longitudinales, lorsque les fils ne sont pas bien tendus, sont accompagnés d’un bruit particulier, d’une crépitation semblable à celle de l’étincelle électrique; il faut donc, pour que le son soit bien pur, que le fil ait une tension suffisante; au delà d’une certaine limite, l’aptitude des fils de fer doux à rendre les sons diminue. Les sons dus au passage des courants électriques dans les fils de fer et dans les tiges de ce métal doivent être rapportés probablement à une expansion subite des molécules, comme cela semble résulter des expériences de M. Beatson.

Les changements moléculaires qui ont lieu dans le fer aimanté sont encore rendus sensibles par une expérience de M. Grove, qui montre qu'une armature en fer doux éprouve une élévation de température de plusieurs degrés quand on l’aimante et qu'on la désaimante successivement à l’aide d’un aimant extérieur. Les métaux autres que le fer, le nickel et le cobalt, ne donnent lieu à aucun changement moléculaire de cette nature, ni à aucun son appréciable ; ilse produit néanmoins dans les corps autres que les métaux magnétiques des actions particulières d’une autre nature, et que nous allons étudier.

Polarisation circulaire magnétique. M. Faraday a découvert qu’un puisant électro-aimant peut agir sur une substance transparente, de telle sorte que, si un rayon de lumière polarisée traverse cette substance dans la direction de la ligne des pôles ou de l’axe magnétique, le plan de polarisation de ce rayon est dévié soit à droite, soit à gauche de l'observateur, suivant la direction de l’aimantation. L'action des aimants puissants est donc capable de modifier l’état moléculaire de tous les corps transparents, et de leur faire acquérir, pendant que l'influence magnétique dure, les mêmes propriétés optiques que celles que possède naturellement le quartz parmi les corps solides minéraux, et un certain nombre de corps tels que le sucre, l'acide tartrique, l'essence de citron, l'essence de térébenthine, ete., parmi les substances organiques.

On peut rnettre en évidence le phénomène remarquable découvert par M. Faraday à l’aide des appareils disposés comme il suit:

On fixe solidement un fort électro-aimant ABC sur une table, de façon que le plan passant par les deux faces terminales du fer doux soit horizontal et à la hauteur de Pouvefture du volet d’une chambre obscure ou d’une lampe 0. Sur chaque branche de ce fer à cheval, on place des masses parallélipipédiques de fer doux DE, D'E’, de mème largeur que le diamètre du fer. Ces masses de fer sont per-

Fig. 174.

cées à la partie centrale, dans toute leur longueur, d’une ouverture cylindrique de 4 à 2 centimètres de diamètre, et on les dispose de façon que les deux ouvertures et celle de la chambre obscure soient dans le prolongement de lune et de l’autre; on peut, en outre, approcher ou éloigner ces masses de fer l’une de Fautre et les maintenir fixes dans la même position à l’aide de vis sans que les ouvertures cessent de se correspondre.

Les substances sur lesquelles on veut agir sont placées entre ces morceaux de fer en &, de sorte que, les pôles de ces derniers agissant normalement, la ligne magnétique se trouve être la direction du rayon lumineux, et on observe les phénomènes à travers les ouvertures longitudinales des fers doux. Ces masses aimantées par influence DE, D'E’, augmentent de beaucoup les effets, et comme leur intensité polaire croît à mesure qu’on les approche l’une de l’autre, on peut rendre sensible l’action du magnétisme sur des plaques transparentes de quelques millimètres d’épaisseur,

La lumière blanche des nuées ou de la lampe O tombe d’abord sur un prisme de Nichol P'situé en avant de l’électro-aimant, et fixé en D’ au morceau de fer D'E’, Ce prisme sert donc de polariseur. La lumière, une fois polarisée, passe à travers les ouvertures des masses de fer, et traverse par conséquent la substance transparente a placée entre elles ; elle est reçue ensuite de l’autre côté de Félectro-aimant sur un second prisme de Nichol P nommé prisme oculaire , ou sur un prisme biréfringent adapté au centre d'un cercle divisé perpendiculaire à la direction des rayons lumineux, On emploie le prisme de Nichol P quand les effets à observer sont faibles, et on lui substitue le prisme biréfringent dans le cas contraire, Des

mouvements d’alidades permettent de tourner les prismes dans tous les azimuts possibles (E. Becquerel ).

L'appareil suivant, construit par M. Rhumkorf, est également commode pour faire ces expériences :

Fig. 175.

AB, CD, sont deux électro-aimants rectilignes fixés en M et en S aux deux côtés d’un bâti en fer doux MNRS. Un courant électrique, en circulant dans les deux hélices AB, CD, peut aimanter fortement les deux électro-aimants. La disposition est telle que les deux pôles B etC, situés en face Pun de l'autre, sont deux pôles contraires. Comme le bâti est en fer doux, il forme armature, et l’action magnétique des deux autres extrémités A et B se trouve détruite. Il résulte de cette disposition que l’on peut placer un corps entre les pôles contraires B et C, et qu’il sera ainsi soumis à une puissante action magnétique. Afin que l’on puisse juger de leffet optique exercé dans cette action , les fers doux sont percés longitudinalement de part en part, comme les fers doux de l’appareil représenté figure 174, et que l’un de nous a employé pour la première fois; des appendices E et F, d'un diamètre un peu moindre que celui des barreaux de fer, servent à augmenter l'intensité magnétique exercée dans un espace déterminé. Les extrémités O et 0’ sont munies de prismes de Nichol, et les autres dispositions de l'instrument sont analogues à celles qui ont été indiquées pour l'appareil précédent.

La figure 175 représente un petit barreau suspendu entre les pôles pour examiner les effets d'attraction et de répulsion; mais, quand on veut étudier l’action exercée sur les corps transparents,

onenlève le petit barreau et on place les derniers sur un support entre E et F, comme on Pa fait dans l'appareil représenté figure 174.

Après avoir placé la substance entre les surfaces polaires des fers doux d’un des deux appareils qui viennent d’être décrits, on commence par tourner le‘ prisme oculaire analyseur de façon à croiser les deux prismes de Nichol et à éteindre l’image vue au travers de la substance avant l’aimantation. Aussitôt après le passage du courant, la substance transparente est influencée, et l’image reparaît avec plus ou moins d'intensité, suivant la nature de cette substance : le courant cesse-t-il, Pimage disparaît.

Ce phénomène est une rotation du plan de polarisation. M. Faraday a trouvé que le sens de cette rotation ne dépend pas des substances, mais de la direction de l’axe magnétique, et que, lorsque le pôle australest du côté de l'observateur, elle a lieu vers là droite, tandis qu’elle à lieu vers la gauche lorsque c’est le pôle boréal. Lorsque l’on opère avec la lumière blanche, alors, au moment où les pôles magnétiques influencent la substance, l’image de l’ouverture de la chambre obscure paraît colorée en bleu blanchâtre. Si l’on tourne le prisme oculaire pour diminuer l'intensité de cette image, elle parait bleue avant le zéro, et rouge après, quel que soit le sens de la rotation.

Si l'on place l'écran de façon que le rayon de lumière polarisé le traverse perpendiculairement à Paxe des pôles de l’électro-aimant, on n’observe aucun effet. Mais si le rayon lumineux est incliné sur l'axe d’aimantation, M. Verdet a démontré que la rotation du plan de polarisation est proportionnelle au cosinus de lPangle compris entre la direction du rayon de lumière et celle de l’action magnétique.

Le phénomène se produit dans le même sens sur les différents corps transparents que l’on peut essayer, soit solides soit liquides, mais à un degré plus ou moins fort, suivant leur nature (Faraday). Les corps cristallins eux-mêmes manifestent ces phénomènes, et même ceux, comme le quartz, etc., qui ont un pouvoir rotatoire naturel ; seulement il faut faire en sorte que l’action primitive de la substance ne nuise pas à l'effet produit par le magnétisme : pour cela, s’il s’agit du quartz, on forme des plaques de cette substance par la juxtaposition de morceaux qui sont doués naturellement de propriétés rotatives contraires, et qui au commencement de l’expérience ne donnent aucune déviation du plan de polarisation ; puis on opère avec ces écrans mixtes comme avec des corps amorphes. En

tous cas, dans ces substances, les effets sont plus faibles que dans d’autres corps (E. Becquerel).

Lorsque l’on comprime ou tord les corps soumis à l’action de laimant , il y à diminution dans la rotation circulaire magnétique; comme les actions moléculaires font naître la double réfraction dans les corps, et que les substances biréfringentes offrent une action plus faible que les autres, il n’est pas étonnant que le phénomène présente moins d'intensité (Matteucci, Wertheim).

M: Faraday a observé ces effets pour la première fois avec du verre pesant (silico-borate de plomb}, qui manifeste le phénomène à un haut degré. Pour donner une idée de l'étendue de la rotation, nous dirons qu'avec un prisme de 3 ou 4 centimètres d’épaisseur et un appareil semblable aux précédents, si l’on fait usage d’un courant provenant de vingt couples de Bunsen, on peut avoir de 15 à 20 degrés de déviation du plan de polarisation.

Les substances qui manifestent la rotation au plus haut degré sont les silicates et les chlorures. D’après M. Mathiessen, la base qui donne aux verres l’action la plus énergique est l’oxyde de plomb; puis viennent les combinaisons de bismuth, d’antimoine, de zine, de mercure et l’argent. La rotation se manifeste aussi dans des verres à bases magnétiqües, mais probablement avec moins d’énergie.

L'action pour un même écran est proportionnelle à l'épaisseur de Ja substance traversée par la lumière, mais à intensité magnétique égale. Or, comme la distribution du magnétisme dans les masses de fer doux est fort compliquée, on ne peut connaître la loi suivant laquelle change la rotation quand on augmente la longueur des écrans et qu’on écarte les surfaces polaires des appareils ordinaires. M. Verdet a employé une disposition qui lui a permis de comparer l’action magnétique avec le phénomène optique : elle consiste à augmenter la dimension des faces polaires qui reçoivent l'action magnétique ; pour cela il a terminé les pôles des électro-aimants de l'appareil représenté figure 475 par des lames circulaires de fer un peu lerges,.et a formé des électro-aïmants cireulaires dont nous parlerons dans les livres suivants. On peut alors déplacer un corps dans le champ magnétique compris entre ces deux lames sans que l'action change d'intensité. Ce point établi, il est évident que l’on peut vérifier la loi de lépaisseur, en mesurant séparément l'intensité magnétique de l'appareil, puis la rotation du plan de polarisation, et les comparer l’une à l’autre. M. Verdet

a aussi vérifié, comme on devait s’y attendre, que le pouvoir rotatif développé par l’action de l’aimant sur une tranche très-mince d’un corps est proportionnel à la quantité de magnétisme développée, et en raison inverse du carré de la distance de la tranche au centre magnétique,

En opérant toujours dans les mêmes conditions et avec les mêmes épaisseurs, on peut comparer les actions produites par diverses substances. Nous allons donner dans le tableau suivant quelques déterminations faites avec des corps dont on avait déterminé préalablement le magnétisme spécifique, afin de comparer les actions attractives et répulsives aux rotations du plan de polarisation (E, Becquerel).

ROTATIONS £ SUBSTANCES. pensirés. | raPportées |MAGNÉTISMET EL ets. à l'eau spécifique.

distillée.

Verre pesant (1°" échantil.). » 4,98 (*) » Verdet.

ld, (2° échantil.). » 4,00 » id.

ÉNINDEDIANC= ete rene » 2,30 » id, Bichlorure d’étain......... » 3,22 » Bertin.

Sulfure de carbone., ,..... » 2,93 — 1,33 |E.Becquerel, Dissolution aqueuse de chlo-

rure de calcium, ....... » 1,61 — 1,16 id, Dissolution aqueuse de chlo-

rure de magnésium..... 1,3197 1,61 — 1,21 id, Dissolution de sulfate de

NMIREL erreur 1,0827 1,36 + 2,16 id Eau distillée...........,. 1,00 — 1,00 id AÏGOOÏ MESSE EVE » 0,90 — 0,85 id Dissolution aqueuse de pro- :

tochlorure de fer. ...... 695 0,95 + 91,93 id.

vorsotssrest , ! ‘

On voit que les rotations ne sont pas en rapport avec les attractions et répulsions magnétiques qui s’exercent sur les substances; mais néanmoins on reconnait que, plus le liquide est diamagnétique ou repoussé, plus la rotation est considérable. Aïnsi la polarisation circulaire magnétique est d'autant moins forte que le pouvoir magnétique de la substance est plus grand.

On a trouvé également, en comparant les effets produits à l’aide des rayons lumineux de diverses réfrangibilités, que les lois de la rotation de leurs plans de polarisation, par suite de l’action magné-

(*) Cés trois nombres ont été déduits des déterminations faites par M. Verdet par

rapport au sulfure de carbone ; pour ce dernier corps nous avons admis le nombre 2,93, trouvé par rapport à l’eau.

tique, sont sensiblement les mêmes que celles qui ont été trouvées par M. Biot pour les substances dont les molécules sont douées naturellement du pouvoir rotatif. Mais il y a cette différence entre ces derniers et ceux qui sont influencés par le magnétisme ; que, dans le premier cas, le phénomène est moléculaire, et ne change pas avec la direction du rayon lumineux à travers la substance : on trouve alors que le sens de la rotation est relatif à la position de observateur; dans le second cas, au contraire, dans la polarisation circulaire magnétique , le sens est absolu et ne dépend que de la direction de l’axe d’aimantation.

Une expérience de M. Faraday vient mettre en évidence cette différence : supposons un cristal AB de verre pesant, placé entre Fig. 176. deux pôles magnétiques P et N; ë A p soit un rayon de lumière polarisée SS’ qui ne parvient à l’observateur O qu'après avoir été ré- + fiéchi sur chaque face du cristal 1 et qui parcourt par conséquent trois fois la longueur du cristal. Si on détermine avec l’analyseur la rotation du plan de polarisation, on trouve qu’elle est triple de ce qu’elle serait si le cristal n’eût été parcouru qu'une fois par le faisceau lumineux; ainsi, dans ce cas, la lumière, en cheminant.en sens inverse, éprouve la même action, parce que l’aimantationést alors inverse, et l’effet final est proportionnel à la longueur totale du chemin parcouru dans la substance AB, placée entre les pôles des aimants. On peut done, à l’aide de cette disposition, multiplier l'effet de la rotation circulaire magnétique dans les corps amorphes. Dans la rotation naturelle du quartz il en.est autrement : sil’on construit avec une plaque de quartz, substance douée de Ja rotation naturelle, un prisme semblable, et qu’on analyse les effets produits après plusieurs réflexions, on voit qu'après un nombre impair de passages de la lumière, la rotation naturelle n’est pas plus énergique que lorsque la lumière traverse seulement une fois la substance, tandis qu'après un nombre pair de passages, l'effet est nul. Ainsi, dans ce cas, quand la lumière polarisée revient en sens inverse , l’action rotative naturelle est inverse ; car l’observateur, en se transportant pour observer Peffet produit, voit bien une action dans le même sens par rapport à lui, mais dont le sens absolu est différent par rapport à sa position première. M. Delarive s’est servi d’une méthode assez simple pour étudier

sr

les rotations produites sur les corps, et en particulier sur les cristaux biréfringents , et qui est fondée sur le fait du passage de la lumière dans deux directions opposées au travers des cristaux. Il a placé sur le pôle d’un électro-aimant un appareil de polarisation de Noremberg, qui permet, comme on le sait, de faire passer la lumière successivement dans les deux sens au travers d'une plaque transparente posée sur la glace. Alors ce double passage détruit la rotation naturelle, tandis qu’il double la rotation magnétique.

Dans les éxpériences de ce genre, lorsqu’on fait passer le courant dans le fil de l’électro-aimant, et qu’un corps transparent est influencé, l’image produite par la rotation du plan de polarisation n’acquiert pas immédiatement toute sa vivacité, mais elle augmente graduellement d'intensité. Quand on détruit le courant, l’image disparaît tout à coup. Il est possible que l’accroissement graduel de l’image soit dù au temps que le cylindre de fer intérieur met à acquérir son maximum d’aimantation, et que plus le magnétisme devient intense, plus la lumière augmente. Mais si l’aimantation n’acquiert pas immédiatement son maximum d'intensité, elle ne doit pas

non plus le perdre tout à coup, et le temps nécessaire pour revenir

au zéro quand on interrompt le courant doit être le même que celui qui s'écoule entre le moment où on établit le courant et l'instant du maximum. Ainsi on devrait voir l’image revenir graduellement au-zéro, de même qu'elle était graduellement devenue visible ; comme il n’en est rien, on peut supposer peut-être que le développement successif du magnétisme n’est pas la seule cause qui produise le phénomène, et que leffet est dù à l’action exercée par le magnétisme sur les molécules du corps, et provient de ce que cé dérnier met un certain temps pour acquérir ce nouvel état d’équilibré; quand la force cesse d’agir, l’équilibre est détruit aussitôt.

Cette action remarquable met en évidence, d’une autre manière que par les mouvements d’attraction et de répulsion, l’action exercée par le magnétisme sur tous les corps. M. Faraday aväit pensé que l'effet était dû à l’action exercée de la part du magnétisme sur le rayon lumineux lui-même ; mais alors on aurait observé une action dans les gaz et dans le vide, ce qui n’a pas lieu. La présence de particules matérielles placées sur la route du rayon lumineux est indispensable, et même, comme on l’a vu, la rotation dépend tellement de la nature des substances qu’elle peut varier au moins de 4 à 10, suivant le corps mis en expérience. Ainsi on ne peut

attribuer ces effets qu’à un changement moléculaire dans l’état du corps, changement, qui doit être symétrique tout autour de la direction de la ligne d’aimantation et persister tant que l’aimantation dure, ou bien à une influence exercée de la part du magnétisme sur un milieu éthéré qui pénètre les différents corps.