X. lu lieu d'élre terminés par des pointes, les pôles de

K^v.'i»- aimant présentent des surfaces planes un peu éten- !.- > iiuc U'squelles est suspcmlu le cristal, celui-ci, étant eu- . »•. ùiviu plonuê dans le champ des forces magnétiques, se di- ■^. , ii»ivs Faolion exercée sur son axe, lors même qu'il est

> ,^i.'iOi'lu' des surfaces polaires.

v«,.> vfcii: manière d'explii[uer ces phénomènes, Faction de

,.;.s.-. >4 loujouw exercée sur les particules, et elle est, sui- ,,., u. iaiure. majiinétique et attractive, ou diamagnélique

ACT105 DU UAGÏCÉTISME SCB TOtS LES GORTS. 517

Si répulsiye. La seule différence qui existe à cet égard entre les ^taux et les autres corps, c*est que, par le fait de leur structure non homogène, les cristaux présentent naturellement certaines directions suivant lesquelles Faction, soit magnétique, mil diamagnétique, est plus énergique que suivant les autres, i cause du rapprochement plus grand des particules qui a lieu soivaDt ces mêmes directions, phénomène tout à fait analogue i eelui de la dilatation par la chaleur, qui, dans un cristal de ^aùl calcaire, par exemple, s*opère plus fortement, d*aprcs Mitseherlich, dans la direction de Taxe optique, parce que les particules, plus rapprochées suivant cette direction que suivant les autres, se repoussent avec plus d'énergie pour une même élévation de la température.

La théorie que nous venons d*exposer est appuyée sur des laits très-nombreux observés et analysés avec beaucoup de soi par HM. Tyndall et Rnoblauch ; nous nous contenterons d*en exposer quelques-uns en choisissant les plus saillants. D*abord, pour montrer Tinfluence de la structure par la direction qu'affecte entre les pôles de Télectro-aimant une substance quelconque, il sufQt de tailler des morceaux de gutta-pcrcha que la fabrication a rendue fibreuse, de façon que les fibres soient dans le sens de la plus grande longueur ou dans un sons perpendiculaire à cette plus grande longueur, pour les voir se diriger axialement ou équatorialement. L'ivoire, que sa structure dentaire rend naturellement fibreux, peut aussi, suivant la manière dont il est taillé, se diriger axialement , bien que diamagnétique. On peut imiter ainsi, avec la gutta-percha et avcïc Fivoire, pres(}ue toutes les expériences qu'on fait avec les deux classes de cristaux positifs et négatifs.

Cette influence de la structure devient évidente dans les phii^ nomènes magnéto-cristallins eux-mêmes, quand, au lieu de m* borner à quelques espèces, on étend les obstïrvatioiis Ktir nn très-grand nombre de cristaux, et en ayant soin» en ouln*, de les laver et de prendre toutes les pnVautions possibles pour enlever de leur surface les plus légères traces d'impunîté dont la présence suffit pour donner lieu à de graves erreurs. On trouve, par exemple, qu*uu cristal de spath caUrnire v\ un rris-

518 MAGNÉTISME ET ÉLEGTRlVDTNAMIQUE.

tal de carbonate de fer, qui ont exactement la même forme crislalline, se dirigent cependant, le premier étant diamagnétique, de façon que son axe optique soit situé équatoHalement, le second éfeatat magnétique, de façon que son axe soit sitné axialement. Il suffit même que, dans le cristal de spath calcaire, une partie de la chaux soit remplacée par un oxfde de fer, comme dans la dolomite, sans que la forme cristalUne change, pour que l'axe optique se trouve dirigé axialement d'équatorialement qu'il rétait auparavant. Le sulfate de magnésie et le sulfate de zinc ont exactement la même forme cristalline, et toutes deux sont diamagnétiques; ils se placent de façon que leur axe soit dirigé équatoriâlement, tandis qu'un cristal de sulfate de nikel, (jui a la même forme que les deux autres, a son axe dirigé axialement, lors même qu*il est beaucoup plus étroit dans le sens de l'axe que dans tous les autres. Il résulte donc de là que ce n'est pas la forme cristalline, mais bien la nature chimique du cristal qui est la cause influente.

Un très-grand nombre d'autres cristaux font également exception à la loi de Plucker : ainsi, dans le spore, qui est un cristal négatif, le plan de l'axe se dirige axialement; la topaze, qui est un cristal négatif, se place axialement et non équatoriâlement, si on a soin de les dépouiller de toutes les impuretés dont sa surface est ordinairement recouverte, en la faL<anl bouillir dans l'acide mnriaticjue, et en la frottant ensuite avec du sable blanc très-fin.

En résumé^ parmi les cristaux qui n'obéissent pas à la loid»' Plucker, nous pouvons citer dans les cristaux positifs à un axe, le quartz, dans les positifs à deux axes, le spath pesant, hrélestino et le ferro-cyanure de potassium; parmi les cristaux négatifs à un axe, le carbonate de chaux et de fer et un très-grand nombre d'autres ; parmi les cristaux négatifs à deux axes, latlicliroite, le sucre, le sulfate de zinc et le sulfate de magnésie. Il y a par contre un certain nombre de cristaux, tels que le spath calcaire, la tourmaline, le béryl, l'arragonite, qui rentrent dan? la loi; ce sont précisément ceux sur lesquels les observations de M. Plucker avaient principah^ment porté; mais le nombre As cxce])tions est trop considérable pour que la loi puisse sutei^-

ter, tandis que tous les faits sont d'accord avec le principe qui les fait dépendre de la non-uniformité de la constitution moléculaire dans toutes les directions. Au reste, M. Plucker, dans un travail subséquent, fait en commun avec M. Béer, a reconnu lui-même que la loi qu'il avait d'abord cru être générale présente un grand nombre d'exceptions.

Il est facile de montrer comment il suffit d'une direction telle que l'axe, suivant laquelle les particules sont plus rapprochées, pour déterminer la position de toute la masse. Un petit gâteau circulaire, soit disque, fait d'un mélange de farine et de fine limaille de fer, se place naturellement axialement entre les pôles de l'aimant. Si nous le transperçons par un petit fragment de fil de fer passant par son centre, le disque se place équatorialement, quoique magnétique, en vertu de la tendance qu'a le fil de fer à se placer lui-même axialement; mais la répulsion D*est qu'apparente. Si l'on remplace la limaille de fer par de la poudre de^ bismuth, et le fer par un fragment de bismuth, le phénomène inverse a lieu : le disque, quoique diamagnétique, se place axialement par l'effet de la tendance du fragmeat de bismuth à se placer lui-même équatorialement, et l'attraction n'est non plus qu'apparente. On peut même imiter artiuciellement l'arrangement naturel des particules que suppose cette manière d'expliquer les phénomènes. De la poudre fine de bismuth peut, en étant liée avec de l'eau gommée, être amenée à former un cylindre qui, suspendu entre les pôles magnétiques, se dirige équatorialement; mais si l'on presse très-fortement cette espèce de pâte entre deux morceaux de carton, on en fait une plaque mince qui se dirige axialement avec beaucoup de force, quoique sa longueur soit plus de dix fois son épaisseur. Dans les mêmes conditions, une pâte de carbonate de fer et d'eau gommée se conduit précisément d'une manière inverse. La cause de ce double phénomène est évidente : la ligne suivant laquelle le contact des particules est le plus intime est, dans chacun des deux cas, perpendiculaire à la surface des plaques, conséquence de la pression que les particules ont supportée dans cette direction; et cette ligne perpendiculaire prend une position équatorialc ou axiale, suivant que la sub-

stance de la plaque est diamagnétique ou magnétique. Ce qu'on obtient ici artificiellement doit avoir lieu naturellement dans les cas tels que ceux que présentent les cristaux où la masse n'est pas parfaitement homogène, et où, par conséquent, 3 existe une certaine direction suivant laquelle Taction des forces s'exerce d'une manière plus favorable que dans d'autres. Celte direction peut être appelée ligne de polarité élective; elle est axiale dans les corps magnétiques, équatoriale dans les diamagnétiques.

Ce n'est pas tant au fond la direction des axes que ceUe des plans de clivage qui influe sur la position que prend le cristal entre les pôles de l'électro-aimant; position qui doit être telle que les plans de clivage prennent la direction équatoriale dans les substances diamagnétiques, et la direction axiale dans les magnétiques. Dans les exemples que nous avons déjà cités, tels que le sulfate de zinc qui est diamagnétique, et le sulfate de nickel qui est magnétique, l'influence des plans de clivage se confond avec celle des axes, vu que la position de ces plans est dans chacun des cristaux la même, c'est-à-dire axiale par rapport à l'axe. Mais il y a d'autres cas dans lesquels cette position n'étant plus la même, on peut constater que c'est la direction du plan qui est la cause influente. Deux cubes de même dimension, l'un de béryl, l'autre taillé dans un prisme de scapolithe, cristaux tous deux magnétiques, se dirigent, le premier de façon que son axe soit situé équatorialement, le second de façon qu'il soit situé axialement : cela vient de ce que les plans de clivage sont perpendiculaires à l'axe dans le béryl, tandis qu'ils lui sont parallèles dans la scapolithe ; on voit que dans les deux cas également, les plans de clivage se dirigent axialement comme avec le sulfate de nickel. D'autre part, deux cubes, l'un de salpêtre, l'autre de topaze, cristaux tous deux diamagnétiques, se placent, le premier avec son axe dirigé équatorialement, le second avec son axe dirigé axialement; ce qui tieut à ce que les plans de clivage sont parallèles à Taxe dans le salpêtre et perpendiculaires à l'axe dans la topaze : mais il en résulte que dans les deux cas également, les plans de clivage sont dirigés équatorialement comme avec le sulfate de zinc et le sulfate de

magnésie. On peut assez bien se rendre compte de cette in- Buence des plans de clivage en se rappelant que les cristaux peuvent être considérés comme formés de couches moléculaires irès-minces, juxtaposées et adhérentes par Teffci de la cohésion, sans cependant être en contact absolu les unes avec les autres. Les espaces vides qu'on suppose, dans la théorie corpusculaire, séparer les particules les unes des autres, se trouvent dans les cristaux séparer les couches parallèles dont Tensemble constitue le cristal. Dès lors rien n*est plus naturel que les couches prennent une direction axiale, si elles sont magnétiques, et une direction équatoriale, si elles sont diamagnétiques. Il est même facile de prouver directement par l'expérience qu'il en doit être ainsi en imitant artificiellement cette structure des cristaux.

On découpe, dans une feuille de papier à décaper, soit d'ém^ri , plusieurs bandes d'un pouce de longueur et d'un quart de pouce de largeur; on les superpose les unes aux autres, en les faisant adhérer, au moyen de la gomme, de manière à former un parallélipipède, qui représente un cristal magnétique dans lequel les plans de clivage sont parallèles à l'axe : la couche d'émeri représente la lame cristalline magnétique, et le papier l'espace videqui sépare les lames con tiguës. Ce parallélipipède prend immédiatement entre les pôles la direction axiale. Mais si l'on forme un second parallélipipède, également d'un pouce de longueur, par la juxta-position de bandes carrées, dont la surface est égale à celle d'une section transversale du premier, on a le mo-. dèle d'un cristal magnétique comme le premier, mais dont les plans de clivage sont perpendiculaires à l'axe; aussi, quoique sa longueur soit quadruple de sa largeur, se place-t-il immédiatement dans la position équatoriale comme s'il était repoussé par les deux pûles, mais de façon que les couches dont il est formé soient dirigées axialement. Les couches sont dans les deux cas verticales; seulement, dans le premier cas, elles sont parallèles à la plus grande longueur, et dans le second elles lui sont perpendiculaires : ces deux modèles représentent, le premier la scapolithe, le second le béryl. En recouvrant le papier d'une couche de bismuth, à la place de la couche d'émeri,

522 BIAGN&TISME ET ÉLEGTRiD-DTNÂMIQUE.

on peut construire également deux modèles, dont le premier se conduit comme le hitrè, et le second comme le topaze.

M. Rieù, qui s'est beaucoup occupé des propriétés magnétiques et diamagdétiques des coi-ps dans leur rapport avec leur constitution moléculaire, avait déjà obtenu des résultats analogues à ceux de MM. Tyndàll et Knoblauch. Voici, en particulier, deux expériences riemarquables de cet ingénieux observateur. La première corisisie à construire un prisme à base rectangulaire par la juxta-position de rectangles égaux découpés dans une feuille de carton mince, disposés verticalement dans une direction parallèle à la longueur du prisme, et serrés fortement les uns contre les autres à Taide d*étroits rubans de soie. Ce prisme, suspendu délicatement au moyen d'iin fil de soie sans torsion, se dirige dans le méridien magnétique comme une aiguille aimantée; il a 3 centimètres de hauteur, 13 à 14 de longueur, et 7 de largeur. La seconde expérience est faite au moyen d*un prisme exactement semblable au précédent pour les dimensions, mais construit de manière que lés rectangles de carton, toujours disposes verticalement, soient perpendiculaires à la longueur de la base; ce prisme, suspendu de la même manière, se dirige de façon que sa plus grande largeur soit perpendiculaire et non parallèle au méridien magnétique , et que par conséquent, dans cette seconde expérience comme dans la première, les plans des couches de carton soient dirigées du sud au nord. L'effet observe est évidemment dû à l'aimantation opérée par le magnétisme du globe terrestre sur les couches de carton, substance qui est magnétique à cause de la petite quantité de fer qu'elle prend dans son mode de fabrication, ce que démontre du reste l'action qu'exerce sur elle l'électro-aimant. Mais il est bien remarquable que la disposition imaginée par M. Rieu puisse rendre sensible l'action directrice du globe terrestre sur un corps doué d'un magnétisme si faible, et c'est une preuve de plus à ajouter à celles de MM. Tyndall et Knoblauch, en faveur de Tcxplication qu'ils donnent des propriétés magnétiques et diamagnétiques des cristaux.

Lorsque les cristaux présentent plusieurs plans de clivage, ou doit substituer à la notion de lames minces, celle de petits

prismes, même de petits cubes, s'il y a trois plans perpendiculaires. Dans ce dernier cas , qui est celui que présente éfatre autres le sel gemme, la force directrice est nulle, les clivages s'tinnulant les uns les autres. Le quartz , comme le verre ordinaire, ne possède qu'une puissance directrice à peine sensible; ce qui tient à ce qu'il n'existe chez l'un et chez l'autre que des traces de clivage. Si au lieu de présenter des plans de clivage, un cristal a une structure fibreuse , sa force agit dans le sens des fibres. En un mot, tout ce qui affecte la structure moléculaire doit affecter d'une manière correspondante la ligne de polarité élective. Si la structure disparaît , sa puissance directrice disparaît aussi, comme cela a lieu suivant l'observation de Faraday, quand on élève jusqu'au point de fusion la température des cristaux de bismuth et d'antimoine.

Enfin, pour montrer que la propriété de Taxe optique ne tient point à sa qualité d'axe , mais à ce qu'il représente la direction suivant laquelle les particules sont le plus rapprochées les unes des autres, on choisit un cristal de spath calcaire bien pur, on le réduit en une poudre fine qu'on dissout dans de l'acide muriatique ; puis avec le carbonate d'ammoniaque, on obtient un précipité qui a exactement la même composition chimique que le cristal. Au moyen d'eau gommée, on lie les paiaicules du précipité et on lui donne la forme qu'avait primitivemetit le cristal, en ayant soin de comprimer fortement la masse, de façon que sa ligne de plus grande compression coïncide avec la direction qu'avait l'axe optique dans le cristal luimême. Cette masse ainsi arrangée se comporte exactement, sous l'action de l'aimant, comme se comportait le cristal avant d'avoir été réduit en poudre ; il n'est pourtant pas possible que la force émanée de l'axe optique ait pu survivre à la trituration, à la dissolution et à la précipitation qu'a successivement éprouvées le spath calcaire.

Ainsi nous devons considérer les propriétés spéciales que présentent les cristaux, quant à l'action que les aimants exercent sur eux, non comme une exception aux lois générales du magnétisme et du diamagnétisme , mais comme une conséquence du mode particulier de groupement de leurs particules.

qui est également la cause de Tinégale dilatibilité, et de Tinégale conductibilité pour la chaleur et pour Télectricité, suivant différentes directions, que présentent les substances cristallines; et auquel est due probablement aussi, par Tinfluence qui en résulte sur Tétat de Téther dans leur intérieur, Taction particulière qu'elles exercent sur la lumière.

De nouvelles recherches de M. Tyndall ont encore confirmé les résultats généraux que nous venons de rapporter. En plaçant les substances soumises à Ts^ction de Télectro-aimant aux extrémités dun levier horizontal délicatement suspendu, ce physicien a pu étudier Faction répulsive ou attractive des pôles magnétiques sur des cristaux dont Taxe était tantôt parallèle, tantôt perpendiculaire à la ligne axiale de Télectro-aimant. Il a constamment trouvé que la répulsion comme l'attraction étaient plus fortes dans le premier cas que dans le second ; ainsi avec un cube de bismuth la répulsion, quand le plan principal de clivage est parallèle à Taxe» est à la répulsion, quand ce plan est perpendiculaire à Taxe, dans le rapport de 15 à 11 environ. M. Tyndall a encore réussi à imprimer aux substances solides, par une forte pression, sans avoir besoin de les réduire en poudre, un élat moléculaire qui les fait placer entre les pôles de Télectro-aimant dans une direction dépendante du sens de la pression qui a été exercée sur elles.

M. Matteucci a obtenu les mêmes effets de la compression aussi bien sur le soufre et sur Tacide stéarique que sur le bismuth. Les pièces soumises à la compression étaient placées entre les deux mâchoires en verre d'une pince, de façon que tous les points de leurs deux surfaces fussent également comprimés; elles étaient ensuite lavées dans l'acide hydrochlorique pour les dépouiller de toute impureté; on leur avait donné la forme de cubes; et ces cubes, suspendus de façon que la ligne de compression fût horizontale, se dirigeaient constamment entre les pôles de l'électro-ainiant, de manière que cette ligne fût perpendiculaire à la ligne polaire. En découpant dans un cube de 10'"'" de côté qui a été fortement comprimé, des aiguilles prismatiques dans des sens différents , on les voit se diriger équatorialement et axialcment suivant que la ligne de compres-

ACTION DU MAGNÉTtSME SUR TOrS LES CORPS. 325

sioïi est parallèle ou perpendicalaire à leur axe, ce qui dépend de la manière dont olles ont été découpées. Si c*est sur des masgeê de bignuilh crislâllisé que les aiguilles prismatiques sont découpées, on observe des différences très-prononcées entre elles, suivant que leurs faces de clivage, toujours parallèles à leur longueur, sont horizontales ou verticales. Ainsi, trois aiguilles de même longueur (18"^™ 1/2), mais de poids diflërenls depuis 1*', 120 jusquàS^'j 1;>0, suspendues entre des surfaces polaires éloignées de 35°*" ont toujours fait le même nombre d'oscillations dans un temps sensiblement pluâ court quand les faces de clivage étaient verticales que quand elles étaient borizùutales ; celle de %*% 150 faisait 20 oscillations en 52" dans le premier cas et en 130" dans le second. Si les extrémités polaires sont allongées en pointe, les différences sont moindres. Lorsque les plans de clivage sont perpendiculaires à Taxe, Taiguille se dirige axialenjent entre les pôles, à moins qne les extrémités polaires n en soient trés-rapprochées, dans lequel cas elle est repoussée vers la ligne équatoriale,

M* Matteucci a réussi à imiter tous les efî'els du bismuth

eristallisé en formant das cubes et des aiguilles» au moyen de

îles lames très-minces de bismuth obtenues en faisant tom-

d*une certaine hauteur sur un plan de marbre du bismuth

liquide à petites gouttes; c'est une preuve de plus que les plans

de clivage fonctionnent comme des lamas séparées. Toutefois,

'M.Mattêucci croit difficile d*expliquer tous les phénomènes ma-

gnéto*cristalUns par la théorie de MM. Tyndall et Knoblauch;

il ne voit pas à quoi tiendrait dans cette théorie la diderence

très-grande de la force répulsive qui fait osciller une aiguille

de bismuth dont les plans de clivage sont parallèles à son axe,

* snivant que ces plans sont verticaux ou hûriKontaux, Il trouve

légalemeDt peu conciliable avec cette théorie Texpérience sui-

rvante ilans laquelle ^ ayant suspendu entre les pôles de Télectro-

aimant une aiguille de sulfate de cbaux aux extrémités de la-

I quelle sont fixés deux cubes de bismuth, il vit raiguille élre

loujoui's repoussée dans la ligne équatoriale quand les faces de

clivage étaient ou horizontales ou parallèles à sa longueur, et

u contraire se précipiter sur la ligne des pôles, quand les faces

526 MAGNÉTISME ET ÉLEGTRO-DTNAMIQUB.

de clivage étaient perpendiculaires à la longueur de Taiguille. Les faces polaires dans ce cas étaient carrées et distantes de 30 millim. Cette expérience ne nous parait pas, autant qu'à M. Matteucci, contraire aux idées théoriques de M. Tyndtdl; en effet les deux cubes de bismuth, quand Taiguille de sulfate de chaux se place axialement, ont leurs plans de clivage perpendiculaires à cette ligne comme cela doit être; il est vrai qu ils semblent être atr tirés par les pôles magnétiques, tandis que le bismuth naturellement diamagnétique, doit en être repoussé ; mais si TaiguiUe qui porte les deux cubes se plaçait équatorialement, alors les plans de clivage seraient parallèles à la ligne axiale, ce qui serait coik' traire à la théorie. Il y a donc là opposition entre deux teor dances contraires, et si c'est l'influence du plan de clivage qui l'emporte, cela tient à la grandeur du champ magnétique, due elle-même à l'étendue des surfaces polaires et à leur distance.

Quant à l'influence qu'exerce sur la puissance diamagnétiqne d'un cristal de bismuth la disposition horizontale ou verticale de ses plans de clivage, elle tient très-probablement à un effet d'induction. M. Matteucci a effectivement fait la remarque très-curieuse que de deux cubes parfaitement égaux de bismuth cristallisé soumis à l'action d'un électro-aimant tournant, celui dont les plans de clivage sont verticaux et perpendiculaires aux plans des courants de l'électro-aimant est entraîné avec beaucoup plus de force que celui dont les plans de clivage sont horizontaux ; en tout cas, les masses de bismuth amorphes éprouvent une action plus considérable que celles qui sont cnstalUsées. La différence est encore plus sensible quand au lieu de cubes de bismuth cristallisé, on prend deux cubes formés de lames de cuivre très-minces, isolées entre elles par une couche de vernis. Celui des cubes dont les lames sont verticales prend un mouvement très-rapide de rotation sous l'influence d'un élcclro-aimant tournant au-dessus duquel il est suspendu, tandis que celui dont les lames sont horizontales ne ressent pas l'action de Télcctro-aimant. 11 parait que dans la première disposition, les courants induits peuvent se développer librement et circuler dans cliaque lame, ce qui n'a pas lieu dans le second mode d'arrangement^ où les courants

ACTION DU llAGI«ÉTISlf£ SUB TOUS LES COBPS. 527

induits n'ont pas pour acliever leur circuit un conducteur en dehors de l'influence inductrice.

Les expériences de M. Matteucci montrent , comme Faraday Favait déjà remarqué, la part importante que l'induction peut avoir quand on étudie Faction de Taimant sur les corps conducteurs. Ce rôle peut même se manifester dans des cas où , [l*avance, on ne Taurait pas cru possible. En voici des exemples curieux que nous devons encore à M. Matteucci. Ayant obtenu lu cuivre, de Targcnt et du bismuth à un état de division exr rême, en décomposant avec le courant d*une pile très-forte les solutions très-pures de ces métaux, il s'assura d'abord, en plaçant ces poudres métalliques dans des tuyaux de paille ou le plume, qu'elles étaient très-fortement diamagnétiques; puis lI en fit des mélanges homogènes en les mêlant rapidemeut ivec de la colophane fondue. Ces mélanges étaient diamagnétiques et parfaitement isolants, ainsi qu'on pouvait s'en assurer en les mettant avec un galvanomètre sensible dans le circuit d'une forte pile. Cependant, des sphères de 1^ millimètres de diamètre, formées de ces mélanges de résine et de poudres métalliques, suspendues par un fil do cocon à une très-petite hauteur au-dessus des pôles d'un électro-aimant mis en rotation, tournaient dans le môme sens que cet électro-aimant en accomplissant ainsi plusieurs révolutions. Cet effet ne pouvait être dû au diamagnétisme des mélanges, puisque le phosphore et l'acide stéarique, qui ont un pouvoir diamagnétique beaucoup plus fort, n'acquièrent pas sous l'actiou du même électroaimant le magnétisme de rotation. D'un autre côté, il était difr Bcile d'attribuer cette rotation à des courants induits semblables à ceux qui sont développés dans des masses métalliques continues, car les particules dont ces poudres sont composées ont moins de j^ de millimètre de diamètre. Cependant c'est bien dans l'induction qu'il faut chercher l'explication de ces phénomènes; et la preuve, c'est que les mélanges formés avec les poudres d'argent et de cuivre les manifestent avec plus d'intensité que ceux qui contiennent le bismuth divisé, métal moins bon conducteur; les poudi*es faites avec les oxydes de ces mêmes métaux, qui ne sont pas conducteurs, ne produisent

528 llÀGIfiTISME ET ÉLECTRO-DYNAMIQUE.

aucun effet. Il est donc probable qu'il s'opère dans les particules une induction moléculaire, qui donne naissance à un courant moléculaire quand la particule est isolée , et à un courant induit fini quand plusieurs particules sont agglomérées de manière à former une masse continue. Nous trouyerions donc là une confirmation remarquable de la théorie de l'induction que nous avons donnée dans le chapitre Y, p. 445.

Il résulte de ce que nous venons de voir que, si la structure et surtout l'état cristallin modifient d'une manière remarquable les propriétés magnétiques et diamagnétiques des corps, leur état de division plus ou moins grand n'eierce, à cet égard» aucune influence. Il n'en est pas de même de la température, qui diminue notablement les propriétés diamagnétiques de certaines substances, et en particulier du bismuth. Cependant quand le bismuth est cristallisé, son pouvoir magnéto-électrique, qu'il doit à son état cristallin, ne disparaît qu'au moment de sa fusion, ainsi que Plucker et Faraday l'avaient déjà remarqué. Une expérience élégante de H. Matteucci montre qu'il en est de même du pouvoir diamagnétique du bismuth amorphe. Une petite cuiller en chaux caustique, sur la surface de laquelle on a passé un papier teint de colcothar pour la rendre légèrement magnétique, est fixée à l'extrémité d'une mince tige de bois suspendue horizontalement entre les pôles d'un électro-aimant et est attirée par eux. On la remplit de bismuth pur, et aussitôt elle est vivement repoussée. En chauffant la cuiller avec une lampe à alcool , on la voit s'attacher au pôle de l'aimant et s'y fixer dès que le bismuth est fondu; mais au moment où, par l'effet du refroidissement, une petite croûte solide apparaît sur la surface du bismuth, la répulsion recommence immédiatement. Cependant les expériences de Plucker démontrent que la fusion, quoique diminuant notablement le diamagnélisme du bismuth, ne le fait pas complètement disparaître, et il est probable que, dans la manière d'opérer de M. Matteucci, il est trop faible pour pouvoir être sensible; peut-être du reste ne se manifeste-t-il que par un changement de forme déterminé dans le bismuth liquide que contient la cuiller de chaux, ainsi que cela a lieu dans les expé-

^ sur le diamagnétisme des liquides^ que nous avons rtées dans le § 3. M. Matteucci s'est encore assuré , au a de ce même appareil, en plaçant un globule de fer dans lier de chaux , que le fer fondu était encore attiré par mt; sa force magnétique ne serait que les 15 millionièmes qu elle est quand le cristal est solide à la température aire.

lis nous sommes beaucoup occupés, dans ce §, de Tin- ;e de l'état moléculaire, soit physique des corps, sur les )mènes magnétiques ou diamagnétiques qu'ils présentent, devrions aussi étudier Tinfluence de leur composition [que, mais cette étude ne nous conduirait qu'à des faits , où aucune loi ne saurait jusqu'à présent être découverte, semble cependant que la puissance magnétique si conible de Voxygène devrait exercer une influence importante les composés où entre cet élément. Il en est ainsi dans [ues cas et non dans d'autres. L'oxyde de cuivre est maque; le bioxyde d'argent, qu'on obtient avec la pile, au positif, en décomposant le nitrate d'argent, l'est aussi; e antimonique, également; tandis que l'acide antimonieux, tle d'argent et l'oxydule de cuivre sont diamagnétiques. ésultats qu'a obtenus M. Matteucci sembleraient démon- 'influence de la proportion plus ou moins granded'oxygène. autre côté, du cuivre fortement chauffé dans du chlore est létique, tandis que le cyanure jaune de fer est diamagné- , soit à l'état cristallin , soit en poudre, après avoir perdu au de cristallisation. Ces deux derniers exemples semblent ver d'une manière bien forte l'indépendance possible du oir magnétique ou diamagnétique d'une combinaison de de ses éléments.

JLetloii lar 1» lamlère polarisée des corps transparents sonmls à l'Inlnenee nuiir^^tl^ne.

>us arrivons ici à la découverte importante par laquelle day a préludé à ses recherches sur le diamagnétisme, qui )nt assez indépendantes pour que nous ayons pu, sans in-

530 MAGNÉTISME ET ÉLECTBO-BTIfÂMIQUS.

conTénient , les exposer les premières , ainsi que nous y portait renclialnement naturel des faits.

On sait qu'un rayon de lumière peut être polarisé de plusieurs manières, ou par réflexion» sous un certain angle qui varie selon la nature de la surface réfléchissante; ou par son passage à travers une suite de lames transparentes; pu encore en étant transmis à travers un cristal doué de la double réfraction. Dans ce dernier cas , on a deux rayons polarisés au Ueu d'un; le rayon qui a éprouvé la réfraction ordinaire est polarisé, comme U l'aurait été par une surface de verre réfléchissante dont le plan d'incidence sevàix parallèle à la section principale du cristal , et le rayon qui a éprouvé la réfraction extraordinaire, comme il Taurait été par cette même suiface réfléchissante , mais avec un plan d'incidence perpendiculaire à la section principale du cristal. Dans les expériences dont nous allons parler, on s'est servi pour plus de commodité de ce dernier mode pour polariser la lumière ; mais au lieu d'employer un cristal quelconque de spath calcaire» on choisit un rhomboïde de deux centimètres et demi de longueur sur dix millimètres de largeur et d'épaisseur environ, qu'on coupe en deux parties par un plan passant par les diagonales parallèles de deux des longues faces, et dont on réunit ensuite les deux fragments par du baume de Canada dans la position qu'ils avaient d'abord. On fait passer le rayon à travers ce rhomboïde, ainsi préparé dans le sens de sa longueur, et au lieu d'avoir deux rayons émergents, ou n'en a qu'un, celui qui éprouve la réfraction extraordinaire ; l'autre, l'ordinaire, en rencontrant la couche de baume de Canada, se trouve, par l'efiet du grand pouvoir réfringent de cette substance, réfléchi intérieurement, et ne peut par conséquent sortir du rhomboïde ; celte différence entre le sort des deux rayons résulte de ce que l'ordinaire ayant dans le spath calcaire un indice de réfraction plus grand que l'extraordinaire, il éprouve plus facilement la réfraction totale. Un prisme de Nicol, c'est ahisi qu'on noumic, du nom de son inventeur, le rhomboïde de spath calcaire arrangé comme nous venons de l'indiquer, présente un moyen très-commode d'avoir un rayon de lumière polarisé. Lorsqu'on reçoit le rayon qui ea sort sur

un second prisme semblable, de manière qu*il le traverse aussi dans le sens de sa longueur^ on observe, conformément aux lois de la polarisation, les phénomènes suivants. Si les plans des sections principales des deux prismes sont parallèles, le rayon ressort du second prisme avec toute son intensité primitive; si les deux plans sont perpendiculaires, le rayon est com« plétement éteint. On peut obtenir le même résultat en employant, au lieu de deux prismes de Nicol, deux tourmalines taillées. Tune parallèlement, Tautre perpendiculairement à Taxe optique ; car elles ont alors la singulière propriété d*ab' sorber, Tune le rayon ordinaire, laulre le rayon extraordi-* naire ; de sorte que chacune ne laisse sortir qu*un rayon au lieu de deux, quoique douées de la double réfraction. Aussi, quand on les combine de façon que les plans de leur section principale soient parallèles, le rayon qui a traversé la première est éteint par son passage à travers la seconde ; mais si les deux plans sont perpendiculaires, il y a transmission de la lumière. La combinaison des deux tourmalines, comme celle des deux prismes de Nicol, présente donc le phénomène d^une di)scurité totale produite par la superposition, suivant un certain mode, de deux corps transparents. Mais on préfère généralement, pour ce genre d^observations, l'emploi des deux prismes de Kicol à celui des deux tourmalines , à cause de leur plus grande transparence, car les tourmalines sont toujours plus ou moins colorées, et par conséquent moins translucides que les cristaux de spath calcaire. On nomme analyseur le prisme ou le cristal quelconque sur lequel on reçoit la lumière polarisée, et qui sert à déterminer si, en effet, cette lumière est polarisée, dans quelle proportion elle est polarisée si elle ne l'est pas totalement, et quelle est enfin la direction de son plan de polarisation. On nomme polanseur le prisme ou le cristal qui a polarisé la lumière en la transmettant.

Je suppose maintenant qu'on ail deux prismes de Nicol, placés à une certaine distance Tun de Vautre, sur une même ligne horizontale, et qu'on regarde à travers ces deux prismes la lumièri des nuées, ou mieux encore celle d'une lampe : on peut, d'après ce que nous venons de voir, en tournant le prisme

532 MAGNÉTISME ET ÉLEGTRO-DTTIAHIQUE.

contre lequel l'œil est appliqué, c'est-à-dire le prisme analyseur, lui donner une position telle, que la lumière soit complètement éteinte. Si Ton place entre les deux prismes de Kicol une pièce de verre longue de 4 à 5 centimètres^ et large et épaisse de 1 centimètre environ, disposée de façon que le rayon polarisé la traverse dans le sens de sa longueur, rien n'est changé au résultat de l'expérience ; mais si ce prisn^e de verre interposé se trouve placé sur la ligne axiale qui joint les deux pôles d'un électro-aimant^ et de façon que ces deux pôles soient très-rapprochés de ses extrémités, tout en laissant passer le rayon de lumière au-dessus d'eux, alors le phénomène est tout à fait modifié. Je suppose les prismes de Nicol disposés de façon que le rayon polarisé soit éteint ; par le seul fait que Vélectroaimant est aimanté» la lumière reparaît ; elle disparaît de nouveau au moment où le courant électrique cesse de circuler autour de l'électro-aimant. Quand le rayon reparaît sous l'influence magnétique, il suffit, pour le faire disparaître de nouveau, de tourner l'un des prismes, par exemple l'analyseur, d'un certain angle, à gauche ou à droite, selon que c*est le pôle nord ou le pôle sud de l'électro-aimant, qui est d'un côté ou de l'autre. Mais si dans cette nouvelle position du prisme de Nicol, on fait cesser l'état magnétique de l'électro-aimant, sans rien changer du reste à la disposition de toutes les parties de l'appareil, le rayon se montre de nouveau.

Cette expérience met en évidence ce fait important, c'est que le passage d'un rayon polarisé à travers un prisme de verre interposé entre des pôles magnétiques contraires change son plan de polarisation, et fait tourner ce plan d'un certain angle qu'on détermine en mesurant l'angle dont il faut tourner le prisme analyseur pour éteindre de nouveau le rayon, c'est-àdire pour ramener de nouveau les deux plans de polarisation à être perpendiculaires Tun à l'autre. Pour mesurer cet angle, on fixe le prisme analyseur dans une pièce métallique qui est placée au centre d'un cercle divisé, et qui est mobile sur son axe. Une aiguille fixée à la pièce, et dont la pointe peut parcourir successivement tous les degrés de la division, sert à mesurer de combien de degrés on a tourné le prisme.

ACTION DU aLVCNÉTÏSM£ SCR TOUS LES CORPS, 533

La substaacê dans laquelle M* Faraday a recoonu pour la première fois cette propriété remarquable, est le même verre pesant ( boro-silicale i!e plomb) qu'il a reconnu aussi iMre éminemment diamagnéiique. Nous verrons dans rinslimt que la plupart des corps transparents présenteut lu même propriété, tootefois à des degrés ditréreiils et moindres que le verre pesant. Mais il nous faut auparavant étudier d'un peu plus près et dans ses détails, le curieux pbénomène que nous venons de décrire.

Avant la découverte de Faraday > on connaissait déjà quelques substances qui, sans le secours de la force magnétique, en ferlu de leur propre constitution moléculaire, possèdent la faculté, quand elles sont interposées sur la route d'un rayon polarisé, de faire tourner d'un certain angle le plan de polarisation ; cette propriété était désignée sous le nom de pohrhaiion circuiaire. Dans le nombre de ces substances, une seule est solide; c'est une plaque de cristal de roche taillée perpendiculairement à son axe optique* Mais on a remarqué que, suivant le cristal particulier d'où proviennent les plaques, elles font tourner le plan de polarisation de droite à gauche ou de gauche a droite. Celte circonstance dénote évidemment des différeûces de structure entre les divers échantillons de cristal de roche j et en eflel ces différences avaient déjà été signalées par Haiiy; elles tiennent à ce que les cristaux de quartz portent des faces trapéidennes placées sur les augles compris entre les faces du prisme et les faces de la pjTaroide, et à ce que ces faces , nommées plagû'dres par HaOy, ne Sont jamais que d'un côté, à droite pour certains cristaux, à gauche pour d'autres, La polarisation circulaire inditiue cette diflërence, et permet de reconnaître à quel genre de cristaux appartiennent des plaques de quartz taillées; mais ce qui est assez remarquable, c'est que le quartz est un exemple de plus à ajouter à ceux que présentent la toormaliûe et la boracite qui , comme nous le verrons , ont une électricité diJféronte à leurs deux extrémités, en preuve que la dissymétrie dans les cristaux est toujours accompagnée d*une propriété physique particulière. Du reste, les plaques provenant du même cristal de quartz font tourner le plan de pola-

534 MAGNÉTiSllB KT ÉLEGTRO-DTIfAMIQUE.

risatioD dans le même sens et d*une quantité proportionnelle à leur épaisseur, et quand plusieurs plaques sont superposées, Teffet total est égal à la somme des effets produits par chacune, ou à]a dUKrence des sommes des effets semblables, si toutes les plaques n'agissent pas dans le même sens. Enfin, quand les faisceaux polarisés sont d'une lumière homogène et non de lumière blanche , la déviation du plan de polarisation est d'autant plus grande que la lumière polarisée est d'une nature plus réfrangible. Pour donner une idée de la différence considérable qui existe à cet égard entre les différentes espèces de lumière , nous citerons une expérience de M. Biot, qui a trouvé , avec une plaque de cristal de roche de 1 millimètre d'épaisseur, que les déviations du plan de polarisation sont : pour le rouge extrême (le moins réfrangible), 17* 29* 47"; pour le rayon limite du jaune et du vert (réfrangibilité moyenne), 25* ¥t 3'; pour le rayon violet extrême (le plus réfrangible) , 44* 4' 58*. Il résulte de cette dernière propriété que lorsque la lumière polarisée est de la lumière blanche, elle ne peut jamais être complètement éteinte, puisque l'angle dont il faut tourner le prisme analyseur pour trouver le plan de polarisation du rayon rouge, par exemple , est différent de celui qui donnera le plan de polarisation d*un autre rayon. Aussi, au lieu d'alternatives de lumière et d'obscurité, on obtient, en se servant de lumière blanche, une série de teintes colorées. Les teintes sont composées du mélange de tous les rayons pour lesquels l'angle dont on a tourné l'appareil n'est pas celui dont leur plan de polarisation a été dévié i)ar le passage de la lumière à travers la lame cristalline. Ainsi, avec un angle de 18** environ, qui est celui de la déviation des plans de polarisation, dans le cas d'une plaque de cristal de roche de 1 millimètre d'épaisseur pour le rayon rouge , ce rayon seul est éteint, et on a une teinte complémentaire du rouge provenant du mélange de tous les autres rayons. Avec un angle de 40" environ , c'est le rayon violet qui est éteint, et on a une teinte complémentaire du violet. Quand le prisme analyseur qu'on emploie n'est pas un prisme de Ni- Gol, mais un simple prisme de spath calcaire, on a deux images au lieu d'une, et ces deux images provenant de rayons dont

les plans de polarisation sont perpendiculaires l'un à l'autre^ puisque Tune est Vimage ordinaire, et l'autre l'image extraordinaire, se trouvent, par l'interposition de la lame de cristal de roche, avoir leurs plans de polarisation également déviés, mais toujours dans des positions rectangulaires, l'une relativement à l'autre ; de sorte que leurs teintes sont complémentaires ; ce dont il est facile de s'assurer en remarquant que partout où les deux images empiètent l'une sur l'autre, on a une tache parfaitement blanche. M. Biot a pu même calculer d'avance la teinte de chaque image en déterminant ainsi les rayons qui doivent la composer, et le calcul s'est trouvé parfaitement d'accord avec l'expérience. Parmi ces teintes, il en est une qu'il a nommée teinte de passage, parce qu'elle ne dure qu'un instant, quand on en obtient une succession en faisant tourner le prisme analyseur, et il l'a adoptée pour déterminer la déviation du plan de polarisation dans chaque cas particulier ; elle a l'avantage d'être très-nette et de ne correspondre qu'à un seul angle bien défini, ce qui n'est pas le cas pour les autres teintes qui sont plus vagues. Elle est donnée par le rayon extraordinaire, par conséquent on l'obtient également avec le prisme analyseur de Nicol, qui ne laisse sortir que ce rayon. Cette teinte est un violet bleuâtre, qui suit immédiatement le bleu intense, et précède immédiatement le rouge jaunâtre dans la marche progressive de la rotation. Tant par sa nature spéciale que par son opposition tranchée avec les deux autres, entre lesquelles elle est toujours comprise, il est imposable de ne pas la reconnaître avec une parfaite évidence, quand on Fa seulement cherchée une fois. On peut, en multipliant la déviation obtenue pour cette teinte par H, la ramener à celle des rayons rouges, qui est ordinairement la teinte à laquelle on rapporte les divers pouvoirs rotatoires.

Cette dernière observation nous conduit à ajouter que M. Biot a reconnu que, si le quartz est la seule substance solide qui présente les phénomènes de la polarisation circulaire , il existe un grand nombre de corps liquides qui possèdent la même propriété ; telles sont, entre autres, les huiles essentielles de téréiieothine» l'huile essentielle de citron, le sirop de sucre cou-

centré y Tacide tarlriquey la dextrine, substance qu*on tire de Taniidony et qui a reçu son nom de la propriété même dont nous nous occupons , pour indiquer qu elle fait tourner le plao de polarisation de gauche à droite.

A la suite de Tétude approfondie qu'il a faite du pouvoir rotatoire des liquides, c'est-à-dire du pouvoir qu'ils ont de dévier les plans de polarisation des rayons lumineux proportionnellement à leur épaisseur, M. Biot a établi que cet effet résulte d'une action propre exercée individuellement par les groupes moléculaires qui se rencontrent sur le trajet du rayon transmis, action égale pour tous les groupes si le rayon est homogène, et produisant ainsi des déviations successives égales, parce que le plan de polarisation de chaque rayon simple se montre également susceptible de déviation, après avoir été déjà dévié. Alors la déviation angulaire totale éprouvée par ce plan à travers une' épaisseur mesurable du liquide actif est \a^ somme des déviations infiniment petites opérées par les groupes moléculaires que le rayon a rencontrés dans son trajet. On peut, en dégageant cette somme de ce qui tient aux différences de réfrangU)ilîté, de densité, de longueur, de manière à la ramènera des éléments toujours comparables, en déduire une valeur angulaire proportionnelle à la déviation infiniment petite que produirait un seul groupe moléculaire constituant du liquide agissant dans un état physique constant sur un même rayon ; cette valeur ainsi obtenue est ce que M. Biot a appelé le pouvoir rotaioire moléculaire des corps^

Le pouvoir rotatoire moléculaire ne change nullement sous les influences qui modifient les distances mutuelles des groupes moléculaires sans altérer leur constitution. Ainsi des dissolutions dans l'eau ou dans l'alcool de sucre, de gomme, de camphre, ont chacune un pouvoir rotatoire moléculaire qui reste le même, quelque étendue que soit la dissolution, quoique leur action absolue, si l'épaisseur de la couche est restée la même, dépende de leur degré de concentration. De même encore des huiles essentielles qui possèdent ce pouvoir, celles mêmes qui l'exercent en sens contraires, peuvent être mêlées dans toutes proportions entre elles ou avec d'autres qui ne le possèdent pas>

li la somme des pouvoirs propres des particules actives donne toujours le pouvoir du mélange. Mais lorsque les groupes moléculaires actifs éprouvent un changement de constitution ou de composition chimique^ leur pouvoir change notablement. Il j a même des modifications dans la nature intime des corps que ranalyse chimique est impuissante à découvrir et que manifeste le changement du pouvoir rotatoire moléculaire. 11. Biot a réussi à faire de cette propriété un réactif chimique des plus sensibles; il est fâcheux seulement qu'il ne puisse s'appliquer qu*à un chiffre très-restreint de substances.

Enfin une considération générale qui démontre que l'action exercée ainsi sur la lumière est moléculaire, c'est Timpossibiiité qu'il y a qu'un rayon de lumière qui pénètre perpendiculairement un liquide ou un gaz homogène puisse éprouver uu changement quelconque par une action de masse. En effet toutes les actions de masse que le milieu peut exercer sur le rayon produisent des résultantes symétriques autour de la normale d'incidence; elles ne peuvent donc imprimer à ce rayon une dissymétrie autour de celte normale. C'est cependant ce qui a lieu lorsque le milieu fait dévier le plan de polarisation à droite ou à gauche du plan primitif, mais toujours dans un sens fixe pour le même rayon et pour le même état des particules matérielles, quels que soient les rapports de position ou de distance qu'on établisse entre elles en les agitant ou en les mêlant avec d'autres qui ne fassent que les séparer sans les modifier chimiquement et sans avoir elles-mêmes de pouvoir Fotatoire. Un tel effet croissant d'une manière continue et uniforme avec le nombre des groupes moléculaires que le rayon traverse exige donc que chacun d'eux produise sa part proportionnelle, quoique infiniment petite, dans la déviation totale qui s'observe à travers une épaisseur finie et qu'il la produise toujours la même dans toutes les positions sous lesquelles il peut s'offrir au rayon. Alors la dissymétrie ainsi opérée se conçoit aisément, tandis qu'elle serait incompréhensible comme action de masse, ou pour mieux dire, elle serait mécaniquement impossible.

Sans nous arrêter plus longtemps sur les phénomènes que

^38 MAONÉTISMK ET ÉLECTRO-imfAMIQUE.

nous venons de décrire, nous nous bornerons à remarquer que le pouvoir rotatoire des liquides est incomparablement plus faible que celui du quartz, car le plus efficace de ces liquides, le sirop de sucre concentré, Test cependant trente ou quarante fois moins que le quartz. Ainsi pour une épaisseur de un millimètre, ce sirop n'imprime au rouge extrême qu'une rotation d'environ 30', tandis qu'elle est de 17' 3(y avec le quarts. Aussi pour comparer les pouvoirs rotatoires des différents liquides, on les place successivement dans des tubes plus on moins longs, fermés avec soin par des obturateurs faits d*un ▼erre bien blanc et bien plan, et on augmente ainsi par lé* paisseur de la couche liquide que le rayon polarisé est appelé à traverser, l'effet total de déviation du plan de polarisation. Quand il s'agit des fluides élastiques, par exemple de la vapeur d'essence de térébenthine, dans laquelle M. Biot a recouDO l'existence d'un pouvoir rotatoire, il faut employer des tubes beaucoup plus longs, parce qu'en général, pour produire le même effet, la longueur du trajet du rayon polarisé dans un liquide et dans sa vapeur doit être en raison inverse de leur densité respective.

Enfin, parmi les liquides soumis à Texpérienee, nous indiquerons la térébenthine^ T essence de laurier, et la gomme arabique, comme faisant tourner le plan de polarisation de droite à gauche, et l'essence de citron, le sirop de sucre, la solution al" coolique de camphre, V acide tartrique et la dextrine^ comme le faisant tourner de gauche à droite.

Revenons maintenant aux expériences de Faraday. Nous avons vu que le magnétisme peut, par son influence, imprimer à un prisme de verre la même propriété que le quartz seul parmi les substances solides possède naturellement, savoir, de faire dévier le plan de polarisation. Toutes les substances transparentes, à Texception peut-être de certains cristaux et des gaz, sont susceptibles d'éprouver cette influence ; mais le pouvoir rotatoire que l'aclion de l'aimant peut développer chcx elles présente certains caractères particuliers qu'il est important d'étudier pour se faire une idée exacte de ce genre de phénomènes. En effet, quoique Teffet général soit le même, il y a

lire la polarisation circulaire produite par le magnétisme celle qui est naturellement inhérente à certains corps, des fiérences notables. Ainsi, par exemple, cette dernière est autant plus considérable que la longueur du trajet à travers substance est plus grande; il en est bien de même pour la "emière, mais à une condition, c'est qu'on ne soit pas obligé éloigner les armatures polaires pour loger la substance inrposée, car alors on affaiblit la force magnétique et Ton perd un côté ce qu'on gagne de l'autre. Nous verrons plus loin lelles sont les lois que suivent cette diminution et cette augentation, et quelles sont les limites de longueur pour la ibstance transparente et par conséquent d'éloignement pour les fles qu'il ne faut pas dépasser pour avoir le maximum d'effet, n est important, pour obtenir la rotation du plan de polalation, que la substance transparente (le verre pesant, par emple) soit placée de façon que le rayon polarisé chemine ins la direction de la ligne qui joint les deux pôles de l'éleco-aimant; l'effet, toutefois, peut avoir lieu lors même qu'un ul pôle agit à l'extrémité du prisme de verre; mais il est laucoup plus faible. Il a également lieu si l'on substitue im mant ordinaire en fer à cheval à Télectro-aimant. Mais, dans us ces cas, il faut nécessairement que le prisme de verre soit aci de telle façon que les forces émanées du pôle unique ou s deux pôles contraires, et qui sont caractérisées dans leur rection par les courbes magnétiques, passent au travers du rre dans une direction parallèle ou à peu près à celle du yen. Ainsi on n'observe aucun effet quand le prisme de verre t situé équatorialement, c'est-à-dire perpendiculairement à ligne qui joint les pôles de l'électro-aimant. Le sens de la rotation du plan de polarisation est , avonsiU8 dit, lié avec la position des pôles magnétiques, par raprt à la direction suivant laquelle chemine le rayon polarisé; ce sens est tel que si le pôle nord de l'électro-aimant est limé du côté de l'observateur qui reçoit le rayon, et par nséquent le pôle sud du côté d'où vient le rayon , la rotation lieu, pour l'observateur, de gauche à droite. Si l'on change > pôles de place en changeant le sens du courant qui circule

540 MAGNÉTISME ET ÉLECTB<H>T!fÀMIQUE.

autour de rclectro-aimanty la rotation a lieu de droite à gauche. On peut ramener à une loi très-simple le rapport qui existe entre le sens de la rotation du plan de polarisation et celui du magnétisme qui produit cette rotation; il n*y a quà» pour cela, supposer un morceau de fer doux mis à la place de la substance transparente, et se représenter la direction des courants qui, dans la théorie d'Ampère, circulent autour de ce morceau de fer en conséquence de Taimantation qu'il éprouve. Or, la loi est que la rotation a lieu dans le même sens que celui suivant lequel cheminent ces courants. Une manière plus directe de mettre cette loi en évidence, c'est de remplacer Télectro-aimant par une bobine dans Taxe de laquelle on place le prisme de verre, de manière qu'il soit enveloppé, d'une de ses extrémités à l'autre, par une ceinture de courants électriques. L*effetde ces courants est de produire, de la même manière que les pôles magnétiques, la rotation du plan de polarisation; et le sens de cette rotation est tel qu'on peut dire que , quand un courant électrique circule autour d'une substance transparente qui transmet un rayon de lumière polarisé dans une direction perpendiculaire à celle du courant, il fait tourner le plan de polarisation de ce rayon dans un sens semblable à celui suivant lequel il chemine lui-même.

Quand on se sert de bobines ou d'hélices pour produire la rotation du plan de polarisation, on augmente notablement l'effet en les allongeant, parce que cela permet de donner plus de longueur à la substance traversée par le rayon, telle, par exemple, qu'une colonne d'eau; mais il est inutile de lui donner une longueur supérieure à celle de l'hélice dans l'intérieur de laquelle elle est placée. Il est également indifférent, quand le corps transparent a un diamètre moindre que celui de r|iélice, de le placer sur l'axe ou en dehors de l'axe, pourvu qu'il soit dans l'intérieur de l'hélice, car au dehors l'effet est nul. Enfin , quand on produit le pouvoir rotatoire au moyen des courants électriques, il faut prendre les précautions nécessaires pour empêcher que ces courants, qui sont ordinairement trèsintenses, ne réchauffent la substance placée dans l'intérieur de l'hélice.

ACTION DU MAGNiTI8M£ SUR TOUS LES CORPS. 541

Après avoir étudié le phénomène dans sa généralité, examinons-le de plus près dans ses divers degrés de manifestation chez les différentes substances.

M. Faraday, dans ses premières recherches , avait déjà opéré sur un grand nombre de substances, soit solides, soit liquides; il n*avait pu découvrir aucune trace du pouvoir rotatoire, ni dans Tair ni dans les autres gaz, quoiqu'il les eût soumis à l'action d'un fort électro-aimant et à celle d'une longue hélice traversée par un courant énergique. Quant aux liquides, il en avait essayé un très-grand nombre et les avait tous trouvés capables d'acquérir, à des degrés différents, le pouvoir rotatoire sous l'influence du magnétisme, même ceux qui, comme l'essence de térébenthine, la possèdent déjà naturellement; et ce pouvoir rotatoire, surajouté par l'action magnétique, est tout à fait indépendant de celui que la substance a par elle-même, de telle façon que si les deux rotations ont lieu dans le même sens, elles s'ajoutent, et que si elles ont lieu en sens contraire, il faut soustraire la plus faible de la plus forte pour avoir le résultat définitif.

Cette loi a été vérifiée sur plusieurs liquides, tels que des essences, des solutions de sucre, d'acide tartrique et de tartrates, qui font tourner le plan de gauche à droite , comme aussi sur d'autres qui le font tourner de droite à gauche. Quant aux solides, Faraday a constamment trouvé que l'effet est à son maximum dans le boro-silicate de plomb , et subséquemment dans les verres qui renferment du plomb; mais il n'a pu réussir à le produire dans les cristaux doués de la double réfraction de quelque manière qu'ils fussent taillés. Le sel gemme, par contre, acquérait, sous l'influence magnétique, un pouvoir rotatoire à peu près égal à celui du flint, mais qui n'était guère que le tiers de celui du verre pesant.

M. Edmond Becquerel , pour renforcer l'action de l'électroaimant sur les substances soumises à l'expérience, a eu l'heureuse idée de placer sur les surfaces polaires des armures percées chacune d'une ouverture cylindrique horizontale, à l'endroit même où se trouve le p61e magnétique, c'est-à-dire le point d'où semblent émaner les forces magnétiques. On dis-

»42 MAbJIftTlSMI ET £LfiCTMH»T2IAlflQCI.

poée les deux armureâ ei la substance transparente de faton que le rayon polarii^, qui la parcourt dans le sens de sa pl« grande longueur, puiji^ piss^r par les deux trous en deîion desqueU e^i placé, d'un cvtè, le prisme polariseur, et de lautre, le prisme analyseur. M. Becquerel a répété avec succès, au moyen de cet appareil, les eipêriences de M. Faraday; il s*est serri («our mesurer la rotation du plan de polarisation de Tobserration de la teinte de passage signalée par M. Bîot , et ila obtenu une déviation de 16' avec le verre pesant.

II a re%:ûuiiu que parmi les liquides, les chlorures, surtout celui de zinc, ont un pouvoir nittaioire considérable ; une coudie de chlorure de zinc, éf»aisse d'un centimètre, faisait dévier k plan de polarisation de 6\ Enfin, il a pu obtenir une l^ère rotation en soumettant à raction magnétique quelques cristaux doués de la double réfraction ; il a pris dans ce but deux pbques de quarti de même épaisseur et de rotation opposée, de sorte qu'en les pLwant perpendiculairement sur la route du rayon polarisé, leurs effets se neutralisaient : chacune des plaques avLiii o milliiiit^tres d'épaisseur. L'électro-aimant a agi, et l'câet s'est manifesté tantùt Jans un sens, tantôt dans uu autre, suivant là dirootiL>Q de l'aimantation, comme suruoe plajut- do verre, iiiais beaucoup plus faiblemeut. La rotation mai'uéîi'iue a cte dt- 6' avec uu échantillon de béril, d'un centim^rtre d'épaissour, placé perpendiculairement à l'aie. Voilà doue deux exemples 'jui prouvent que les cristaux biréfringeDts pouveut présenter le phtuumèue de la polarisation circulaire maguétit{ue, ({uoiqu'à uu degré bien plus faildc que les autres 6ult-tauoes.

M. Mathiessen, dans une série d'expériences, n'a trouvé, sur uut; centaine dt- cristaux qu'il a examinés, que le sel gemme qui fût seusiblr.' au majiu tisme ; la rotation qu'il produit jiour répaisseur ik- iiS milliiuélrts, qui est celle à laquelle a lieu Kmaximum d't'ilcl, est un peu intérieure à celle du boro-silicatf de plomb, car elle est de 0', l'autre ét.mt de 9\ Au reste, M. Mathiessen a trouvé plusieurs combinaisons \itreuses qui sont plus puissantes que le verre de Faraday, eu particulier des silicates de plomb purs, qui donnent un eiet plus que

AGTIOlf DU MAGNÉTISME SUE TOI» LSB CORPS. 943

double de celui du boro-silicate ; malheureusement ils se teroisseot rapidement à Tair. Eu soumettant à l'expérience deux eent ?ingt espèces de verre, le même physicien a pu déterminer usez exactement Tinfluence de la composition chimique sur le ' pouvoir rotatoire du verre ; il a trouvé que les silicates et les cUoniPes sont au premier rang sous le rapport de la sensibilité; que Toxyde de plomb est la base qui agit le plus énergiquementi pais le bismuth» Vantimoine, le zinc, le mercure, Targent. La rotation est manifeste dans les verres à bases magnétiques j peut-être donneraient -ils plus d*effet que tous les autres, si leurs couleurs foncées ne faisaient qu'on ne peut les employer qu*à l'état de lames très-minces. Un fait assez remarquable ^ c'est que lorsqu'un verre contient du fer, du colbat ou du nickel en assez petite quantité pour qu'il conserve une transparence suffisante, la rotation augmente graduellement avec l'épaisseur du verre, jusqu'à celle de 83 millimètres, qui est le plus grand écartement qu'on pouvait donner aux pôles dans l'appareil dont on faisait usage, tandis que les verres sans métal magnétique, et en même temps sans acide borique, sans soude et sans po« tasse, ont leur maximum d'eifet à une épaisseur beaucoup moindre, qui varie entre 14 et 26 millimètres. Un électro-aimant qui pouvait porter 25 kilogrammes donnait, avec un silicate de plomb, âO"* de rotation pour l'épaisseur de 15 millimètres, et n'en donnait point pour celle de 40 millimètres; avec le verre pesant de Faraday on a par contre, sous la même influence magnétique, 4'' à 15 millimètres, et 9^ à 40 millimètres d'épaisseur.

Faraday avait observé que l'action magnétique ne développe pas instantanément chez une substance le maximum de pouvoir rotatoire, mais que ce pouvoir augmente graduellement pendant quelques secondes, tandis qu*il cesse immédiatement avec l'aimantation. M.Mathiessen a remarqué que, pour certains verres légèrement trempés, Taugmentation du pouvoir rotatoire avec la durée de l'action magnétique est très<sensible, mais que cette augmentation a surtout lieu si Von change les pAles de lelectro-aimant entre lesquels le verre est placé; c'est ee qui est arrivé à un silicate de plomb qui donnait d'abord

544 MAGlfÉTIgME ET ÉLECTRO-DTNAHIOCE.

18"*, et qui donna ensuite 20*", après trois ou quatre changements de pAles; un plus grand nombre de changements subséquents le fit retomber à 18"*, puis à 15*. Après un certain temps de repos, on peut recommencer la même série d'opérations qui donnent les mêmes effets. Il semblerait résulter de là que Tinterruption et le rétablissement brusque du magnétisme diminuent la trempe, et par conséquent augmentent la rotation du plan de polarisation; mais que, si elles sont répétées un trop grand nombre de fois de suite, elles redonnent une nouvelle trempe qui diminue le pouvoir rotatoire.

Au reste, l'expérience montre que c'est bien dans Finténeor même du corps, et non à ses surfaces dont reflet consisterait plutôt à amoindrir l'effet, qu'a lieu le phénomène de la polaiv sation circulaire magnétique. Six plaques d'un même verre superposées, dont l'ensemble constitue une épaisseur égale à celle d'un autre morceau unique de ce même verre, donnent une rotation moindre à peu près dans le rapport de 11 à 13; ces six plaques collées ensemble avec le baume de Canada reprennent presque la force du morceau unique.

Tous ces résultats sembleraient indiquer une certaine relation entre la constitution moléculaire des corps et la polarisation circulaire déterminée par le magnétisme ; cependant l'influence de la nature chimique de la substance soumise à l'expérience est bien plus considérable, ainsi que cela résulte des recherches même de Faraday, de Becquerel, et surtout de celles de M. Bertin.

Ce dernier physicien , dans ses expériences, détermine ce qu'il appelle la rotation totale, c'est-à-dire l'angle que forment les deux plans de polarisation qu'on obtient en dirigeant le courant électrique, d'abord dans un sens, ensuite dans un autre; il est clair que cet angle est double de celui que nous avons appelé l'angle de rotation du plan de polarisation; mais cela importe peu, puisqu'il s'agit uniquement de rapports. Déplus, il obtient la valeur de la rotation des deux plans de polarisation au moyen des deux teintes de passage, observées l'une quand le courant chemine dans une certaine direction, et l'autre quand il chemine dans une direction contraire. Ce mode d'observation

supérieur en exactitude à celui qu*on emploie ordioaireit, parce qu'il donne un angle plus grand et qu'il est indéiant de la détermination toujours fort incertaine du zéro , t-à-dire de la position de l'analyseur, pour laquelle la lure est éteinte avant le passage du courant. M. Bertin a fait 2^, dans ses recherches, soit d'un électro-aimant muni du ème d'armatures employé par M. E. Becquerel, soit, avec plus an tage encore, d'un arrangement imaginé par M. RumkhorfT. arrangement consiste à mettre les deux pôles de Télectroant en regard; ce sont deux cylindres de fer doux de 3 ceutires de diamètre et de 9 de longueur, entourés d'un fil de Te de deux millimètres de diamètre recouvert de soie; ces 1 cyUndres, fixés horizontalement au moyen d'une double erre en fer doux, de manière que leur axe soit sur la même e droite , sont percés d'un trou rond large de 1 centimètre s le sens de cet axe, pour laisser passer librement un rayon umière (fig. 169); les deux pôles en regard sont à 1 centi-

Fig. 469.

re de distance l'un de l'autre, et permettent dans cet es- ; l'interposition soit d'un corps solide, soit d'un petit 3 contenant un liquide et terminé par deux surfaces planes, es deux prismes polariseur et analyseur sont fixés respectient sur chaque montant deTéquerre, au centre du trou, de n que la lumière rencontre l'un en entrant dans l'appareil, autre en en sortant.

[. Bertin a encore employé avec avantage plusieurs bobines ^ssives placées toutes sur le même axe, et renfermant un au en fer percé d'un trou cylindrique suivant l'axe; de façon le rayon de lumière puisse librement cheminer en suivant ireclion de l'axe d'un bout à l'autre. Si Ton place plusieurs es dans les intervalles qui séparent les bobines, en ayant que le courant électrique les parcoure toutes dans le même ;, on trouve , comme on devait s'y attendre, que les rola- I. 35

546 MAOIIÉTISME ET ÉLEGTRO-OTIfAMIQCI.

lions produites par tous ces verres s'ajoutent, car elles ont toutes lieu dans le même sens, qui est celui de la direction du courant, d*après la loi trouvée par Faraday. On peut , par ce moyen, multiplier indéfiniment Taction d*une substance, et par conséquent rendre cette action visible, quelque faible qu*elle soit. Une paire de bobines de 10 centimètres de largeur^ et renfermant chacune un cylindre de fer de 3 centimètres de diamètre, percé suivant Taxe, ont été centrées à la suite les unes des autres dans une gouttière en bois. Cette file présentait cinq intervalles, en y comprenant les extrémités, dans lesquelles on pouvait placer les substances soumises au magnétisme, et voici les résultats assez remarquables d*une expérience faite avec cinq petites cuves remplies de sulfure de carbone, présentant chacune une couche d'un centimètre d*épaisseur.

Avec 5 cuTeâ placées dans les cinq intervalles.. . 8^ 5 de rotation.

)) 3 p (on enlève les deux extrêmes). . . 6» 25' »

9 une seule (on enlève celles du milieu). . . 2« »

Les 5 cuves en contact entre deux t)obine8 doubles. 4' »

Diverses expériences semblables, faites avec d'autres substances, montrent également que l'augmentation de la rotation tient moins à l'augmentation d'épaisseur du corps soumis à l'influence magnétique, qu'à la répartition de ses différentes couches dans les intervalles des bobines.

Quelques physiciens avaient cru, à Torigine de la découverte de Faraday, que toutes les dissolutions avaient le même pouvoir rotatoire; les faits observés par M. Bertin démontrent de la manière la plus péremptoire que c'est une erreur. Voici, en effet, les nombres qu'il a trouvés pour la rotation opérée par diverses substances liquides anhydres et par l'eau.

Êpaiiiear. RouiIad.

Bichlorurc d'étain * cent. 7« ao

Sullure de carbone 1 » 7*

Prolochlorure de phosphore 1 » 3®

Eau i » ΫÎ0

Si nous passons aux dissolutions , nous leur trouvons un pouvoir rotatoire moindre que celui des liquides anhydres, sur-

ÀCTIOH DU MAGNÉTiaiS SUR TOUS LS8 GORPS. 547

tout pour les dissolutions alcooliques, qui sont inférieures à cet égard aux dissolutions aqueuses.

Ainsi 2

Épaisseur. Rotation.

Chlorure de magnésium dissous dans Tcau. • 13 cent. 6<» 5'

» » » » ^ l'alcool. .13 p 3« 20'

Eàû; 13 w 4» 15'

Alcool à 36* ,....; 13 » 3*

if. Berlin, désirant établir pour chaque substance son coeffident de polarisation magnétique, a cherché, dans ce but, à déter^ miner les lois qui régissent la double influence opposée qu'exercent sur rintensité de 1 a polarisation circulaire magn étique Vaugmentation de l'épaisseur de la substance, et celle do la distance des pôles magnétiques qui Vaccompagne nécessairement. Il est d^abord évident que, si la distance entre les pôles deVélectro-aimant reste constante, la rotation augmente d'une manière contir DUOi jusqu'à ce que l'épaisseur soit égale à la dislance des pôles. De plus, si les pôles sont assez éloignés des diverses couches du corps, pour que les variations de distance de celles-ci ne produisent pas de variations sensibles dans leurs rotations, l'action sera égale sur toutes, et la rotation observée sera proportionnelle à l'épaisseur des corps. C'est la loi que M. Faraday avait trouvée en employant des électro-aimants sans armatures. Mais si la distance des pôles varie avec l'épaisseur, c'est-àdire si les armatures sont toujours mises en contact avec les extrémités du corps transparent, la rotation est soumise à deux ioflluences qui doivent agir en sens opposé, puisque, lorsque l'épaisseur augmente, la distance des pôles augmente aussi, et par conséquent l'intensité de leur action diminue. L'un des eflets peut compenser l'autre ; c'est ce qui arrive quelquefois. Ainsi, un morceau de flint très-dense donne, à 55 millimètres d'épaisseur, 22" 30' de rotation , et à 110 millimètres, 23'» 30' ; la différence est presque nulle. Dans d'autres cas, la diminution d'intensité magnétique a une influence plus faible que l'épaisseur, jusqu'à une certaine limite ; et au delà de cette limite, c'est l'inverse. M. Berlin avait, cru trouver, à la suite de nombreuses expériences, en employant une seule bobine, et en

548 MÀGI^ÉTISMS KT ÉLBGTBO-DTNAMIQUI.

éloignant successivement un morceau àejlint qui avait été d* abord en contact par une de ses extrémités avec cette bobine, que, si les distances du flint à la bobine croissent en progression arithmétique y les rotations du plan de polarisation décroissent en progression géométrique. Puis, mettant le flint entre deux bobines, il était parvenu à déterminer Faction de chacune d*elles, action qui se complique de Tinfluence mutuelle variable avec leur distance relative» que les pôles magnétiques opposés entre lesquels le flint est placé, exercent Tun sur Vautre ; il avait ainsi obtenu une formule dans laquelle un terme dépendant uniquement de la nature du corps soumis à Texpérience, et par conséquent indépendant de son épaisseur, de sa distance anx pôles et de la force de ceux-ci , pouvait être déterminé au moyen des données fournies par Texpérience ; c'est ce terme qu'il avait appelé coefficient de polarisation magnétique. H nous paraît que les expériences de M. Bertin ne sont encore ni assez nombreuses ni assez étendues pour qu'on puisse en tirer la loi générale qui Ta conduit à établir ce coefficient. Nous ve^ rons dans le paragraphe suivant quelles sont les lois qu'on peut regarder comme bien démontrées dans cet ordre de phénomènes.

Mais auparavant cherchons à bien établir le caractère même du phénomène de la polarisation circulaire magnétique, et ses rapports de ressemblance ou dedissemblance avec celui de la polarisation circulaire naturelle.

Ces deux phénomènes sont du même ordre; ils se présentent sous la même forme, et nous avons vu d'après les expériences de Faraday que, dans le même liquide, la rotation naturelle et la rotation magnétique s'ajoutent ou se retranchent, selon qu'elles sont dans le même sens ou dans des sens opposés. Une expérience de M. E. Becquerel vient encore confirmer tout à fait cette manière de voir. Ayant obtenu une déviation de 16* avec le verre pesant de Faraday, il a préparé une dissolution de sucre qui, placée dans un tuJse de verre d'une longueur convenable, produisait la même déviation. Puis, faisant passer le rayon polarisé successivement à travers cette dissolution etie verre pesantsoumis à l'influence magnétique, il aobtenu une déviation

B S? OU une déviation nulle, suivant que les deux pouvoirs )tatoires agissaient dans le même sens ou en sens contraire.

Mais si les deux classes de phénomènes sont du même ordre,

y a entre elles une différence fondamentale ; elle est relative ti sens de la rotation. Dans la polarisation circulaire magnétilie, ce sens est absolu ; il ne dépend que de la direction des manétismes ou des courants ; le rayon polarisé tourne toujours Ems le même sens que cel ui suivan t lequel cheminent les courants lagnétiques qui agissent, soit directement, soit par Tinlermélaire du magnétisme, sur la substance soumise à Texpérience. ans la polarisation circulaire naturelle, le sens est toujours îlatif à la position de l'observateur par rapport au rayon polasé, et à la substance qu'il traverse. Ainsi, si nous appelons a un des prismes de Nicol, et b le second, chacun pouvant indifiremment servir de polariseur ou d'analyseur, voici ce qui se asse dans le cas de la polarisation circulaire magnétique, i, l'observateur étant en a, le pôle nord est . du côté de a, l le pôle sud du côté de &, ou, ce qui revient au même, si les >urants électriques circulent de gauche à droite autour de L substance transparente, le plan de polarisation sera dévié

la droite de l'observateur; mais si l'observateur se transorte en &, et que le rayon polarisé chemine de a en fr, au eu d'aller de h en a, toutes les autres circonstances restant les lémes, le plan de polarisation est bien dévié de la mêmemaîère; mais cette déviation a lieu pour l'observateur, vu sanou^ •lie position^ à sa gauche et non plus à sa droite. Quand la olarisation circulaire est naturelle, les choses se passent tout îfféremment ; si l'observateur étant en a, le plan de polarisaon est dévié de droite à gauche par une substance, telle que essence de térébenthine, cette déviation aura encore [lieu de roite à gauche, pour l'observateur, quand il se transportera Q 6, et que le rayon polarisé cheminera de a en 6, au lieu d'aller e 6 en a. Le sens de la déviation, relativement à l'observateur, 3ra bien resté le même ; mais son sens absolu aura changé ; §sultat exactement inverse de celui que nous avons obtenu vec la polarisation circulaire magnétique.

Cette différence importante explique pourquoi on peut, dans

550 MAGliTlSMi R tLICnUHmiAklQDE.

le premier cas, augmenter la déviation du plan de polarisatioD, en faisant aller et venir plusieurs fois le rayon dans la substance transparente soumise à Tinfluence magnétique, tandis que, dans Tautre cas, on ne gagne rien à ce mode d*opérer. Prenons, en effet, un morceau prismatique de verre pesant, de 1 centimètre 1/2 d*équarrissage, et de 6 centimètres environ de longueur; ayons soin que ses deux petites faces eitrènMS soient bien polies, et recouvrons-les d'une feuille d'argent qui présente intérieurement une surfiice réfléchissante (fig. 470). Enlevons Tar- Fig. 470 gent sur un espace seulement de

3 millimètres de largeur, sur chacune des deux faces, et disposons le verre de façon qu'un rayon de lumière polarisé introduit obliquement à travers la partie mise à nu de Tune des petites faces, vienne, après deux ou plusieurs réflexions sur la surbce argentée, sortir par la partie également mise à nu de Faulre petite face. Si le verre est soumis à l'action magnétique, le plan de polarisation aura éprouvé une déviation trois fois plus consâdérable, après deux réflexions, que celle qu'il aurait exercée si le rayon n'avait parcouru que son trajet direct- à travers le verre. Eu effet, il y a fait trois trajets au lieu d'un ; et, à chacun, son plan de ])olarisalion a été dévie d'un angle égal. S'il y avait éprouvé quatre réflexions, et par conséquent cinq trajets, celte déviation aurait été quintuple. Aussi trouve-t-on dans la combinaison expérimentale que nous venons d'exposer un moy(*ii de multiplier considérablement Teffet rotatoire magnétique. Dans une expérience de M. Faraday, la déviation était de li° pour un rayon <jui n'avait traversé qu'une fois un morceau de verre pesant ; elle de\int de SO** quand le rayon, ayant éprouvé deux réflexions intérieures, eut traversé trois fois le morceau de verre; de ttO*' quand il l'eut traversé cinq fois, ayant éprouvé quatre réflexitais intérieures. Ici la grandeur de l'effet obleuu ^t exactement proportionnelle à la longueur du rayon soumis à l'action de la force magnétique ; cela tient à ce que l'on peut augmenter la lonjruour du trajet, sans rien changer à l'intensité de la force magnétitiue, tandis que, lorsque, pour obtenir cette augmentation, il faut allonger la substance transparente,

ACTION DU MAUl^iiTlSIlE SUB TOUS LES CORPS. 551

00 est obligé d'éloigner les pôles , et, comme nous l'avons déjà dit, on perd d'un côté pour gagner de Tautre.

Si Ton opère de la même manière avec une substance qui possède naturellement la polarisation circulaire, le résultat est tout autre. £n effet, le plan de polarisation du rayon réfléchi, qui rétrograde dans la substance, éprouve une rotation égale à celle qu'il avait éprouvée dans le premier trajet du rayon; mais cette seconde rotation a lieu en sens contraire de la première, c'est-à-dire de gauche à droite, si la première avait lieu de droite à gauche ; c'est ce que l'expérience nous a appris. Il en résulte que ces deux rotations s'annulent, et que lorsque le rayon rcilcchi une seconde fois sort finalement de la substance, la déviation de son plan de polarisation, malgré ses trois trajets à travers cette substance, n'est pas plus considérable que s*il n'en avait fait qu'un. Généralement, si le nombre des trajets est pair, l'effet est toujours nul ; s'il est impair, Teffet est le même que s'il n'y avait eu qu'un seul trajet.

La différence que nous venons de signaler permet de constater d*une manière très-simple la polarisation circulaire magnétique dans le quartz ; il suffit pour cela d'une seule réflexion, et par conséquent de deux trajets du rayon polarisé dans ce cristal, car ce double trajet annule sa polarisation circulaire naturelle et double, au contraire, celle que détermine chez lui l'influence des pôles de Taimant.

Une manière plus commode de démontrer l'effet opposé que produit, selon celui des deux cas dont il s'agit, le double trajet en sens contraire dans la même substance d'un rayon polarisé , consiste à employer pour ces expériences l'appareil très-simple de polarisa- Fig. 474.

tion de Moremberg (fig. 171). Dans cet appareil, la polarisation

552 lUGNÉTISME ET ÉLEGTB(M>TNAM1QUI.

est produite par la réflexion de la lumière sur une glace transparente inclinée; la lumière est d'abord réfléchie de haut en bas par cette glace oblique, puis elle est réfléchie de bas en haut par une glace horizontale étamée placée au-dessous, et traverse verticalement la lame de verre oblique , pour arriver au cristal analyseur placé au haut de l'appareil, et qu'on peut faire tourner autour d'un cercle gradué. On dispose le miroir horizontal inférieur sur le pôle d'un puissant électro-aimant ; puis sur ce miroir on met la substance transparente, un morceau de verre pesant de Faraday par exemple ; tant que le courant ne passe pas autour du fil de l'électro-aimant, il n'y a aucun effet; mais dès qu'il passe, il faut tourner l'analyseur de 10*, si le verre a 18 millimètres d'épaisseur, et de 21* s'il en a 48, pour retrouver le plan de polarisation ; ces deux nombres expriment donc la rotation de ce plan. Mais, par cette disposition, le rayon polarisé a traversé deux fois le verre pesant, une fois, quand réfléchi par la plaque de verre oblique , il se dirigeait de haut en bas ; une seconde fois, quand réfléchi par la glace horizontale, il a été renvoyé verticalement de bas en haut. L'effet est donc doublé par la polarisation circulaire magnétique ; il est, par contre, annulé pour la polarisation circulaire naturelle ; aussi est-ce en opérant de cette manière que l'on constate le mieux la polarisation circulaire magnétique dans le quartz, puisqu'on annule la naturelle.

Revenons maintenant à la comparaison entre les deux modes de polarisation circulaire , et à la différence fondamentale que nous avons établie entre eux. Il est évident que la propriété rolatoire naturelle de certains corps, tels que l'essence de térébenthine, tient à la nature et non à l'arrangement deleurs particules, car, quelle que soit la direction suivant laquelle le rayon polarisé traverse ce fluide, la rotation qu'il éprouve est toujours la même de droite à gauche ; elle ne dépend que de la direction du rayon lui-même. Le pouvoir qui la produit parait donc appartenir, dans tous les sens et dans tous les temps, aux molécules du fluide. La polarisation circulaire magnétique n'existant, au contraire, que dans une seule direction, savoir, dans un plan qui est perpendiculaire à la ligne de force magnétique,

ACTION DU MÀGNËTIâME 8UB TOUS LES CORPS. 553

elle doit tenir en conséqueoce à une disposition particulière qae le magnétisme imprime aux particules, diaprés laquelle elles sont capables d*agir, dans certaines directions, d*une certaine manière qui dépend elle-même du sens de la force magnétique ou électrique, et non pas dans toutes les directions d*une manière uniforme, comme dans le cas précédent. La propriété rolatoire naturelle est donc inhérente à Tatome ou à la molécule, et, par conséquent, peut être considérée comme atomique ou moléculaire, ainsi que M. Biot Ta fait voir. La propriété rotaloire artificielle tient à une espèce de polarité imprimée à ratomo ou à la molécule, qui fait qu*elle n*agit que suivant une direction, et dans cette direction unique, dans un sens ou dans lautre, selon que les polarités contraires sont d'un côté ou de l'autre.

Maintenant, qu'est-ce que cet état particulier de la molécule, cette polarité que lui imprime Faction du magnétisme ou des courants électriques? On a cru qu'elle n'était due qu'à un arrangement nouveau provoqué par cette action; en d'autres termes, plusieurs physiciens ont supposé que la propriété d'agir sur la lumière qu'acquièrent sous cette influence les corps transparents, provenait uniquement d'un changement dans la position relative des particules qu'elle déterminerait. On peut invoquer, à l'appui de cette opinion, d'abord l'analogie avec ce qui a lieu dans les corps magnétiques, tels que le fer doux, chez lesquels l'action du magnétisme, ou des courants électriques, provoque un nouvel arrangement des particules. Les expériences de M. Mathiessen, qui semblent indiquer une modification dans la trempe des verres soumis itérativement à l'action de puissantes forces magnétiques, conduiraient aussi à admettre que cette action modifie Tétat moléculaire des corps. Enfin, les recherches de M. Matteucci sembleraient en fournir une preuve encore plus remarquable. Ce physicien a trouvé qu'une compression exercée sur le verre pesant, et sur le flint soumis à l'influence magnétique, modifie leur pouvoir rotatoirc, et qu'elle le fait disparaître entièrement dans le crown. Les pièces soumises à la compression étaient cubiques, et elles étaient comprimées dans le sens normal à la direction du rayon pola-

554 MAGHÉTlSIiS ET ÉLSGTIUHDIIIAMIQCE.

risé, et par conséqueul de la force magnétique. Pour faire rexpérience, on commence par comprimer le verre jusqu à un certain point; on voit alors paraître les couleurs, et on tourne l'analyseur pour revenir au zéro; on fait alors passer le courant autour de Télectro-aimant : on a immédiatement encore une rotation ; mais elle n*est plus égale dans les deux sens comme elle rétait avant que le verre fût comprimé. Ce qu'il y a de curieux, c'est qu'elle est plus forte dans le même sens dans lequel il a fallu déjà tourner l'analyseur pour retrouver le zéro sous l'effet de la simple compression sans aimantation. La différence est très-sensible : ainsi, avec le verre pesant comprimé, M. Matteucci a trouvé une rotation qui était de 5, 6 et même 9* dans un sens, et seulement de 3 ou 4 dans le sens contraire. Aussitôt que la compression cessait, les deux rotations devenaient exactement égales. Le flint donna des résultats semblables , mais un peu moins prononcés. Le même physicien a trouvé encore que l'élévation de la température augmentait, dans le verre pesant ou dans le flint, leur aptitude à manifester la propriété rotatoire sous l'influence magnétique. Employant toujours le même courant pour l'aimantation, il a presque doublé la rotation, en donnant au verre pesant sur lequel il opérait la température de l'huile bouillante. La rotation redevenait ce qu'elle était avant qu'on eût chauffé, quand le verre était refroidi.

Ces divers faits prouvent donc la relation des phénomènes découverts par Faraday, avec la condition moléculaire des corps soumis à l'expérience. Mais il y a loin de là à admettre que cette condition en soit la cause. En effet, sauf quelques traces encore assez douteuses de trempe observées par M.Mathiessen, rien jusqu'ici n'a montré directement que les forces électriques et magnétiques puissentinfluer par leur action extérieure sur la constitution moléculaire des corps solides non magnétiques. Il y a plus ; les liquides qui manifestent tous, quoiqu'à des degrés divers, il est vrai, la propriété rotatoire sous l'action magnétique, ne la doivent pas à une modification imprimée par cette action à leur constitution moléculaire ; car on peut les agiter, les faire traverser par des courants électriques dans tous les sens, sans que

la prepriélé en soit le moins du monde altérée. D* ailleurs, des observations directes, faites avec beaucoup de soin, ne semblent pas indiquer que Tinfluence extérieure du magnétisme ou de Félectricité exerce aucun effet sur la constitution physique des liquides, sur leur volume, leur fluidité, etc.

31 ce n*est pas à une altération dans Tarrangement de leurs particules que les corps doivent le pouvoir rotatoire qu'ils ac- ^ièrent sous ]*intluence du magnétisme» il faut en chercher riHrigine dans quelque autre modification qu'ils éprouvent sous ceile influence. En effet, ce phénomène ne provient pas d'une action directe exercée par le magnétisme sur la lumière; le oorps est un intermédiaire nécessaire, car un rayon polarisé, ébeminant dans le vide ou même dans un gaz, n'éprouve aueune action de la part d'un puissant électro-aimant; c'est ce qu'ont constaté M. Faraday et plusieurs autres physiciens ; la présence de molécules matérielles et de molécules assez rappro* ehées, telles que celles qui constituent un solide ou un liquide, est donc une condition nécessaire. D'un autre côté , l'action ne s'exerçant pas sur les particules , de manière à modifier en rien leur position relative, il est nécessaire d'admettre que c'est sur l'élher qui les enveloppe qu'elle a lieu ; mais pour que Téther im éprouve les effets, il ne faut pas qu'il soit isolé comme dans le vide, ou trop éloigné de particules matérielles comme dans les gaz ; il faut qu'il soit dans l'état particulier qui résulte pour lui de la présence de molécules rapprochées. Or, cet état particulier consiste en ce qu'il est plus dense et plus élastique dans les milieux solides et liquides que dans les gaz, et surtout que dans le vide; ce qui, comme on le sait, est la cause du pouvoir féfringent considérable des deux premières classes de corps.

Ainsi, la force magnétique n'agirait sur Téther que par l'intermédiaire des particules et que lorsqu'il est lui-même à un certain état de densité, provenant de l'action qu'exercent sur lui les particules entre lesquelles il est logé; et elle agirait d'autant plus fortement que cette densité serait plus considérable. Comme elle ne dépend pas seulement de celle du corps, c'est-à-dire du rapprochement des particules qui le constituent, mais surtout de la nature de ces particules, ce ne sont pas tou-

556 MAGNKTISIIE ET ÉLEGTRO-imfAMIQUB.

jours les corps les plus denses qui sont les plus réfriDgents, et par conséquent qui doivent éprouver la polarisation circulaire magnétique la plus considérable. Inexpérience confirme tout a fait cette manière de voir; et si Ton jette les yeux sur le tableau, encore très-limité, il est vrai, et très-imparfait des coefficients de polarisation magnétique , on est frappé du fait que les substances se suivent dans ce tableau , à peu près dans le même ordre que dans le tableau de leurs pouvoirs réfringents. De nouvelles recherches sont nécessaires pour établir sur des bases plus solides Tanalogie que je viens d'indiquer, et surtout pour déterminer la nature de la modification qu*éprouve réther sous l'influence magnétique; modification dont l'essence est de rompre l'uniformité de son mode d'action autour de la particule qu'il enveloppe , pour lui en substituer une autre, n'ayant lieu que suivant une certaine direction, et de plus en sens contraire aux deux extrémités opposées de celle direction; mode d'action que le mot de polarité caractérise trèsbien. Nous verrons dans le paragraphe suivant l'idée qu'on peut s'en former.

Tout en n'attribuant pas la production du pouvoir rotatoire par le magnétisme à un dérangement moléculaire produit par cet agent, nous ne nions point que Tarrangement des particules d'un corps n'influe sur ses propriétés optiques, et par conséquent sur celle que nous avons désignée sous le nom de polarisation circulaire magnétique. Ainsi tout arrangement qui trouble l'uniformité de structure, tel que la nature en détermine dans les cristaux, et qu'on en produit artificiellement dans le verre, par compression, par exemple, donne naissance à des phénomènes de double réfraction et de polarisation, qu'on ne peut expliquer qu'en admettant que cette altération de constitution moléculaire a pour conséquence que, dans le même corps» réther n'a pas la même élasticité dans toutes les directions également; il n'est pas étonnant, par conséquent, quil modifie aussi le pouvoir rotatoire magnétique.

En résume, dans les idées reçues aujourd'hui sur la constitution de la matière, nous estimons que les phénomènes découverts par Faraday doivent être attribués à une action des

QaDts OU des couraDts électriques, s*exerçaDt ni sur les parûtes seulement, ni sur Téther seul, mais sur la manière ^tre des particules à Tégard de Véther. Nous ne terminerons pas ce paragraphe sans ajouter que la aleur rayonnante se polarise comme la lumière, ainsi que osieurs physiciens ont réussi aie démontrer. C*est l*électricité i fournit, comme nous le verrons plus tard, les instruments i plus propres à constater cette propriété, qu*on a pu cepennt reconnaître aussi au moyen du thermomètre ordinaire. M. Wartmann, peu de temps après la découverte de M. Faday, annonça qu*un morceau de sel gemme placé sur la route s rayons de [chaleur polarisés détermine la rotation du plan I polarisation, si Ton fait agir sur lui un puissant électromant. Le sel gemme, dans cette expérience, joue pour la laleur rayonnante le même rôle que joue le verre pour la mière, c'est-à-dire qu'il la transmet sans qu'elle en éprouve une minutiou très-sensible d'intensité; comme le verre, quand il i sous l'action du magnétisme, le sel gemme fait de même déer le plan de polarisation des rayons qui le traversent, rayons li sont ici des rayons calorifiques. MM. de la Prévoslaye et Deins ont confirmé les résultats que M. Wartmann avait obtenus premier, en employant des moyens un peu différents, et en se rvant en particulier de la chaleur solaire. Ils sont même irvenus à mesurer la déviation du plan de polarisation, déter* ination très-difiicile, et qui exige l'emploi de procédés et d*apireils fort délicats. Nous reviendrons sur ce sujet quand nous irons fait connaître ces procédés et ces appareils.

e. Baiiproeliemeat eatre les dUers iiliéaomèiiea 4as mm po«« ▼olr BiAirii^^^v®, «t tkéorle générale de eea ph^MemèMca.

Longtemps réduite à n'être qu'une action spéciale, ne s'exer- Ht que sur un très-petit nombre de corps, l'action de l'aimant t maintenant universelle, c'est-à-dire que tous les corps sont isceptibles de l'éprouver. Il est vrai qu'elle se manifeste sous verses formes , mais ces formes elles-mêmes sont liées entre les et se rattachent à un principe général ; c'est ce que nous

558 MAGifiTism et ÉLEcnuKmrNAinaus.

allons chercher à établir. Mais auparavant ^ nous dsTons rappeler queVaction deraimant est identique à Vaction qu*elercent extérieurement au circuit qu'ils parcourent des courants électriques fermés ; c'est ce qui est maintenant généralement admis par tous les physiciens, car cette identité repose à la fois sur des preuves mathématiques et sur des preuves expérimentales, et en particulier sur ce que les deux genres d'action peuvent, dans tous les cas, se substituer l'une à l'autre, pour produire dans les mêmes circonstances les mêmes effets '.

Les formes diverses sous lesquelles se manifeste l'action de l'aimant ou celle des courants électriques fermés peuTent être ramenées à quatre principales :

l"" Action sur les corps magnétiques, qui consiste dans une attraction, une force directrice, conséquence de cette attractioD, avec une polarité magnétique ;

^ Action sur les corps diamagnétiques, qui consiste dans une répulsion et une force directrice, conséquence de cette répulsioD, mais sans polarité magnétique sensible;

3^ Action sur les corps transparents, solides et liquides , qui consiste dans la propriété qu'ils acquièrent sous l'influence de cette action, de faire tourner, d'un angle plus ou moins grand, le plan de polarisation d'un rayon polarisé qui les traverse;

4** Action sur tous les corps très-bons conducteurs, qui consiste dans le développement de courants instantanés chez ces corps, dits courants d'induction.

Si nous cherchons à découvrir les propriétés communes et caractéristiques d'une part des corps magnétiques, d'autre part des corps diamagnétiques, nous trouvons que les premiers sont ceux qui, sous le même volume, renferment le plus grand nombre d'atomes chimiques, et les seconds ceux qui en renferment le moins. Cette loi déjà signalée pour les corps magnétiques quand on ne comptait que le fer^ le nickel et le coiaft parmi les métaux magnéliques, s'est trouvée acquérir une confirmation et une généralisation remarquables , depuis que Faraday a ajouté à la liste de ces métaux le manganèie^ le

> Voyei le ehap. n de la III* partie, p. 226 et KttlTantes.

ÀGTIOlf DU MAGNÉTISME SUR T0I» 118 CORPS. 550

chrome^ le titane^ le ceinum^ le palladium^ le piétine et Tofmium. En effet, tandis que les trois premiers métaux renferment sous le môme volume 230 atomes, les sept suivants 170, les métaux diamagnétiques, tels que Y or et Vargenty n*en renferment que 150, Y antimoine et \t plomb ^ 85, et le bismuth seulement 74 ^ Deux métaux font seuls exception, le cuivre , qui renferme 230 atomes, et le zinc 170; mais ces deux métaux sont, comme nous le verrons dans le chap. P' de la 4*" partie, d*excellents conducteurs de l'électricité^ tandis que tous les autres métaux des deux mêmes catégories , qui sont magnétiques, sont de très-mauvais conducteurs. II paraîtrait donc que le pouvoir magnétique serait une fonction directe du nombre des atomes renfermés sous le même volume, et inverse de la conductibilité électrique; c'est pourquoi Y or et Y argent seraient également diamagnétiques, et non magnétiques; ils sont en effet, avec le cuivre et le zinc, les meilleurs conducteurs de l'électricité, et ils ne renferment d'ailleurs que 150 atomes sous le même volume, au lieu de 230 et de 170.

Les corps diamagnétiques seraient donc ceux qui renferment, sous le même volume , le plus petit nombre d'atomes, ou qui, s'ils en renferment beaucoup, sont très-conducteurs de l'électricité. Il est à remarquer que ces derniers sont très-peu diamagnétiques, par conséquent très-près de la limite '^, et que même, comme nous le verrons plus loin, ils peuvent, dans certaines circonstances, devenir magnétiques. Mais un point important à signaler, c est le rapport qui existe entre le diamagnétisme des corps et leur pouvoir rotatoire magnétique. C'est par erreur que les divers physiciens qui se sont occupés de ce sujet ont regardé ces deux propriétés comme indépendantes l'une de l'autre; M. Faraday avait bien, dès l'origine de ses recherches, saisi cette dépendance, et ce n'est pas sans raison qu'après avoir découvert que l'influence du magnétisme faisait

^ On a pris pour calculer ces nombres les poids otomiqucs déduits des chaleurs spécifiques.

* Voyez, pour le zinc, le tableau dressé par Faraday, p. 495> et celui de E. Becquerel, p. 488.

S80 MÀGllinglIl IT ÉLECTBO-DTlIAiaQCI.

tounier le plan de polarisation dans un prisme de verre pesant, il trouva que ce prisme se dirigeait équatorialement entre les pâles de Télectro-aimant.

Voici donc les rapports qui lient Tune avec Tautre ces deui propriétés. Le premier, c*est que la position que prend le corps diamagnétique pour se soustraire à Vaclion de Taimant, c'est-à-dire la position équatoriale, est celle où ce corps Be possède plus de pouvoir rotatoire magnétique, en supposant que le rayon polarisé le traverse toujours dans le sens de sa longueur. Le second, c*est que toutes les circonstances qui augmentent dans le même corps le pouvoir rotatoire magnétique, augmentent également son pouvoir diamagnétique. Ainsi, M. Wiedemann a démontré que la rotation du plan de polarisation est proportionnelle à Tiotensité du courant ou de Taimant qui agit sur la substance, et nous avons vu d*un autre cAté que le diamagnétisme est également proportionnel à cette intensité. On sait que les cristaux ont un pouvoir rotatoire magnétique très-faible; or, leur diamagnétisme Vest également par Teffet de leur constitution moléculaire, qui les fait diriger quelque fois axialement au lieu d*équatorialement. Le ti*oisième rapport, c'est que les substances qui, par leur nature, ont le plus de diamagnétisme, sont aussi celles qui exercent Faction rotatoire la plus forte sur le plan de polarisation; et réciproquement, plus une substance est magnétique, moins cette action est prononcée. Ce fait ressort déjà des expériences de M. E. Becquerel et de celles de M. Bertin. Ainsi, le pouvoir rotatoire et le diamagnétisme de Teau étant Tun et l'autre 10, le chlorure de magnésium a 16 pour pouvoir rotatoire, et 12 pour diamagnétisme; le sulfure de carbone 29,3 et 13,3; le chlorure de calcium 16 et 11,6. Quant aux corps magnétiques, le sulfate de nickel a 13,55 pour pouvoir rotatoire, et 21,60 pour magnétisme, le protochlorure de fer étendu 9,45 et 92, et le proto* chlorure de fer concentré 3 et 658. Le fait observé par M. Mathiessen, que, lorsqu'un verre contient un métal magnétique, mais en assez petite quantité pour que sa transparence n en soit pas trop altérée, la rotation augmente avec son épaisseur, n*esl point en opposition avec la règle que nous venons de poser.

ici le corps qui agit sur la lumière n'est point le cristal matique, mais le verre; et le métal ne sert qu'à transmettre s rintérieur du verre la puissance magnétique émanée des is par lesquels il est lui-même aimanté. J'ai soumis moine un très-grand nombre de substances liquides à l'action l'électro-aimant pour déterminer leur diamagnétisme relaau moyen d'une balance de torsion, au fil de laquelle étaient pendus des tubes d'un verre très-mince et très-blanc, rempli cessivement des divers liquides , et j'ai constamment trouvé \ l'ordre de leur pouvoir diamagnétique était le même que n de leur pouvoir rotatoire magnétique. Les nombres excnant les deux pouvoirs ne sont pas, il est vrai , proportions, mais cela n'est point étonnant, car, vu la forme si difféte des deux phénomènes qui manifestent l'action de l'aimant

la substance, il est impossible d'admettre que les deux rétats soient la même fonction des forces mises en jeu dans le double action.

S^ous n'avons rien à ajouter à ce que nous avons dit précénment sur l'induction; nous nous bornons à rappeler que i intensité est une fonction de la conductibilité des corps ir l'électricité, et qu'elle dépend, par conséquent, à la fois leurs dimensions et du pouvoir plus ou moins conducteur de rs particules.

^.près avoir ainsi analysé les phénomènes qui sont dus à l'acn de l'aimant et avoir cherché à établir les rapports et les Férences qui existent entre eux, il nous reste à chercher une îorie qui les fasse rentrer dans un même principe général. Le premier point que je tiens à constater, c'est que le diaignétisme n'est point un magnétisme relativement plus ble. J'ai déjà combattu cette opinion qui assimile le diamaétisme au magnétisme, opinion qui avait conduit forcément

E. Beccjuerel à admettre que le vide est magnétique, et qu'il 5t plus qu'un très-grand nombre de corps; je n'y reviendrai ne pas; seulement j'ajouterai que jamais on n'a trouvé dans

corps diamagnétiques, quand ils sont sous l'influence de forts nants, de traces de pôles tels qu'ils devraient en prendre si > corps sont réellement doués de magnétisme. 1. 36

i. ^'. Tru. i""i' v: :-: • t, r-i '. & -ru leur a\oir trouvé dft v.es :.:£:"ri.r ï i :»: :i : . -• i-îr»':*; àtoît d'après la ihêorie Ô-: M. E. Bn : irr'z.. . ■::-'.-i-L:': i-ï >:^-is Je mt-me nom que les V.-rs ::iiii.T::::-hj l-r-r i i^ ri:::;':L-:^arux, ce qui ferailque '.t i.iT'.i-T.r-Jii::'? îT— i-rri.; r::^ . ian^*>Disme du magne- ;:tX'E. NiCî iv.ui-i-.i rTz^ii^ L». 475 r". ^'Jiv. les expériences :.ir ".-::=. riT.Tï P.%rj-i i-rf. t\-r::- •:; Wrlr^r oroyaienl avoir dén-.r::r*7 r-r r^ iliuia:? •iT.^r.iiXrii: daiis le^ coq»? diamagné- !::i:t^ in-r ;».lir/.T i.:::;2):i:r i .i lri:r. NVus avons vu quectt çïi»:r.rn-:ir?? rr-^viir::'. 7^:r\r^ uae autre iuterprrlalion, el •ri -fa t^miruirr. l-eur^efr-^ tiaira; essentiellement ilus à h pn>!uc:i:Q ie «roaran:? : inii::;:v:i Autour de la surface fc njrtiîii 5-:uniLî i i iij-u-a:^ àe? 'irLîr».-aiiuauts ou simplement i .r-rl'e iie* cvcricts f-rniie?. Mais Weber a repris de nuuvrii î-r su;-?: et es: f»^irv-:i:u i des rrsu*.:ats qui semblent effecli\ts.en: fâvorîh'lçs i lidre de ia f<'larilé diamagnélique. ban? •V irivai" :â i: is-ru:-: av^: un s-:«in remarquable tous b phénomènes ma§rnê;i.jues -: diamaenêliiues, il est amené, en aiiribuact Us premier? i J- s counnis moléculaires pn'tîxi?tants aut.ur drs pariiciiits e\ niMbilo? soulonieiU aver illi^. Srion 1.1 thvvn- .iAK^r-rv. à iwv'- .l'j'Oîulre les secmul*: ilrf\ijten.:r, d tns rur.vri-.nir d«/? • orp?, d»^ îluitles ébvirii|nt^ mi^ \ r*-: it •!•: .■.iir.in: jor r.p.v ■■ uiso • \trriouro puissanle, Irlique lesp-lr? d'un •L-le-^iro-aim-înt. l»ans te cas, les louraii'* no pr^Aisteraienl pis et no ?oiaivnt p:î> lirs d'une maiii«'re inili>?':'Uible aux paniuii'.s, oonim'» dans le cas dos corjis nngnOliquor. Mai? il est Im;iJuuis couiluii, par sa llirurii% i\ l'Iniellre uno polari:»"- diamajneîi«|iie inverse de la ptiltrii mai:nf;lique. D'nix séries dexpériences lui semblent proimî l'exislenct^ de cett»-' poliritê. Pans la première, une longue h»lice PSl plirrc vcrîiiMli'mont eulre 1rs d»'U\ pôles dun airninî en for à cheval trirMi^ji-r, et suspendu délicaleniont à un til «I' soie verlical, îi\»'- par son extrémité inférieure, au milieu d'uiitraverse qui unit près de la partie iouilé.\ les deux branih'parallèles de Taimant, lequel se trouve dans un plan borizoïiin. Quand l'hélico est traversée par le courant, tout est symélriii"' de part et d'autre: l'aimant no bouiie pas, les deux pôle? iiiu

également ou attirés ou repoussés par Thélice, suivant le sens da courant qui la traverse; mais si l'on fait mouvoir un cylindre le bismuth dans Tintérieur de Thélice, on observe, en partant le la position où le milieu du cylindre est dans le plan de Tai* nant, que, si on Télëve, Taimant se meut dans un sens, et que, il on rabaisse, il se meut dans Tautre, ce qui semble indiquer ieux p61es opposés aux extrémités du cylindre. Avec un fil de !er substitué au bismuth, on observe le même mouvement, mais ilans un sens contraire. Mais ce qu'il y a de singulier, c*est iu*an mouvement semblable, presque aussi fort, a lieu quand ya fait mouvoir le bismuth dans Thélice, sans que celle-ci soit traversée par un courant électrique; seulement le mouvement ft une direction opposée; il est plus fort quand on élève le lûsmuth que quand on rabaisse, ce qui est Tinverse quand Thélice est traversée par le courant électrique. Il est évident que, dans ces expériences, le bismuth éprouve une modification dans ses rapports magnétiques ou électro-dynamiques, par le Eah qu il est entoure de courants électriques; cela n'est point étonnant, puisque, s*il était transparent, cette modification serait accusée par la rotation du plan de polarisation. Cet ensemble d'expériences semble prouver, en effet, que cette modification consiste dans la production d'une polarité telle que la conçoit Weber. Cependant , comment expliquer l'action du bismuth quand il n'est pas entouré de courants électriques? Dans ce cas, il devrait repousser également les deux pôles de Taimant mobile, et celui-ci ne devrait, par conséquent, avoir aucun mouvement. Enfin, pour être bien certain que les courants d*induction ne jouent aucun rôle dans cette nouvelle forme donnée à ses expériences, Weber aurait dû employer d'autres métaux que le bismuth, et montrer ({ue les effets (dHenus sont moindres avec] des métaux moins diamagnétiques.

La même observation s'applique , et avec plus de raison encore, à la seconde série des expériences de Weber. Dans cette série, on a deux hélices concentriques et bien isolées l'une de l'autre; l'extérieure est traversée par un courant électrique, rintérieure est mise, par ses deux extrémités, en communica-

564 MAG!(iTI8ia BT ÉLECTBO-DTlfAlflQUB.

tion avec un galvanomèlre, et un cylindre de bismuth s'y meut intérieurement. On a eu soin de tourner la moitié des spires de cette hélice intérieure dans un sens contraire à celui de l'autre moitié, de façon que les effets d'induction produits par l'introduction successive de deux pôles magnétiques différents puisr sent s'ajouter. L'expérience est conduite de manière qu'un commutateur mette le bismuth en mouvement en même temps qu'il change les communications de l'hélice avec le galvaoomètre, de façon que les courants d'induction cheminent tous dans celui-ci, suivant la même direction, et que leurs effets s'ajoutent par conséquent. On obtient ainsi une série de courants induits, accusés par leur action sur le galvanomètre, et en remplaçant la tige de bismuth par un fil de fer, on en obtient également, mais dirigés, dans les mêmes circonstances, en sens contraire. On pourrait peut-être faire à M. Weber l'objection que la présence du cylindre de bismuth doit modifier l'action de l'hélice extérieure sur l'intérieure, et, par conséquent, expliquer le développement des courants accusés par le galvanomètre. Il aurait fallu, soit dans cette série d'expériences» soit dans la première, que M. Weber employât non-seulement des métaux diiTérenls du bismuth, mais aussi des métaux tirés en fils fins et formant des faisceaux, pour comparer leurs effets à ceux de métaux semblables formant des cylindres pleins; seule manière de bien distinguer les effets dus à la polarité de ceux qui proviennent de courants d'induclion développés à la surface des masses introduites dans l'hélice.

Le fait de la polarité diamagnélique nous parait toutefois assez bien établi par les nouvelles recherches de M. Weber, quoiqu'il ait encore contre lui quelques faits négatifs tels en particulier que ceux récemment signalés par M. Matteucci. Ce physicien a construit quatre hélices parfaitement semblables, qu'il a disposées verticalement aux quatre angles d'un plateau de bois carré; une aiguille asta tique était délicatement suspendue au milieu des quatre hélices, et l'appareil était construit de façon qu'aucun mouvement n'était produit sur l'aiguille quand une décharge ou une série de décharges passaient dans les hélices. Il suffisait de rempUrTintérieur des deux hélices, placées à

rextrémité de Tune des diagonales, d*uD mélange de cire et de très-petites quantités de colcotar (oxyde de fer), pour obtenir des effets très-marqués au moment où la décharge passait. En remplaçant les cylindres magnétiques par des cylindres de bismuth, on n*a jamais obtenu le moindre mouvement de Taiguille astalique. Cependant le pouvoir diamagnétique du bismuth était très-supérieur au pouvoir magnétique des mélanges de cire et de colcotar; ce qui semble prouver que le diamagnétisme n*est pas le résultat d'une polarité de même genre que la polarité magnétique. M. Matteucci a également constaté qu*en employant des corps diamagnétiques non conducteurs tels que le phosphore, le soufre, Tacide stéarique» au lieu de métaux, on ne produit aucun efTetd^induction ni dans un sens, ni dans un antre. Nous verrons plus loin que les faits intéressants observés par M. Matteucci ne sont pas en opposition avec Texistence dans les coips diamagnétiques d*une espèce particulière de polarité. M. Faraday n*admet point la polarité diamagnétique; nous amOB déjà dit qu*il regarde Faction exercée par Taimant sur les corps magnétiques et diamagnétiques comme les résultats de forces émanées des pôles des aimants, selon certaines directions qu'il appelle lignes de force^ et dont Tensemble constitue le champ magnétique. La présence d*un corps dans ce champ magnétique modifie les directions des lignes de force; si le corps est magnétique, il concentre les lignes de force; s'il est diamagnétique, il les fait diverger. Cette modification, apportée dans la distribution auparavant uniforme de ces lignes de force, donne naissance aux mouvements attractifs pour les corps magnétiques , et répulsifs pour les diamagnétiques. M. Faraday a fait une étude détaillée du champ magnétique et de la direction des lignes de force, dont la distribution de la limaille de fer, autour et entre les pôles des aimants, donne une idée assez exacte. Nous avons déjà vu qu'il a réussi à employer Tinduction * pour démontrer Tégalité et la distribution de ces lignes de force dans le champ magnétique. Il résulte en effet des expériences que nous avons rapportées dans le chapitre

> Voyei cliap. V, p. 441.

066 MAQNÏtTI8MK ET ÉL£CTB0-DTM1M1QUI.

de rinduclioQ ^ que, à quelque distance de raimani qu'on coupe ces lignes , le courant d'induction perçu par le fil en inou?ement qui les coupe, a la même intensité ; ce qui prouve que h force magnétique a une valeur définie, et que, pour les mêmes lignes de force, cette valeur demeure la même à toutes les distances de Taimant ; la convergence ou la divergence des lignes, non plus que Tobliquité plus oii moins grande de Tintersection, n'amenant aucune différence dans le montant de leur puissance. L*étude de la partie interne de Taimant conduit à reconnaître que les ligues de force y ont aussi une puissance définie et parfaitement égale à celle des ligues extérieures, qui n'en sont que la continuation, et cela, quelle que soit la distance, qui peut être infinie, à laquelle elles sont prolongées.

Il ne faut pas perdre de vue que M. Faraday exprime, par les termes de lignes de force magnétique, la puissance de la force de polarité magnétique, et la direction suivant laqu^ elle s'exerce. Si le champ magnétique est composé de forces égaies et également distribuées, comme on l'obtient facilement av^iBiiQ électro%imant en fer à cheval, il sufîit de placer une sphère de fer ou de nickel dans ce champ pour occasionner immédiatement une perturbation dans la direction des lignes de force. Les forces ne sont pas seulement concentrées, mais contournées ou modifiées dans leur direction par les sphères métalliques introduites; elles éprouvent une convergence sur les faces opposées d'une sphère magnétique, et une divergence correspondante surlescôtés opposés d'une sphère diamagnétique. C'est cette propriété que M. Faraday exprime parles mots de conductibilité de polarité (conduction polariiy). La température diminue le pouvoir que les corps possèdent d'affecter la direction des lignes de force, et même le leur fait perdre complètement à un certain point. C'est ce qu'on peut constater en remarquant qu'une petite aiguille aimantée, longue de trois millimètres, qui se plaçait toujours parallèlement aux lignes de force dans les différents points du champ magnétique, change d'abord de direction près des sphères de fer ou de nickel, puis reprend son paral-

* Voyex chap, V, p. 442.

ACTlOIf DU MAGNÉ118ME SUR TOUS LES CORPS. 367

lélisme, quand on chauffe k une Icmpéraiure suffisante ces deux sphères. L'oxygène de Tair, qui, en vertu de ses propriétés magnétiques, doit modifier la direction des lignes de force du magnétisme terrestre, perd en grande partie aussi cette propriété par rélévation de la température, ce qui fournit à M. Faraday» comme nous le verrons, une explication ingénieuse des variations diurnes de l'aiguille aimantée.

Le peu de mots que nous venons de consacrer aux idées théoriques de Faraday suffisent pour les faire comprendre; l'idée fondamentale de l'illustre physicien est, au fond, la négation de toute action à distance, et l'explication des phénomènes par des forces continues, formant ce qu'il appelle dos lignes de force. Les corps, par leur présence, modifient ces lignes de force, et il en résulte des mouvements de direction qui se manifestent par la disposition de ces corps à se placer, suivant leur nature , axialement ou équatorialcnient, c'est-à-dire dans les places ou la force est à son maximum, ou dans celles où elle est à son minimum. Un savant physicien anglais, M. Thomson, en appliquant le calcul et les notions de mécanitiuc aux idées de Faraday, a trouvé qu'elles représentaient, d'une manière remarquablement exacte, ce qui se passe dans cet ordre de phénomènes, pourvu qu'on tienne compte de l'action mutuelle des paHies dont se composent les corps soumis à l'influence magnétique. M. Thomson a mémo fait un assez grand nombre d'expériences sur de petits fils et sur des cubes de fer disposés de manières dififérenles, en les suspendant près et au dedans d'un anneau traversé par un courant électrique, et il a toujours vu que ces corps se plaçaient parallèlement aux lignes de force.

Nous ne saurions nous ranger complètement aux idées de M. Faraday, quelque ingénieuses qu'elles soient. Le champ magnétique existe-t-il réellement tel ([ue le conçoit le savant physicien, c'est-à-dire indépendamment de la présence des corps qui en manifestent l'existence? Voilà le point sur lequel j'ai du doute. Je suis plutôt disposé à admettre que les forces magnétiques ne s'exercent qu'autant qu'il y a un corps qui détermine leur manisfestation. M. E. Becquerel a déjà démontré que l'action de l'aimant sur les corps magnétiques et diama-

568 MAGNÉTISME ET ÉLECTROHOTNAMIQUE.

gnétiques est proporiioDoelle au carré de ]*inleDsiléde raiinaot ou du courant, et non pas à la simple iotensilé, ce qui moDtre que ces corps entrent pour leur part dans la production de l'effet, et qu'ils ne jouent pas un rôle simplement passif. M. Tyndall arrive à la même conclusion , à la suite de nombreuses expériences faites également sur des corps diamagnétiques et magnétiques. Il croit même avoir trouvé que le bismuth prend une polarité magnétique analogue à celle que preod le fer, mais seulement transversale et non longitudinale ; il lire cette dernière conséquence des résultats qu'il a obtenus en entourant un morceau de bismuth soit ordinaire, soit cristalUsé, quand il est suspendu dans le champ magnétique, d'une hélice traversée par un courant électrique; il a trouvé, en plaçant l'hélice tantôt parallèlement, tantôt perpendiculairement à la ligne axiale, des déviations considérables à la direction que doii prendre le bismuth quand il n'est pas entouré d'une hélice électrique, et il estime que ces déviations s'expliquent par un magnétisme transversal qui lui est imprimé par l'aimant. Mais, d'un autre côté, comment expliquer la répulsion? Ce qu'on peut dire de plus vrai, c'est, comme le remarque M. Tyndall lui-même, que la présence de l'hélice traversée par un courant électrique apporte dans le champ magnétique des modifications qui font changer de place aux lignes de plus grandes et de plus petites forces qui deviennent inclinées à la direction axiale ou équatoriale. Enfin, remarquons encore que si les lignes de force suffisent, comme l'admet Faraday, pour expliquer tous les phénomènes, pourquoi ces lignes ont-elles besoin de l'intermédiaire d'un corps pour agir sur le rayon polarisé, et ne peuvent-elles pas agir sur ce rayon directement dans le vide? résultat qu'on n'a pas pu réussir à obtenir en employant même une puissance magnétique très-considérable. Il résulte donc pour nous de cette longue discussion : 1"* Que les corps soumis à l'action de la force magnétique éprouvent des modifications qui déterminent les mouvements qu'ils exécutent sous l'action de celte force, ainsi que les autres effets qu'ils deviennent capables de produire, tels que la rotalion du plan de polarisation;

AGTIOlf mj MAGNÉTISME SUR TOUS LES CORPS. 569

2^ Que ces modificatioDS ne sont pas du même ordre dans les corps magnétiques et dans les diamagnétiques , en d*autres termes, que ces derniers ne prennent pas une polarité semblable à celle que prennent les corps magnétiques;

3* Qu'en conséquence, ni la théorie de E. Becquerel, qui assimile les corps diamagnétiques aux magnétiques, ni celle de Faraday, qui ne fait jouer aux corps qu'un rôle passif, ne nous paraissent rendre compte d'une manière satisfaisante des différentes formes sous lesquelles se manifeste le pouvoir magnétique, tandis que celle de Weber semblerait mieux représenter cet ordre de phénomènes.

Cherchons donc s'il n'y aurait pas moyen de rattacher cette dernière théorie à un principe général, en nous laissant guider uniquement par les résultats de l'expérience.

Quand on étudie les phénomènes électro-chimiques , on est forcément conduit, comme nous le verrons, à admettre une relation simple entre Vatome et l'électricité. Ampère avait supposé que chaque atome de la matière possède une électricité qui lui est propre, positive ou négative, et que, dans l'état d'équilibre, il est entouré d'une atmosphère d'électricité de nature contraire à la sienne, qui dissimule celle-ci. Cette hypothèse, qui rend compte assez élégamment d'un certain nombre de faits, est sujette à de grandes objections : en particulier, elle n'explique nullement comment le même atome doit tantôt être positif, tantôt négatif, suivant l'atome avec lequel on le met en rapport, ce qu'il faut pourtant admettre, si l'on veut expliquer un grand nombre de faits chimiques. Berzelius avait admis que chaque atome a deux pôles électriques, l'un positif, l'autre négatif; il avait fondé son hypothèse sur l'existence de ces deux pôles dans les molécules de la tourmaline et de certains cristaux ; mais à cette hypothèse simple, il en avait ajouté une autre trèspeu probable, fondée sur le fait qu'il y a des conducteurs qui transmettent mieux l'une des électricités que l'autre, fait démontré dès lors inexact ; cette hypothèse était que les atomes sont unipolaires, c'est-à-dire qu'ils ne gardent qu'une de leurs électricités en se combinant, et qu'ils abandonnent l'autre. Nous verrons pi us tard que cette dernière hypothèse n'est point néces-

570 MAGNÉTUMS ET ÉLKGTttO^DTNJLIliQUK.

saire pour expliquer les phénomènes chimiques et électro-chimiques , qui peui^ent se concilier très-bien avec Tidée de la polarité, telle que Ta conçue Berzelius, sans avoir besoin d'y ajouter Vunipolarité. Je suis donc disposé à admettre dans l'atome une polarité naturelle; tous les faits relatifs au développement de l'électricité, en particulier par la chaleur, sembleol y conduire, et quant à Tobjection tirée de ce que Tatome étant naturellement sphérique, on ne voit pas de raison pour qu il ait une polarité dans une direction plutôt que dans une autre, on n'a qu'à supposer, ce qui est loin d'être improbable, que chaque atome de la matière a reçu primitivement un mouvement de rotation sur lui-même; et dès lors on a pour l'atome un axe cl un sens de rotation, et, par conséquent, un pôle différent à chaque extrémité de l'axe.

Partant de cette polarité primitive de l'atome, il nous est facile d'en déduire, d'après les lois connues de l'électricité, les propriétés que manifestent les corps sous l'action de l'aimant ou des courants électriques fermés. Remarquons d'abord que quand un atome est isolé , c'est-à-dire à une distance trop grande pour être influencé par les atomes voisins, les deux électricités accumulées aux extrémités de son axe doivent constamment se réunir par sa surface même, et cela avec d'autant plus de facilité qu'il est lui-même d'une nature plus conductrice. Soit en efl'et, fig. 172, a l'atome, 6 et c les extrémités de son axe ou ses deux pôles ; Vélectricité -f- portée constamment en b tend à s'unir par la surface de l'atome avec l'électricité négative portée en c; il eu résulte donc un courant allant de c en b à travers Taxe, et de i en c sur toute la surface de l'atome. Ainsi, on peut Fig. 172. considérer l'atome comme traversé par

un courant qui revient à son point de départ par la surface de l'atome lui-même. Celui-ci est donc dans im état d'équilibre électrique, puisque les deux courants, dont l'un le traverse et dont l'autre l'entoure, sont égaux et de sens contraire. Mais si l'on rapproche un certain nombre d'atomes à une dis-

▲CTIQII mS MAftMÉTlfiME SUR TOUS LES CORPS. 571

lance assez petite les uns des autres pour que leur influence muiueUa puisse s*exercer, alors ils se disposent de façon, fig. 173, que le pôle-f- de Tatome a soit en contact avec le pôle — de l'atome 6, le + de i avec le — de c et ainsi de suite,

jusqu'à ce qu'ils forment une chaîne dont le dernier atome, par exemple, ait son pôle + en contact avec le pôle — de a. On a ainsi une molécule intégrante, entourée d'un courant électrique circulant autour d'elle ; le nombre des atomes qui entrent dans sa formation dépend de la constitution moléculaire du corps qui n'est point régie non plus que la cohésion par la polarité électrique, mais qui dépend probablement de la masse de l'atome ^ Pour que ce courant électrique dont nous venons de décrire la formation s'établisse autour de la molécule intégrante, il faut que celle-ci soit composée d'atomes trèsrapprochés; or, quels sont les corps qui sont dans ce cas? Nous l'avons vu au commencement de ce paragraphe, ce sont les corps magnétiques. Ainsi donc, les corps magnétiques sont, par reflet même du rapprochement des leurs atomes, des corps dont chaque particule intégrante composée d'un plus ou moins grand nombre d'atomes, est entourée d'un courant électrique. Dans l'état naturel , les particules livrées à elles-mêmes s ar-

* Nous admettons ici avec toas les physiciens, que la différence qui existe entre l'atome chimique et la molécule intégrante ou physique est que la moleenle n*68t qu'une agglomémtion d'on plus on moins grand nombre d'atomes.

572 MAGNÉTI8MB ET ÉLECTRO-DTNAMIQUE.

rangent de façon que ces courants électriques se neutralisent tous mutuellement ; mais si Ton vient à exercer sur le corps magnétique une action extérieui*e en lui présentant ou un aimant ou un courant électrique, on oblige les particules à se disposer de façon que leurs courants soient parallèles à ceux de Taimant ou au courant qu'on leur présente. Yoilà Taimantalion produite ; elle est temporaire si les particules ne conservent pas la position que la force extérieure leur a imprimée après que cette force a cessé ; elle est permanente si elles la conservent ; c'est encorda constitution moléculaire des corps qui détermine le degré plus ou moins prononcé de celte propriété que nous avons appelée la force coercitive. Nous sommes dont ainsi conduits à priori k la théorie d'Ampère sur la constitution des aimants et à admettre que les courants électriques préexistent autour des particules et que l'aimantation consiste simplement à les disposer dans une direction commune ; consé- (|uence déjà tirée des effets moléculaires qui l'accompagnent. Remarquons que ce sont essentiellement les particules de la surface qui éprouvent cet effet de direction que tend au contraire à détruire Tinflucnce des intérieures; ce qui explique le pouvoir de la trempe et pourquoi un aimant creux est plus fort qu'un aimant plein de même volume.

Deux métaux font seuls exception à la loi que nous venons d'établir : ce sont le cuivre et le zinc; ils devraient être magnétiques d'après leur volume atomique, et ils ne le sont pas; il est vrai qu'ils ne sont que très-faiblement diamagnétiques, mais ils le sont. Nous avons déjà remarqué que ces deux mômes métaux sont de beaucoup les meilleurs conducteurs de tous ceux qui ont le même volume atomique; or cela nous explique pourquoi ils ne sont pas magnétiques comme les autres. En eifet, pour que le courant électrique se forme autour de la molécule intégrante (ce qui caractérise le corps magnétique), il faut nonseulement que les atomes soient très-rapprocbés, mais aussi qu'ils ne soient pas d'une nature assez conductrice pour que les électricités accumulées à leurs deux pôles puissent se réunir facilement par leur surface même comme lorsqu'ils sont isolés, plutôt que de s*unir avec les électricités contraires des deux

ACTION DIT MAGNiTJSUE SUR TOUS LES CORPS. 573

Lomes entre lesquels chacun d*eux est interposé. Or, c*est ce ni arrive aux atomes de cuivre et de zinc à cause de leur grande mductibilité électrique. Aussi on peuhrendre le cuivre magnéque en le combinant avec de Toxygène ou du chlore qui iminuent son pouvoir conducteur.

Le magnétisme si prononcé de Toxygène s'explique en adlettant que chaque molécule d*oxygène est formée d'un roupe très-dense d* atomes élémentaires, hypothèse que conrme, comme nous le verrons, Vétat ozone de l'oxygène, qu'on btient en désagrégeant ses particules. Il est assez remarquable, ue l'oxygène qui est le seul gaz magnétique soit le seul aussi ont les particules puissent être désagrégées.

Remarquons enfin que la chaleur diminue et même fait disaraltre le magnétisme, parce qu'en éloignant les atomes les ns des autres, elle rompt les chaînes éleclriques que ces atoles formaient, ou tout au moins diminue l'intensité du courant ui les traverse \

Passons maintenant au diamagnétisme. Ce qui distingue les nrps diamagnétiquesde ceux qui ne le sont pas, c'est que leurs tomes étant plus distants, il ne peut s'établir chez eux de chaîne lectro- atomique naturelle; les atomes sont donc indépenants les uns des autres au point de vue électrique, et par conséuent dans cet état d'équilibre où leurs courants extérieurs eutralisent le courant intérieur dirigé le long de leur axe. [ais si l'on présente aux molécules intégrantes, composées d*un lus ou moins grand nombre de ces atomes, un courant exléeur fermé*, ce courant ne pourra pas leur imprimer une diîction particulière, puisqu'elles ne sont pas entourées d'un >urant électro-atomique comme les particules magnétiques;

1 Les expériences récentes faites sur la dilafation des corps et en particulier Iles de Magnus et de Regnault sur la dilation des gai ont démontré en effet, le la dilatation par la chaleur ne consiste pas seulement dans Téloignement des irticules intégrantes les unes des autres, mais aussi dans une dilatation propre i ces particules et par conséquent dans un éioignement des atomes mêmes dont les sont formée?.

* J'entends par action d'un courant extérieur fermé, l'action soit d*un courant lUaique fermé, soit d*un éleetro- aimant, soit d'un aimant ordinaire.

574 MAGIfÉTISME ET ÉLECTRO-DTIIAIIIQUB.

mais s'il est suffisamment énergique, il déterminera chez ceux de ces atomes qui sont le plus rapprochés de lui, une direction telle que leur axe soit parallèle à sa propre direction, et qu'en même temps leurs pâles soient tournés en sens contraire de eelui des particules polarisées du conducteur du courant, d'une manière analogue à ce qui a lieu dans Finduction électro-dpamiquc (p. 446). Ces atomes ainsi dirigés sous cette puissaote influence, obligeront à leur tour les autres atomes de lamolécale dont ils font partie à se diriger de façon à se correspondre par leurs pôles opposés, et à former ainsi une chaîne électrique dont le courant aura nécessairement un sens contraire à celui du courant extérieur, puisque ce sens est déterminé par les premiers atomes qui sont soumis directement à Faction de ce courant. Les choses se passeront de même pour te autres particules du corps diamagnétique, de sorte qu'elles se trouveront entoorées, du moins toutes celles qui seront sous Tinfluence extérieure, de courants électriques ayant une direction contraire à celle des courants qui agissent sur elles, ce qui produira nécessairement une répulsion.

La différence entre un corps magnétique et un corps diamagnétique consisterait donc en ce que, dans le premier, les courants préexistants autour des particules, Faction extérieure d'un courant fornu'î n*a d'autre effet que d'imprimer à ces particules une direction comnume, et telle «jne leurs courants soient parallèles il ceux qui agissent sur elles et dirigées dans le même sens ; c'est ce qui constitue Faimantation; tandis que, dans le second, les particules n'étant point entourées d'un courant électro-atomique naturel, elles ne changent point elles-mêmes de place, mais elles se trouvent, par la disposition que Faction extérieure imprime à leurs atonios, oulouiws d'un courant électrique dirige dans un sons oontniire à celui des courants qui agissent sur elles. On \oit que nous arrivons ainsi aux mêmes conclusions que Wolter, quant à la différence entre le magnétisme et le diamasruêtîsuie.

Au fond, c'est \ui véritable phénomène d'inductiou qui se lkis>o d.uis Faoïîon oxoroèo sur la molécule diamagnétique, avec cetto ditlVn^hv que l'induction a lieu seulement dans la mole-

cule et non dans toul le conducteur, et qu*elle dure autant que la cause inductrice, au lieu d*élre instantanée. Une autre diifférenee, c*est que Tinduction moléculaire a lieu aussi bien dans les corps non conducteurs que dans les conducteurs, taudis que celle qui donne naissance à des courants d'une grandeur finie ne peut être produite que dans des corps conducteurs.

Les causes de ces diilërences sont faciles à saisir quand on compare la nature même des deux phénomènes. L'induction électro-dynamique est le résultai, comme nous Vavons vu, de la polarisation des molécules intégrantes successives et des décharges des électricités contraires de ces molécules consécutives ; c'est un phénomène purement physique dans lequel la nature même des particules ne joue aucun rôle, sauf en ce qui concerne leur degré plus oi| moins grand de conductibilité électrique ; il est tout à fait analogue aux effets d'influence de Télectricité statique et à ceux des électricités dissimulées. Aussi l'induction se manifeste de la même manière dans les corps magnétiques dont les molécules intégrantes sont ontourées d'un courant électrique naturel, et dans les corps diamagnétiques dans lesquels ce courant moléculaire est induit ; il faut seulement que le corps soit conducteur, et l'intensité de l'efiet dépenddu degré plus ou moins grand de conductibilité du corps. Il n'en est point de même de l'induction moléculaire, qui est la cause du diamagnétisme. Due à un arrangement particulier des atomes de la molécule, elle dure autant que l'action qui produit cet arrangement. On conçoit que cette action doive être très-énergique pour pouvoir troubler l'arrangement naturel des atomes, et pour déterminer ensuite la neutralisation continue des électricités contraires des atomes consécutifs, lors même qu'ils sont peu rapprocher ci souvent mauvais conducteurs de réleclricilé. Tous les faits sont d'accord avec cette manière d'envisager cet ordre de phénomènes. Ainsi non-seulement l'induction électro-dynamique se manifeste dans les coq)s magnétiques et même aimantés, comme s'ils ne l'étaient pas, mais elle est également simultanée avec le diamagnétisme et en trouble les eifels quand les circonstances favorables à sa production se trouvent réunies.

Nous voyons donc que, par des causes d'un ordre tout diff(î-

576 IfAGIffinSIII ET ÉLBCTBO-DTNAMIQUI.

rent, les corps diamagnétiques ont, tant qu*ils sont sous Viofluence de couranls fermés^ leurs particules entourées de courants ayant une direction contrai re à celle de ces courants fermés, tandis que les particules des corps magnétiques ont sous cette influence leurs courants dirigés dans le même sens. Cette opposition explique très-naturellement tous les effets différentiels qu'on observe en mélangeant ensemble des substances magnétiques et djamagnétiquesy et comment on peut parvenir à un mélange qui soit indifférent à Vaction de Taimant. Elle rend compte également des effets opposés observés par Weber, quand il introduit dans ThéUce traversée par les courants électriques, tantôt une tige de fer, tantôt un cylindre de bismuth; seulementy dans toute cette classe de phénomènesi il faut se mettre à Tabri de Tinfluence des courants d'induction superficiels, et pour cela n'agir qu'avec des masses très-divisées et non continues. Les expériences, dans lesquelles Matteucci n'a jamais pu obtenir le moindre effet sur l'aiguille aimantée en faisant passer une forte décharge dans une hélice, au centre de laquelle était un morceau de bismuth, tandis qu'il suffisait que le bismuth fût remplacé par un corps renfermant une quantité de fer presque imperceptible pour obtenir une action, tiennent à ce que le diamagnétisme exigeant pour se développer d'abord un certain arrangement des atomes, et ensuite la production du courant qui est la conséquence de cet arrangement, il ne peut être produit sous l'influence d'une décharge instantanée ' ; tandis que l'aimantation, n'étant que le résultat d'une direction imprimée à des particules déjà entourées d'un courant électrique, peut être déterminée instantanément. Enfin, il est facile de voir que tous les phénomènes magnétiques et diamagnétiques propres aux cristaux, pouvant être ramenés, d'après les travaux de MM. Tyndall et Knoblauch, à ceux que présenterait une agglomération de lames magnétiques ou diamagnétiques indépendantes, se concilient parfaitement bien avec la théorie qui explique les effets qui sont produits sur ces lames.

* M. Foraday et M. E. Bccquerdl ont tous les deux remarqué qu*il faut en eiïct un certain temps (quelques secondes] pour qu'un corps diamagnétique acquière tout le pouvoir rotatoire dont il est susceptible.

ACTION DU BIAGNÉTiSME SUR TOUS LES CORPS. 577

Quant à la rotation du plan de polarisation exercée par les substances transparentes diamagnétiques, elle tient évidemment non pas aux courants électriques moléculaires qui résultent de Faction de courants extérieurs sur ces substances, mais à l'arrangement des atomes que cette action détermine. Ainsi, les deux phénomènes, rotation du plan de polarisation et diamagnétisme, n*ont point entre eux la dépendance de cause à effet, mais celle d'être dus à la même cause, savoir, une disposition particulière des atomes dans les molécules intégrantes, ce qui s'accorde très-bien avec l'observation de M. Biot généralement admise^ savoir, que la rotation du plan de polarisation est un phénomène tout moléculaire. On conçoit également comment le sens de la rotation doit dépendre du sens du courant qui la produit, puisque ce sens détermine l'arrangement des atomes des particules dans une certaine direction, et dans une direction précisément opposée quand lui-même il change. La preuve que ce n'est pas aux courants moléculaires qu'est due la rotation du plan de polarisation, se trouve dans le fait que les liquides magnétiques, dans lesquels ces courants existent naturellement, ne produisent pas le phénomène quand une action extérieure donne une même direction à tous les cours^ts, ou le produisent à un si faible degré qu'on peut en conclure que l'effet ne provient que du liquide diamagnétique (l'eau ordinairement] dans lequel le corps magnétique est dissous. Il paraît également que dans les substances magnétiques les atomes qui constituent la molécule intégrante sont trop rapprochés pour que, lors même que leur action polaire mutuelle leur imprime un arrangement régulier, ils puissent agir sur le rayon polarisé. Il en est autrement pour les corps diamagnétiques dans lesquels l'action extérieure, tout en donnant aux atomes de la molécule une disposition analogue à celle qu'ont naturellement les atomes de la molécule magnétique, ne peut déterminer entre eux un rapprochement semblable, ce qui fait que le courant qui résulte de la direction commune qui leur est imprimée est toujours très-fîiible, mais ce qui permet en même temps à ces atomes d'agir individuellement sur la lumière polarisée et de produire la rotation du plan de polarisation avec une intensité dépcn- 1. 37

578 MAGNÉTISBIE ET ÉLECTBO-DTNÀinQDS.

dantc à la fois de leur nature propre, et de Ténergie de Taclion cpii les dirige.

Telle est la théorie qui, dans l'état actuel de la scienc , nous semble représenter le mieux tous les phénomènes relatifs au magnétisme et à l'action extérieure des courants électriques. Elle nous parait se concilier trcs-bien avec les diverses observations que nous avons exposées, soit dans ce chapitre, soit dans les précédents. Il est vrai qu'elle n'explique pas la nature particulière de l'action de l'atome sur la lumière polarisée, mais elle montre seulement que, quelle que soit cette action, l'influence magnétique doit donner aux atomes une direction commune qui fait que toutes leurs actions concourent, et que la molécule, par conséquent, doit agir d'une certaine manière sur l'éther interposé.

Remarquons encore que nous avons été amenés, pour expliquer les phénomènes magnétiques et diamagnétiques, à nous occuper des différences spécifiques entre les corps, autres que celles tenant à leur conductibilité pour l'électricité, quoique nous eussions annoncé dans notre préface'que les phénomènes généraux de l'électricité dynamique en étaient indépendants aussi bien que ceux de l'électricité statique. Cette déviation au principe que nous avions posé tient à ce que, au lieu de nou> borner à l'exposition des lois générales de Taclion des courants, nous avons été conduits forcément h étudier les modifications que CCS lois éprouvent dans certains cas, moditications tenant à la nature même des corps au moyen dc5([uels ces lois sont manifestées. Mais c'est surtout dans la quatrième et dans la cin(iuiènic partie que la nature des substance? jouera un rôle important dans ses rapports avec rélcctricilé, et 4|ue nous pourrons suivre, dans ses conséquences, l'hypothèse (|ui a servi de base à kl théorie que nous venons d'exposer *.

' Lisfc des principaux travaux rclafi/s aux sujets traitts dans cechnfntW'

Latlvmand, — AUraclion cl rqiulsion des wuranls induits. — ,\nn. dechon ctdc p/itjs, (N. S./r. x\ii, p. 10.

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Poggàidorff* — Polarité diamagnétique. — Ann. der physik. T. lxxxiii , p. 475 (1848).

WUdemann, — Polarisation circulaire magnétique. Ann. der physik. (1850 et J852), elArch. des se. phys. (Bibl. univ.) T. xvii, p. 47.

S» Becquerel. — Action du magnétisme sur tous les corps. — Ann. de chim. U de phys. (N. S.}. T. xvii, p. 449, et t. xxvm, p. 253.

Plueker, — Détermination du pouvoir magnétique et diamagnétique des corps. — Phénomènes magnéto-cristallins. — Ann. de chim. et dephys. T. xxix (N. S.), p. \19.Àrch,dessc.phys.(Bibl.univ.].l.:^f^. 19G, ctt.xviii,p. l4G,ett. W.p. 102,

iteicA. — Idem. — Arch. des se. phys. {Bibl. timt;.]. T. xi, p. 41.

Verdet. — Induction diamagnétique. Ann. de ch. et dephys. (N. S.). T. xxxi, p. 147.

Tyndall et Knoblauch. — Phénomènes magnéto-cristallins. Arch. des se. phys. (Bibl.iiniv.). T. xin, p. 219.

Matteucci. — Diamagnétisme^ action sur la lumière polarisée et phénomènes jBUgnéto-crifitallins. — Ann. de ch. et dephys. (N. S.]. T. xxvni, p. 493. Areh. des se. phys. t.xxii, p. 24, et t. xxiv p. G8.

Matthiesscnl — Polarisation circulaire magnétique. Arch. des se. phys. {Bibl, UHiv.}.T. v, p. 126 et 212.

Berlin. — Idem. — Ann. de ch. et de phys. T. xxii (N*. S.), p. 5.

Tyndall. —Phénomènes magnéto-cristallins et champ magnétique. — Arch. des se. phys. (Bibl. univ.). T. xvi, p. 177 ; t. xvui, p. 21 1 et 215.

Thomson. — Champ magnétique. Arch. des se. phys. (Bibl. unw.). T. xvi, ^. 46, et t. XXIV, p. 260.

IIUTITES