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Atcoot alisulu. . . .

Bisinulli

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hài.<eure de citroii. . .

-M. l’iucker, qui avait d’abord cru que l’air et l’oxygène étaient diamagnétiijues, a reconnu plus tard le magnétisme de l’oxygiuie ; il a également constaté i[ue deux des composés nitreux étaient magnétiques, savoir : le deutoxyde d’azote et l’acide nitreux à l’état de gaz, ce qui tient jirobablemenl à ce que ce sont des combinaisons moins fortes i|ue h’s autres; il a également remarqué qu’il suffit de la présence il’un peu d’oxy-

496 MAGNÉTISME ET ÉLECTBO-DYNAMIQTE.

gène lihre dans un gaz pour le rendre attractif â l’aimant.

Ajoutons que M. Plurkcr s’est assuré, comme MM. E. Becquerel et Faraday, que le magnétisme de l’oxygène et en général des mélanges et des combinaisons magnéli([ues est proportionnel à la densité du gaz. Il avait opéré dans toutes ses expériences avec une boule de verre, dont le faible magnétisme était compensé par celui de l’air euvironnant, de sorte que l’action de l’aimant sur la boule vide d’air était parfaitement nulle; elle avait 4o mill. de diamètre, et ne renfermait, à la pression ordinaire, qu’un volume d'oxygène pesant 57 milligrammes. L’attraction exercée sur ce gaz par l’électro-aimant était équivalente à un poids de 20 milligrammes, ce qui donne à M. Phider pour le magnétisme sjiécilique de l'oxygène, rapporté à poids égal à celui du fer pris pour unité, 0,00.1, .500 au lieu de 0,(KX),177 trouvé par M. K. llerqnerel. M. Faraday donne dans le tableau i|ue nous venons de rapporter 17,5 pour le magnétisme de l'oxygène , le diamagnétisme de l'eau étant 9(),0; ce qui conduit à -|- 1,81 pour l'oxygène, l'eau étant — 10. Or, ce résultat est parfaitement d'accord avec celui de M. E. Beci|uerel (p. 401); preuve (jue c’est son cbitlre et non celui de .M. Plucker qui doit être admis.

Ainsi il résulte également des expi'Tiences de M.M. E. Becquerel, Faraday et Plucker, ijue l’oxygène est un corps éminemment magnétique, et que, (juant aux autres gaz, si on en excepte (jnelqnes-uns qui sont magnétiques à cause de l’oxygène qu’ils renferment, la plupart n'éprouvent de la part de l’aimant aucune '4^ «pèae-déaeAtoii , le diamagnétisme qu’on a cru y remarquer tf qu’oppowntot pyevenMrt, comme nous l’avons remarqué,

de ce qu’on opère dans l’air, fluide magnétique.

Nous donnerons encore, avant de terminer ce paragraphe, la description de l'apiiareil queM. Plucker a employé dans ses diverses expériences, appareil assez semblableàceiixdont ont fait usage les autresphysiciensqiiise sont occupés de ce sujet, et nous ferons suivre cette description de celle des résultats curieux que le savant physicien allemand a obtenus en soumettant les flammes et tes li(|iiidcs à l'action de son fort électro-aimant.

Cet électro-aimant (lig. 158) est surmonté d’uue balance de

ACTION DD MAONÉTISME St'H TOUS LES CORPS. 497

' Coulomb avec le (U de suspension; on peut remarquer qu’il est formé par quatre gros fils de cuivre recouverts de soie enroulée

Fig. 4o8.

séparément autour de ses deux brandies, et que les bouts de chacun des fils aboutissent à autant d’anneaux métalliques qu’il y a de bouts. Ces anneaux sont fixés les uns au-dessus des autres, sur deux tiges isolantes, de manière à ne point communiquer métalliquement entre eux. Par une combinaison de conducteurs facile à comprendre, on peut mettre les quatre fils parallèlement dans le circuit , ou les y mettre de façon que le courant les parcoure successivement , soit tous, soit seulement deux ou trois; et même il est facile de s’arranger de manière qu’un seul soit dans le circuit. Un commutateur placé entre les deux petites colonnes auxquelles aboutissent les extrémités des

498 MAli>ÉTlS.ME KT ÉLECTRO-DYNAMIQUE,

quatre tils permet de changer facilement la direction du courant.

C’est au moyen de cet eleclro-aimanl que M. Plucker a fait toutes ses expériences, soit sur les üanimes, soit sur les liquides, soit sur les corps solides, et en particulier sur les cristaux. Mais, avant d’en exposer les détails , nous devons remarquer que la pièce e de la ligure lo8 représente un therraoscopc à air, dont le réservoir est fait de lames de laiton très-minces et de forme concave, contre lesquelles viennent s'appliquer exactement les deux parties convexes des armatures servant de pôles à. l'électro-aimant, entre lesquelles il est ainsi placé. Celles-ci se trouvent par là rapprochées à une distance de o millimètres l’une de l'autre. Après avoir attendu que l’équilibre de température se soit bien établi, on aimante avec dix couples de Grove l’électroaimant, et aussitôt on voit la goutte d’alcool coloré, qui, se mouvant dans le tube de verre , sert d’index au tbermoscope , sembler indiquer, par une dépression de 2 à 3 millimètres, que le volume de l’air a augmenté ; puis le courant étant interrompu, la goutte reprend immédiatement sa place primitive.

M. Plucker avait cru pouvoir conclure de cette exj>érience que l’air est diamagnétique, puisqu’il est repoussé par les deux pôles de l’aimant; mais il a dû renoncer à cette conclusion, luiméme ayant reconnu que l’air et l’oxygène sont magnétiques. Son erreur provenait évidemment de l’action répulsive exercée par les pôles de l’aimant sur les parois métalliques très-minces de son tbermoscope , Faraday ayant démontré , par une série d’expériences très-exactes, que les gaz n’éprouvent aucun changement de volume sous l’action des plus forts électro-aimants. Au reste, il est une classe de phénomènes se rattachant au même sujet, dont M. Plucker a fait une étude particulière, ce sont les chaugemeuts de forme très-remanjuablcs qui résultent , pour les gaz visibles tels que les flammes, et pour les liquides, c’està-dire en général pour les fluides, de l’action exercée sur eux par les pôles de l’éleclro-aimant.

Quand il s’agit des flammes, il faut, pour faire ce genre d’expériences, enlever la partie supérieure de la cage de verre, pour qu’elle ne soit pas altérée par la chaleur ou la fumée provenant

ACTION pu MAGNÉTISME SUR TOUS LES CORPS. 499

de la combustion, mais en conserver les faces latérales, aiiu d’empèchcr, autant que possible, la forme que prend la flamme d’être troublée par l’agitation de l’air. Il faut aussi ajuster aux deux armatures de l’électro-aimaut (fig. 158 a ou 4), à la place des pointes coniques qui les terminent, les pointes plus aiguës c et d, puis on les rapproche à une distance de 15 millimètres environ l’une de l’autre, de façon qu’elles soient aux 2/3 ou aux 7/8 de la hauteur de la flamme interposée entre elles. Les figures 159 et 159 a, 160 et 160 a représent respectivement les

Fig. t59.

coupes équatoriales et axiales de la flamme d’une chandelle de suif soumise à l'influence des deux pointes polaires, celles-ci étant à la distance de 15 millimètres l’une de l’autre, et successivement aux 7/8 et à la moitié de la hauteur de la flamme. La

Fig. 460.

Fig. 160 a.

Fig. 460 t.

figure 160 b représente la flamme, dans ce dernier cas, vue de haut en bas ; elle a la forme d’un anneau elliptique qui entoure un espace obscur et est entouré lui-méme par un anneau étroit et peu éclairé. Les figures 161, 161 a représentent la coupe

ÜOO MAGNÉTISME ET ÉLECTRO-DYNAMIQCE.

équatoriale et axiale de la ilammc , quand les deux pointes polaires sont à la hauteur de l'extrémitc supérieure de la mèche.

Fig. 16<. Fig. ».

Avant que l’électro-aimant soit aimanté , la présence de ces pointes de fer, refroidissant la flamme, fait qu'elle ne brûle pas avec tout son éclat ; mais aussitôt que le courant électrique est établi, et que, par conséquent, l’aimantation est produite, la flamme, non-seulement reprend son éclat primitif, mais même brûle avec plus de force, tout en étant déprimée. De toutes les flammes, celle sur laquelle l’action du magnétisme est la plus remarquable et produit la déformation la plus prononcée est la flamme provenant de la combustion de l’essence de térébenthine. On x’oit (fig. 162) l’apparence qu’elle prend, et les deux colonnes de fumée qui s’élèvent comme les branches d’une parabole. Soustraite à l’influence des pôles de l’électro-aimant, cette flamme est parfaitement cylindrique et trèscourte, et surmontée par une longue colonne de fumée également cylindrique. Ce n’est pas sans quelque difficulté que, dans toutes ces Fig. 16Î. expériences, on parvient à rapprocher, autant que cela est nécessaire, les deux pointes polaires, sans que leur attraction mutuelle les amène an contact.

Nous avons dit que M. Plucker avait également réussi à démontrer le magnétisme et le diamagnétisme des liquides dont les particules sont au reste mobiles comme celles des fluides élastiques, au moyen des changements de forme que détermine chez eux l'influence magnétique. 11 faut pour cela mettre le liquide dans un verre de montre très-mince, et placer ce verre

liOl

de montre de manière qu’il repo.«e à la fois sur les deux armures de rélectro-aimanl, qu'on tourne de façon ({u’elles présentent chacune, du coté où elles se regardent, un contour légèrement arrondi, tel que le contour inférieur de la pièce a de la figure 158. Si l’on verse dans le verre de montre un liquide magiiétiijue, par exemple du chlorure de fer, de façon qu’il présente, dans sa partie supérieure, une surface circulaire de 25 millimètres de diamètre environ, on le voit prendre successivement des formes qui dépendent de la proximité plus ou moins grande des deux armures polaires. Dans toutes les figures qui suivent, deux arcs de cercle, décrits avec de grands rayons et marqués en traits plus fins, représentent les bords des deux armures sur lesquelles repose le verre de montre; les lignes ponctuées, les coupes horizontales et verticales du liijuide avant que les armures soient aimantées; et les lignes pleines et fortes, ces mêmes coupes quand l’aimantation fait sentir son influence.

On voit, dans les figures 103, 104, 105 et 100, qui repré-

Fig. 163 b. Fig. 164 b.

sentent les coupes horizontales du liquide, que, lorsque les armures sont très-rapprochées , il prend une forme elliptique ,

o02 MAG^^.TIS«E ET ÉLF.r.TnO-IITNAMIOlE.

allong(}e ilans le sens équatorial, et change de forme en s’allongeant dan? l’autre sens à mesure qu’on éloigne les armures.

Fig. <65 b.

Celles-ci sont placées successivement à des distances l’une de l’autre de 2, 5, de 10, de 15, de 23 et de 31 millimètres. Les mêmes chill'res réprésentent, dans chaque cas, les coupes verticales du li([uide, ceux affectés de la lettre a dans le sens de l’axe, ceux aflectés de la lettre h dans le sens pei-pendiculaire à l’axe, soit équatorial. La figure 106 n’a point de coupe verticale dans le sens équatorial, vu que cette coupe se réduit à une simple ligne droite. La masse du liquide demeure constamment la même dans toutes les expériences.

A la distance de 15 millimètres (fig. 105) le liquiile se contracte aussi bien dans le sens éijuatorial que dans le sens axial; dans ce dernier sens sa convexité diminue et elle se change en concavité dans le premier. Quant à la coupe verticale dans le sens de l’axe (fig. 165a), elle indi(iue un creux comme une vallée au milieu, avec deux protubérances près des bords exactement anx points qui correspondent en projection verticale aux arêtes des armures. La coupe verticale dans le sens perpendiculaire à l’axe (fig. 105 6) continue à être une ligue droite terminée à ses deux extrémités par deux légères courbures. La fig. 166, qui représente la forme du liquide quand les armures

sont à la distance de 23 millimètres, indique les mêmes eflèts mais plus prononcés encore; la cuntraction en particulier dans le sens équatorial est beaucoup plus forte. Quand la distance est portée à 31 millimètres, les bords des armures se trouvent en dehors du cercle formé par le liquide à son état naturel, ce cercle n’étant que de 25 millimètres deldiamètre ; il en résulte que la déformation est faible et consiste dans la transformation du cercle en une ellipse légèrement excentrique dans le sens de l’axe.

Si au lieu d’un liquide magnétique on met dans le verre de montre un liquide diamagnétique, ce liquide, quand les armures sont à la distance de 2“*“ 5, comme danslaflg. 103, prend une figure dont 1a coupe verticale dans le sens de l’axe est représentée par la fig. 107 et par la fig. 108 quand les deux armures sont à la distance de 15 millimètres, fig- <t)7-

comme dans la fig. 104. On voit que la protubérance qui a lieu à ces petites distances au-dessus des arêtes

des armures, quand le bquide est magnétique, est remplacée quand le liquide est diamagnétique par des cavités, mais qui sont moins prononcées, il est vrai, que ne l’étaient les protubérances. Dans les deux cas, le liquide n’obéit plus aux lois de l’hydrostatique par l’effet de l’attraction ou de la répulsion exercée sur ses particules.

Pour déterminer si un liquide est magnétique ou diamagnétique, il suffit donc d’en verser une petite quantité dans un verre de montre qu’on place sur les deux armures disposées de manière qu’elles ne soient qu’à quelques millûnètres de distance l’une de l’autre. Le liquide subit aussitôt le changement ’ de forme que nous venons de décrire ; et de la forme nouvelle, qui est diflérente dans les deux cas, on conclut que le liquide est magnétique ou diamagnétique. Si le changement de forme n’est pas assez prononcé pour qu’on puisse s’en apercevoir en regardant directement la surface du liquide, on peut le rendre sensible pour peu qu’il existe, par l’image que donne la réflexion sur cette surface, d’un objet éloigné. Il est bon de re-

marquer en terminant ce sujet, que l'arrangement qu’affecte un liquide magnétique sous l’influence des deux pfdes est tout à fait analogue à celui que détermine sur une poudre fine magnétique, telle que la limaille de fer, cette même influence; c’est-àdire que les particules du liquide, comme celles de la poudre, se portent vers tous les points où la force de l’aimant est la plus grande. Avec un liquide diamagnétique, la forme est telle que les particules de liquide semblent fuir les mêmes points. On constate très-bien par ce moyen le diamagnétisme de l’eau, de l’alcool et même du mercure ; il faut seulement pour le mercure que la capsule dans laquelle on le met soit intérieurement amalgamée. 11 est assez remarquable que, soumise à celte épreuve, la solution rouge de cyanure de potassium se montre magnétique et la jaune diamagnétique, tandis qu’à l’étal solide ces deux cyanures sont également diamagnétiques.

$ 4. De lUBlaence qn’exeree elir I’bcUob de l’elmant l’élat tnoléciilaire de* corps.

Faraday, comme nous l’avons vu, avait fait de tous les corps deux classes, l’une qu’il avait appelée paramagnétique, renfermant tous ceux qui sont attirés par l’aimant, l’autre qu’il avait nommée diamagnétique, comprenant tous ceux qui sont repoussés. 11 n’avait pas remarqué, non plus que les physiciens qui s’étaiciit occupés de ce sujet après lui, que l’état de division d’un corps modifiât sensiblement ses propriétés magnétiques ou diamagnétiques; on avait observé seulement, comme nous l’avons vu, que l’état de fusion rendait le bismuth moins diamagnétique qu’il l’était à l’étal solide. C’est à .M. Plucker que l’on doit d’avoir découvert l’influence Irès-rcmarquablo qu’exerce l’étal cristallin d’une substance sur l’action à laquelle elle est soumise de la part de l’aimant.

Le savant physicien allemand ayant voulu chercher jusqu’à quel point la direction des fibres pourrait influer dans les corps organii[ues sur leurs propriétés magnétiques ou diamagnéliques, fut conduit à se demander si, dans les cristaux, la direction des axes optiques, qui dépend elle-même de l’arrangement

ACTION DU MAGNÉTISME SUH TOUS LES COUPS. Îi05

des particules, n'aurait pas aussi une influence. Il soumit d’abord à l'action de l'éleclro-ainiant une lame mince de tourmaline telle qu’on les emploie dans les expériences de polarisation, ayant son a.ve optique parallèle à sa plus grande longueur. Il s’aperçut bien vite que la lame était magnétique par l’elTet du fer qu’elle renferme ; mais il la suspendit successivement de trois manières, d’aliord de façon que son côté le plus long fût vertical, ensuite de façon cpie ce fût son plus petit côté qui fût vertical, et enfin de façon que la lame elle-même fût horizontale. Dans le premier-cas, elle se dirigea entre les deux pointes des armures coniijues des pôles comme un corps magnétique; dans les deux autres, au contraire, elle prit la direction qu’affectent les corps diauiagnétiques; c’est-à-dire une direction telle, que sa plus grande longueur était perpondicu^ laireà la ligne qui joint les pôles.' Celte direction indiquait que l’axe optique était repoussé par les deux pôles, et que cette répulsion l’emportait sur les propriétés magnétiques du cristal. D'autres tourmalines provenant de diverses origines, qu'on soumit à l’expérience, aussi bien les transparentes que les opaques, donnèrent le même résultat. Quoique magnétiques, elles se plaçaient, dès qu’elles étaient à une certaine distance des pôles de l'éleclro-aimant, de façon que leur axe optique fût perpendiculaire à la ligne axiale qui réunit les deux pôles. Il est important de remarquer que la force qui produit la répulsion de l’axe optique diminue d'intensité avec la distance des pôles de réleclro-aiinanl au cristal, dans une proportion inoius rapide que la force magnétique ou diamagnétique qui agit sur la masse entière de la substance. C’est ce qui fait que pour annuler l'eflet de celte dernière force et apercevoir celui de la première, il faut éloigner à une certaine distance les pôles magnétûjues.

Une lame de spath calcaire fut soumise à la même épreuve; ses deux grandes faces étaient perpendiculaires à l’axe optique, et on la vit d'abord se diriger équatorialement, de façon par conséquent que son axe fût lui-méme ebrigé axialemenl; conséquence du diamagnétisme de la substance. Mais les pôles de rélectro-aimanl ayant été éloignés, l’axe du cristal prit la

direrlion équatoriale, romme si la substance elle-même était magnétique. Le béril, la dioptase, la vésuTienne, substances qui toutes sont magnétiques, présentent le mémo pbcnoniène que la tourmaline et le spath calcaire ; n’oublions pas de remarquer que tous ces cristaux doués de la double réfraction sont négatifs, c’est-à-dire que, dans la double réfraction, le rayon extraordinaire est repoussé par l’axe. Quant aux cristaux à deux axes également négatifs, tels que le mica, leurs deux axes sont également repoussés .par les deux pôles, ce qui fait qu’ils se dirigent de façon que leur ligue moyenne se place équalorialement. Toutes ces expériences ont été faites avec l’appareil de la lig. 158, dans lequel un 111 de cocon terminé par un petit croebet sert à suspendre le cristal entre les deux armatures coniques ajustées aux pôles de l’électro-aimant.

Quelques observations assez incertaines faites sur le quartz et sur le topaze, qui sont des cristaux positifs, c’est-à-dire dans lesquels le rayon extraordinaire est attiré par l’axe, avaient d’abord engagé M. l’lucker à étendre à tous les cristaux les lois que nous venons d’énoncer, quatid do nouvelles recberebes de M. Faraday vinrent établir à cet égard une diflérence caractéristiijue entre les diverses substances cristallisées, différences dont de nouvelles recberebes de M. Plucker lui-même confirmèrent l’exactitude.

Frappé des irrégularités que lui présentaient quelquefois certains échantillons de bismuth dans l’action que l’aimant exerce sur eux. Faraday s’assura que, quoique toujours fortement diamagnétiipie, ce métal présente à l’état cristallin une direction particulière. Ayant obtenu par le procédé ordinaire des cristaux de bismuth bien déterminés, et qui pesaient depuis un gramme jusiju’à 5 grammes, il en suspendit un délicatement par un fil de cocon de soie entre les pôles de l’éleclro-aimant. Un premier échantillon, pesant un peu plus d’un gramme, commença par osciller fortement autour d’une ligne donnée dans la direction de laquelle il se fixa définitivement avec force, y revenant dès qu’on l’en écartait; cette direction était telle que le grand axe du cristal était situé axlalement par rapport aux pôles. Un autre échantillon, dont l’axe n’était pas, comme pour le précé-

ACTrON Dü MAGNÉTISME SUIl TOUS I.KS CORPS. 307

dent, situé dans la plus grande longueur du cristal, se dirigea équatorialeincni eu apparence, mais toujours de façon que son axe fût situé axialement par rapport aux pèles. Kn général, des morceaux façonnés de toutes les manières possibles se dirigeaient tous et prenaient une position iinale qui n’avait aucun rapport avec la forme extérieure, mais dépendait évidemment de l'état cristallin de la substance. Le bismuth en masse reste toujours fortement diamagnétùiue, et continue à être repoussé par chacun des pèles de l’aimant, ce qui n’empèchc pas son axe de se diriger axialement comme le ferait celui d’une substance magnétique, mais non aimantée; car, pourvu que la direction demeure axiale, peu importe que ce soit l’une ou l’autre des extrémités de l’axe qui soit située vers l’un des pôles ou vers l’autre. Ainsi, la force directrice et la position finale du cristal sont axiales, et le cristal peut se fixer avec une égale facilité et une égale permanence dans deux positions diamétralement opposées; de façon (pie, entre celles-ci, il existe deux positions d’équilibre (kjuatorial ipii sont naturellement instaldes. C’est ce qui fait que la propriété dont il s’agit s’exprime mieux par les mots axia/ elariaUté que parles mois, polaire ei polarité. M. Faraday a également appelé la ligne suivant laquelle la force directrice s’exerce Ayne maijnè-cristalline, pour la distinguer de la force elle-même (ju’il appelle magnéto-cristalline.

La direction de la force n’est pas facile à déterminer d'avance dans le cristal, quoiqu’elle soit liée avec le mode de cristallisation, mais celui-ci est quelquefois un peu confus. Kn général, l’expérience montre que la ligne magné-cristalline est perpendiculaire au petit plan de clivage déterminé, en enlevant un des angles solides du cube, qu’on obtient en détachant un cristal isolé de bismuth d’une masse solide. 11 est facile de reconnaître la direction de la ligne en suspendant le cristal de différentes manières, parce que toujours il se dirige de façon que cette ligne, ou le plan qui la renferme, soit axial. Si le mode de suspension est tel que la ligne magné-cristalline soit verticale; alors le cristal ne se dirige plus du tout, comme c’était le cas dans les expériences de M. Plucker avec la lame de tourmaline. Il est évident, en effet, que dans cette position, l’axe a tous ses

b08 MAG.NÉTISJIE ET ÉLECTno-DV.NAMlQLF.

points situés symétriquement par rapport aux deux pôles magnétiques, et il n'y a pas de raison pour qu'il ne reste pas vertical. On peut facilement, en combinant ensemble plusieurs morceaux de bismuth, par exemple trois plaques égales qu’on dis{)Ose rectangulaireinent l’ime à l’autre, obtenir un système qui a perdu tout pouvoir de se diriger sous l’inlluence de l’aiiiiaut, la force étant neutralisée dans toutes les directions. C’est ce qui arrive au bismuth amorphe qu’on obtient en fondant et laissant refroidir tranquillement dans un tube de verre une masse uniforme de cristaux; le morceau ainsi obtenu est sans force magné-crislalline. On a le même résultat eu brisant le cristal et eu plaçant les fragments ou la poudre dans un tube qu’on soumet à l’action de l’aimant.

Les milieux ambiants n’e.xercent aucune influence sur la propriété raagné-cristalline du bismuth, ce qui établit une différence de plus eulre celle action et l’action diamagnétique. M. Faraday n’a pas trouvé que deux cristaux de bismuth, qui tous les deux sont diriges par un éleelro-aimanl , puissent exercer une influence mutuelle l’un sur l’autre; il a cru trouver des indices qu’un cristal librement suspendu se dirigeait sous l’action magnétique de la terre, de façon que son axe magné-crislallin fiH parallèle à peu près à la direction de l’aiguille d’inclinaison.

Un cristal de bismuth se dirige dans une hélice formée d’un fil traversé par un courant électrique, de telle manière que l’axe magné-crislallin est parallèle à l’axe de l’hélice.

L’antimoine et l’arsenic présentent les mêmes phénomènes que le bismuth. Dans l'antimoine, la ligne magné-crislalline qui se place axialemenl est dirigée, comme dans le bismuth, de l’un des angles solides à l’angle opposé, cl est perpendiculaire à la face obtenue, en abattant l’angle du clivage. L’antimoine présente un phénomène singulier qui tient à son pouvoir conducteur pour l’électricité, supérieur, quand le métal est à l’état cristallin, à celui du bismuth. C’est une espèce d’arrêt ou d’action révulsive qu’il éprouve dans son mouvement de direction au moment où l’on interrompt le courant qui aimante rélo"tro-aimanl. Le développement des courants d’induction en

est la cause; aussi cette espèce d’action particulière dépend-elle beaucoup de la continuité de la masse. C'est ce qui fait qu’un large morceau d’antimoine la possède à un plus haut degré que plusieurs petits fragments, et ceux-ci à un plus haut degré que la substance réduite en poudre. Pour se mettre à l’abri de ce mouvement révulsif qui peut quelquefois empêcher la manifestation bien nette du pouvoir magné-cristallin, il est préférable d’employer un aimant ordinaire, qui, plus faible qu’un électroaimant, suffit pour déterminer la direction de l’axe magnécristallin, sans avoir l’inconvénient de produire des courants d’induction. Quoi qu’il en soit, si l’on opère sur de petits fragments, et en particulier avec des plaques étroites qui ont autant de force directrice que des plaques larges, mais qui sont défavorables à la production des courants induits, on obtient la direction voulue d’une manière très-évidente. Avec un peu d’attention, on voit également cette direction se manifester lors même qu’on n’a pas pris ces précautions, et on la démêle facilement au milieu des mouvements révulsifs et de l’espèce de résistance que semble éprouver le cristal dans son mouvement.

Quant à l’arsenic, quoique fortement diamagnétique, il n’en possède pas moins à l’état cristallin la force magnéto-cristalline. Une plaque dont les faces de clivage étaient bien planes, placée devant l’un des pôles de l’électro-aimant, fut fortement repoussée; mais, suspendue entre les deux pôles, elle se dirigea immédiatement de manière que sa ligne magné-cristalline fdt axiale.

C’est en vain que M. Faraday a essayé de découvrir dans d’autres métaux à l’état cristallin la force magnéto-cristalline; il n’y a pu réussir, sauf peut-être avec deux alliages , l’un d’iridium et d’osmium, l’autre, de titane et de tellure, qui lui en ont donné quelques signes. Mais par contre le sulfate de fer et celui de nickel à l’état cristallin manifestèrent clairement une direction magnéto-cristalline, complètement indépendante de leurs propriétés magnétiques.

Il est facile de voir que les expériences de Faraday sont tout à fait du même ordre que celles de Plucker; aussi ce dernier physicien a-t-il été conduit à admettre que parmi les cristaux il en est dont l’axe est attiré, comme il en est dont l’axe est rc-

510 MAIi.NÉTlSME ET ÊLECTKO-ÜVSAMIQTE.,

poussé par les pôles niaynélitpies. Les cristaux étudiés par M, Faraday apparlieiment à la première catégorie, ceux sur les(iuels M. IMuckcr avait fait ses premiers essais appartiennent à la seconde. Or les cristaux de bismuth, d'antimoine et d’arsenic, ont la forme de rhomhoides, ils sont par conséquent à un seul axe; mais comme ils ne sont pas transparents, on ne peut savoir s’ils suntiiégatiis ou positifs. Ü'un autre côté, en soumettant à l’expérience d’autres cristaux, M. l’lucker crut être parvenu à celle loi simple, savoir que si le cristal est positif, il y a attraction, c’est-à-dire que l’axe optiijuc se dirige axialcinent, tandis que si le cristal est négatif, il y a répulsion, et l’axe se dirige équalorialcmenl. D’après cela, les cristaux de bismuth, d'autiinoinc et d'arsenic seraient positifs comme le sont le quartz, la diopside, l’augitc. Toutefois, M. l’lucker n’est pas d’accord avec M. Faraday, sur la place à donner à l’antimoine; il croit qu'il doit cire classé dans le nombre des cristaux dont l’axe repoussé se place équalorialcmenl; celle divergence entre ces deux physiciens lient à la diflicullé de bien déterminer l’axe dans des cristaux non transparents; je suis disposé à croire avec M. Faraday, que, pour l’antimoine comme pour le bismuth, la ligne magné-crislallino se place axialcment. M. Plucker a fait un grand nombre d’observations avec la cyanite, ejui est un des cristaux qui manifestent le mieux ce genre d’eil’et : elle se dirige axialcment. La cyanile est un cristal à deux axes, et c’est la ligne moyenne qui afl’ecle la direction voulue. De toutes ces expériences, M. Plucker crut donc pouvoir déduire les deux lois suivantes :

1° Les pôles magnétiques attirent ou repoussent l’axe optique d’un cristal à un axe suivant qu’il est positif ou négatif;

2” Dans les cristaux à deux axes, la ligne moyenne est attirée ou repoussée par les pôles; conséquence de ce que dans les cristaux positifs les deux axes optiques sont attirés, et dans les négatifs repoussés avec une force égale.

Une chose assez reinaniuable c’est qu’un cristal de cyanile délicatement suspendu à un fil de cocon est inlluencé par le magnétisme terrestre comme il l’est par un aimant, et en conséquence prend la même direction que prend une véritable

aiguille aimantée. Il n’est pas nécessaire que les cristaux de cyanite aient été préalablement soumis à l'action d’un aimant pour acquérir cette propriété ; ils la possèdent d’eux-mènics. Il parait que le magnétisme terrestre développe chez eux une véritable polarité, car c’est toujours la même extrémité qui se dirige vers le nord, et la même vers le sud. .Mais de tous les cristaux, celui qui est le plus fortement dirigé par le magnétisme terrestre, c’est lastannitc, soit oxyde de aac; c’est un ■eJ-'ti > cristal positif à un axe, dont l’axe optique est perpendiculaire à sa plus grande dimension, d’où il suit ([ue lorsqu’il est dirigé par le globe terrestre, l’une de scs extrémités est tournée vers l’est et l’autre vers l’ouest. Ce même cristal jirésente un phénomène que les autres n’ont pas pu nous offrir : c’est que lorsqu'on l’approche d’une aiguille aimantée délicatement suspendue, de façon que son axe soit très-rapprochéc de cette aiguille et lui soit parallèle, il entraîne cette aiguille avec lui, surmontant ainsi la force directrice du globe. M. Faraday, en prenant beaucoup de précautions, avait déjà obtenu, comme nous l’avons vu, le même résultat avec un cristal de bismuth; mais l’ellét était beaucoup moins prononcé.

' M. l’lucker est parvenu, au moyen de l’inlluenco magnétique, à déterminer, non-seulement si un cristal a un axe optique, mais aussi quelle est la direction de cet axe. Il suffit pour cela de suspendre le cristal entre les deux pùles de l’électro-aimant, d'abord d’une manière, et ensuite de l’autre; et on conclut de la position que prend le cristal dans chacun de ces modes de suspension, la direction de son axe, de la même manière qu’on détermine le centre de gravité d’uu corps. Ainsi, si c’est un cristal négatif, on détermine l’intersection des deux plans équatoriaux, et la ligne qui résulte de cette intersection est l’axe cherché. Si le cristal est positif, l’axe est la ligne que produit l’intersection des deux plans axiaux, obtenus également en suspendant le corps de deux manières diflérentes. Quand le cristal est à deux axes, on trouve d’abord le plan des deux axes, qui est axial ou équatorial, suivant que le cristal est positif ou négatif; puis on obtient chacun des deux axes, pourvu qu’on connaisse l’angle qu'ils forment entre eux. On voit, d’après cela, que

l'influence magnétique peut prendre rang parmi les caractères

cristallographiques les plus importants.

Les phénomènes magnéto-cristallins dont nous venons de parler ne sont pas du reste les seuls qui soient liés dans les cristaux avec la direction et la nature de leurs axes. Indépendamment des phénomènes optiques qui ont été les premiers reconnus et étudiés , il en est d'autres qui dépendent également de la position des axes. Ainsi, Savart, en faisant vibrer des plaques cristallines de quartz et de carbonate de chaux, est parvenu à déterminer une relation entre les figures acoustiques qui s’y produisent et le mode particulier de cristallisation de la substance. Il a trouvé que la direction de l’axe optique est constamment liée avec celle des figures principales des figures acoustiques. Quant à la structure moléculaire des cristaux, il résulte des mêmes expériences que la seule dilTérenee qu’il paraisse y avoir entre la chaux carbonatéc et le quartz, c’est que dans le premier de ces cristaux, la petite diagonale du rhomboïde est l’axe de moindre élasticitéjde la substance, tandis qu’elle est celui de plus grande élasticité dans le second. Cette différence importante, qui indique un arrangement des particules non identique dans les deux systèmes, doit nécessairement exercer une influence sur les phénomènes de lumière qui sont propres à chacun; on sait en efl'et que l’un est un cristal à double réfraction négative, et l'autre, à double réfraction positive.

M. Mitscherlich avait remarqué que les cristaux ne se dilatent point uniformément par l’effet de la chaleur, mais que cette dilatation est plus grande dans un sens que dans l’autre, et que cette différence est liée avec leur forme cristalline. M.de Sénarmout a dernièrement observé un fait non moins remarquable, c’est que la conductibilité pour la chaleur, qui est égale en tous sens dans les cristaux du système régulier, prend dans les autres une valeur maximum ou minimum suivant des directions parallèles aux axes cristallographiques, de sorte que les surfaces isothermes, qui sont sphériques dans le premier cas, sont dans les autres des surfaces d’ellipsoïdes allongés ou aplatis dans ces mêmes directions. Ces observations montrent l’ana-

logie qui exisl» entre la propagation calorifique et la propagation lumineuse, qui, l’une et l'autre, sont égales en tous sens dans les cristaux du système régulier, et qui , dans les autres , prennent une valeur maximum ou minimum suivant l’axe de figure. Les axes optiques ne coïncident pas tout à fait avec les axes principaux de conductibilité pour la chaleur, mais cette coïncidence est bien près d’exister si l’on prend les rayons lumineux rouges dont les longueurs d’ondulation se rapprochent le plus de celles des rayons calorifiques. Il suffit donc, pour rendre compte des phénomènes observés parM. de Sénarmont, de supposer la chaleur comparable, non aux radiations lumineuses ordinaires, mais à des radiations jouissant des propriétés du rouge extrême, supposition confixmée par un grand nombre d’autres faits. D’après ce système, l’ellipsoïde thermique doit être aplati dans les cristaux attractifs, et allongé dans les répulsifs, ce qui jusqu’à présent s’est trouvé conforme aux résultats des expériences.

Enfin, M. Wiedemann, en employant une pointe fine par laquelle il faisait arriver l’électricité sur une surface qu'il avait saupoudrée avec du lycopode ou du minium , a réussi à déterminer, au moyen de la figure que forme celte poudre légère, la conductibilité électrique des cristaux suivant différentes directions. Sur une surface de verre, la poudre qui se disperse autour de la pointe, à la suite de la répulsion électrique, forme une figure circulaire , traversée par des rayons semblables aux figures de Licbtemberg. Lorsqu’on remplace la surface de verre par une paillette de gypse , on trouve que la figure [devient elliptique, et que le grand axe de l’ellipse forme un angle droit avec l’axe cristallographique principal, ce qui prouve que l’électricité se distribue plus facilement dans une direction perpendiculaire à l’axe que dans tout autre. Dans le quartz, la figure est également allongée dans une direction perpendiculaire à l’axe.' Dans la tourmaline et [la chaux carbonatée, au contraire, l’allongement de la figure a lieu dans une direction parallèle à l’axe principal. M. Wiedemann tire de ces diverses observations la conclusion que les cristaux qui possèdent une meilleure conductibilité dans le sens de l’axe principal I. 33

514 MAGNÉTISMB BT ÉLECTBO-D'HAMIQUE.

appartiennent tous h la classe des cristaux négatifs, tandis que ceux qui ont une meilleure conductibilité dans le sens perpendiculaire à l'axe sont positifs; ce qui indique que la direction de la meilleure conductibilité est aussi celle suivant laquelle la lumière se propage relativement le plus vite. M. de Senarmont a aussi fait des expériences détaillées sur ce sujet ; nous y reviendrons en nous occupant de la propagation de l’électricité.

Le coup d’œil rapide que nous venons de jeter sur les principales propriélt*s physiques des cristaux nous montre le rôle important qu’y jouent les axes optiques. Ce sont ces mêmes axes que nous retrouvons dans les phénomènes magnéto-cristallins; tâchons de voir maintenant quelle est la nature de l’inlluence qu’ils exercent sur cet ordre de phénomènes.

M. Plucker avait cru pouvoir, comme nous l’avons vu, conclure de SOS expériences la loi simple que dans les cristaux négatifs, l’axe optique est repoussé par les pôles magnétiques, qne dans les positifs, il est attiré, que par conséquent il se place équatorialement dans le premier cas, axialement dans le second. Quant aux cristaux à deux axes, c’est la ligne moyenne qui partage en deux parties égales l’angle aigu formé par les deux axes qui est repoussée ou attirée, suivant que les cristaux sont eux-mômes négatifs ou positifs. La cyanite, cristal négatif à deux axes, présente cette propriété d’une manière très-marquée.

Ces lois établies, M. Plucker, partant de la théorie deFresnel, d’après laquelle les phénomènes optiques des cristaux à un ou à deux axes dépendent de la distribution particulière qu’y affecte le milieu dans lequel la lumière se propage, et que les savants appellent éther, avait cru pouvoir rattacher l’attraction et la répulsion exercées respectivement par un aimant sur les axes des cristaux positifs et négatifs à ce fait, que dans les premiers l’axe est le lieu de la moindre élasticité et dans les seconds, celui de la plus grande élasticité de l’éther; mais quelques anomalies présentées en particulier par les cristaux de sulfate de fer l’ont obligé de renoncer à cette idée.

M. Faraday avait été frappé, comme au reste M. Plucker luimême, de ce qu’il y a d’extraordinaire dans une force qui, émanant des pôles de l’aimant, dirige de loinjun prisme de tour-

ACTION DU MAOÉTISMB SUR TOUS LES CORPS. olo

malinc, par exemple, de telle sorte que les extrémités du cristal s’éloignent des mèmès pôles qui attirent toute la masse. Il avait en conséquence admis que celte force n’est ni attractive, ni répulsive, mais une simple force directrice due à une espèce de radiation qui, émanant des pôles magnétiques, traverse le cristal interposé, et l’oblige, selon qu’il est positif ou négatif, à se placer de façon que son axe soit parallèle ou perpendiculaire à la ligne suivant laquelle cette radiation s’opère. Cette manière d’envisager ce genre d’action avait été suggérée à Faraday par les phénomènes que présente la lumière polarisée quand elle traverse les corps transparents soumis à l’influence magnétique, phénomènes dont nous nous occuperons plus loin. Une circonstance qui, suivant lui, montre la difl'érence qui existe efihe les deux espèces de force, c’est la loi différente qu’elles suivent avec la distance, celle qui agit sur toute la masse et qui est attractive ou répulsive, diminuant plus rapidement que celle qui s’exerce sur l’axe optique, et qui n’est que directrice. Des observations faites sur plusieurs cristaux, et notamment sur celui de sulfate de fer , sembleraient inexplicables sans celte manière d’envisager le phénomène.

Il est impossible, cependant, de ne pas remarquer que la théorie de Faraday ne justifie pas mieux que celle de Plucker ce qu’il y a d’extraordinaire à voir un même cristal susceptible de présenter des phénomènes tout contraires, selon qu’on l’envisage dans sa masse ou dans son axe optique. Ces deux phyÿciens sont également obligés d’admettre que l’axe, en qualité d’axe et indépendamment de la nature même delà substance du cristal, jouit de propriétés particulières le plus souvent en opposition avec celles que possède la substance elle-même, ou qui tout au moins en sont complètement indépendantes. Ils sont donc forcément conduits, contrairement à l’opinion de l’un d’eux, M. Plucker, à reconnaître que l’action magnétique peut s’exercer indépendamment de la matière pondérable , ce qui a lieu quand c’est l’axe qui y est soumis.

Mais il résulte de nouvelles expériences faites par MM. Tyndall et Rnoblauch, postérieurement à celles de Plucker et de Faraday, qu’il n’est pas nécessaire d’admettre, comme l’avaient

j16 magnétisme et ÉI.ECTnO-DYNAMlQO;.

cru CCS Jeux savants, deux genres d’actions ou de forces différentes. MM. Tyndall et Knoblauch sont parvenus, par une étude très-détaillée du sujet, à reconnaître que les propriétés magnétiques de l'axe optique se rattachent à un principe général, savoir que lorsque la constitution moléculaire d’un corps quelconque est telle que les particules dont il est formé sont plus rapprochées les unes des autres suivant une certaine direction que dans le reste de la masse, cette direction, toutes les autres circonstances restant les mêmes, est celle où les forces qui agissent sur le corps manifestent leur action avec le plus d’énergie; de sorte que la ligne qui représente cette direction se^lace axialement ou équatorialemcnt, suivant que la substance est magnétique ou diamagnétique. Si cette influence prédominante de l’action exercée sur celles des piriicules qui sont situées dans la direction en ejuestion ne se manifeste pas toujours, cela tient à des circonstances dont il est facile d’expliquer rdfet. Ainsi, lorsque les deux pèles magnétiques se terminent en cônes dont les sommets sont très-rapprochés d’un cristal susjicndu entre eux, l’action locale de ces pôles sur les faces du cristal qui en sont très-voisines l’emporte sur celle qui est exercée sur l’axe plus distant, parce que cette dernière, quoique plus forte, s’exerce à une distance proportionnellement beaucoup plus grande; mais si on éloigne les pointes polaires, l’influence de la distance relative des faces et de l’axe du cristal par rapport à ces pointes, devient beaucoup moindre et à peu près nulle; et alors c’est l’action qui est exercée sur l’axe qui l’emporte. La tourmaline nous fournit, comme nous l’avons vu, un exemple remarquable de ce double effet.

Si, au lieu d’être terminés par des pointes, les pôles de l’électro-aimant présentent des surfaces planes un peu étendues entre lesquelles est suspendu le cristal, celui-ci, étant entièrement plongé dans le champ des forces magnétiques, se dirige d’après l’action exercée sur son axe, lors même qu’il est très-rapproché des surfaces polaires.

Dans cette manière d’expliquer ces phénomènes, l’action de l’aimant est toujours exercée sur les particules, et elle est, suivant leur nature, magnétique et attractive, ou diamagnétique

ACTION DU MAGNÉTISME SIR TOUS LES CÜRl'S. 517

et répulsive. La seule différence qui existe à cet égard entre les cristaux et les autres corps, c’est que, par le fait de leur structure non homogène, les cristaux présentent naturellement certaines directions suivant lesquelles l’action, soit magnétique, soit diamagnétique, est plus énergique que suivant les autres, à cause du rapprochement plus grand des particules qui a lieu suivant ces mêmes directions, phénomène tout à fait analogue à celui de la dilatation par la chaleur, qui, dans un cristal de spath calcaire, par exemple, s’opère plus fortement, d’après Mitsclierlich, dans la direction de l’axe 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 faits très-nombreux observés et analysés avec beaucoup de soi par MM. Tyudall et Knoblauch; nous nous contenterons d’en exposer quelques-uns en choisissant les plus saillants. D’abord, pour montrer l’influence de la structure par la direction qu’affecte entre les pôles de l’électro-aimant une substance quelconque , il suffit de tailler des morceaux de gutta-percha que la fabrication a rendue fibreuse, de façon que les fibres soient dans le sens de la. plus grande longueur ou dans un sens perpendiculaire à cette plus grande longueur, pour les voir se iliriger axialement ou éijuatorialcmcnt. 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 avec l’ivoire, presque toutes les expériences qu’on fait avec les deux classes de cristaux positifs et négatifs.

Cette influence de la structure devient évidente dans les phénomènes magnéto-cristallins eux-mêmes, quand, au lieu de se borner à quelques espèces, on étend les observations sur un très-grand nombre de cristaux, et en ayant soin, en outre, de les laver et de prendre toutes les précautions possibles pour enlever de leur surface les plus légères traces d’impureté dont la présence suffit pour donner lieu à de graves erreurs. On trouve, par exemple, qu’uu cristal de spath calcaire et un cris-

ol8 MA(i>ÉTlSME ET ÉLECTBfv-DYNAMlQUE.

tal de carbonate de fer, qui ont exactement la même forme cristalline, se dirigent cependant, le premier étant diamagnétique, de façon que son axe optique soit situé équatorialement, le second étant magnétique, de façon que son axe soit situé aiialement. 11 suffit même que, dans le cristal de spath calcaire, une partie de la chaux soit remplacée par un oxyde de fer, comme dans la dolomite, sans que la forme cristalline change, pour que l'axe optique se trouxe dirigé axialement d’équatorialementqu’ill’était 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 équatorialement, tandis qu’un cristal de sulfate de nikel, qui 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. 11 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 sucre, 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 équatorialement, si on a soin de les dépouiller de toutes les impuretés dont sa surface est ordinairement recouverte, en la faisant bouillir dans l’acide muriatique, et en la frottant ensuite avec du sable blanc très-fin.

En résumé, parmi les cristaux qui n’obéissent pas à la loi de Plucker, nous pouvons citer dans les cristaux positifs à un axe, le quartz, dans les positifs à deux axes, le spath pesant, la célestine 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, la dichrolte, 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 dans la loi; ce sont précisément ceux sur lesquels les observations de M. Plucker avaient principalement porté; mais le nombre des exceptions est trop considérable pour que la loi puisse subsis-

ACTI07I DU MAGNÉTISME SUR TOUS LES CORPS. ül9

ter, tandis que tous les faits sont d’accord avec le principe qui les fait dépendre de la non-uniformité do la constitution moléculaire dans toutes les directions. Au reste, M. Pluckor, dans un travail subséquent, fait en commun avec M. Beer, a reconnu lui-méme 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 axialcment entre les pèles 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 n’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 fragment de bismuth à se placer lui-même équatorialement, et l’attraction n’est non plus qu’apparente. On peut même imiter artificiellement 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 celte ligne perpendiculaire prend une position équatoriale ou axiale, suivant que la sub-

520 MAG.'rtTISJa ET ÉLECTEO-DTSASIIQUE.

Stance de la plaque est diamagnétiqne 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, il existe une certaine direction suivant laquelle l’action des forces s’exerce d’une manière plus favorable que dans d’autres. Cette direction peut être appelée ligne de polarili èleclite; elle est axiale dans les corps magnétiques, équatoriale dans les diamagnétiques.

Ce n’est pas tant au fond la direction des axes que celle des plans de clivage qui influe sur la position que prend le cristal entre les pèles de l’électro-aimant; position qui doit être telle (juc 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 diamagnélique, 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, Icsplans 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 tient à ce que les plans de clivage sont parallèles à l’axe 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 ziuc et le sulfate de

magnésie. On peut assez bien se rendre compte de cette influence des plans de clivage en se rappelant que les cristaux peuvent être considérés comme formés de couches moléculaires très-minces, juxtaposées et adhérentes par retfei 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 l’ensemble 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 diomaguétiques. 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’émeri , 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 contiguës. Ce parallélipipède prend iiniuédiatcmcnt 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 lasurfaceest égale à celle d'une section transversale du premier, on a le modèle 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 pôles, 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 scapolilhe, le second le béryl. En recouvrant le papier d’une couche de bismuth, à la place de la couche d’émeri,

:H2 MAtiNÊTISIIB ET ÉLECTBO-DTniMIQCE .

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

M. Rieu, qui s’est beaucoup occupé des propriétés magnétiques et diamagnétiques des corps dans leur rapport avec leur constitution moléculaire, avait déjà obtenu des résultats analogues à ceux de MM. Tyndall et Knoblaucb. Voici, en particulier, deux expériences remarquables de cet ingénieux observateur. La première consiste 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 l'aide d'étroits rubans de soie. Ce prisme, suspendu délicatement au moyen d'un 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 les rectangle de carton, toujours disposés verticalement, soient perpendiculaiiés 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 observé 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 l'explication qu’ils donnent des propriétés magnétiques et diamagnétiques des cristaux.

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

prismes, môme de petits cubes, s'il y a trois plans perpendiculaires. Dans ce dernier cas , qui est celui que présente entre autres le sel gemme, la force directrice est nulle, les clivages s’annulant 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’eiiste 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 l’axe 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 môme composition chimique que le cristal. Au moyen d’eau gommée, on lie les particules du précipité et on lui donne la forme qu’avait primitivement 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,

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524 MAGXÉTISME ET ÉLECTHO-UTJIAMIQUE.

qui est également la cause de l’inégale dilalibilité, et de l’inégale conductibilité pour la chaleur et pour réleclricitc, suivant différentes directions, que présentent les substances cristallines; et auquel est due probablement aussi, par l’influence qui en résulte sur l’état de l’éther dans leur intérieur, l’action 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 l’action de l’élcctro-aimant aux extrémités d'un levier horizontal délicatement suspendu, ce physicien a pu étudier l’action répulsive ou attractive des pftles magnétiijues sur des cristaux dont l’axe était tantôt parallèle, tantôt perpendiculaire à la ligne axiale de l’électro-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 l’axe, esta la répulsion, quand ce plan est perpendiculaire à l’axe, 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 état moléculaire qui les fait placer entre les pôles de l’électro-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 l’acide 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; clics 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 (jue la ligne de compression fût horizontale, se dirigeaient constamment entre les pôles de l'électro-aimant, de manière (jue cette ligne fût perpendiculaire à la ligne polaire. En découpant dans un cube de lOKm ,1e côté qui a été fortement comprimé, des aiguilles prismatiques dans des sens différents , on les voit se diriger équatorialemcnt et axialemcnt suivant que la ligne de compres-

ACTION DU MAfiNÉTISME SUR TOUS LES CORPS. 523

sLon est parallèle ou perpendiculaire à leur axe, ce qui dépend de la manière dont elles ont été découpées. Si c'est sur des masses de bismuth cristallisé 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 (IS"” 1/2), mais de poids différents depuis I''^ 120 jusqu’à 8*'’, 150, suspendues entre des surfaces polaires éloignées de 33“'“ ont toujours fait le même nombre d’oscillations dans un temps sensiblement plus court quand les faces de clivage étaient verticales que quand elles étaient horizontales; celle de 8'*', 150 faisait 20 oscillations en 32" 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 l’axe, l’aiguille se dirige axialement entre les pôles, à moins que les extrémités polaires n'en soient très-rapprochées, dans ilequel cas elle est repoussée vers la ligne équatoriale.

AI. Matteucci a réussi à imiter tous les effets du bismuth cristallisé en formant des cubes et des aiguilles, au moyen de petites lames très-minces de bismuth obtenues en faisant tomber 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 lames séparées. Toutefois, ’M. Matteucci croit difficile d’expliquer tous les phénomènes magnéto-crisUillins par la théorie de MM. Tyndall et Knoblauch; il ne voit pas à quoi tiendrait dans cette théorie la différence très-grande de la force répulsive qui fait osciller une aiguille de bismuth dont les plans de clivage sont parallèles à son axe, suivant que ces plans sont verticaux ou horizontaux. Il trouve également peu conciliable avec celte théorie l’expérience suivante dans laquelle, ayant suspendu entre les pôles de l’électroaimant une aiguille de sulfate de chaux aux extrémités de laquelle sont fixés deux cubes de bismuth, il vil l’aiguille être toujours repoussée dans la ligne équatoriale quand les faces de clivage étaient ou horizontales ou parallèles à sa longueur, et au contraire se précipiter sur la ligne des pôles, quand les faces

526 UAGNÉTISME ET ÉLECTBO-DTMAMIQUE.

de clivage claieiit perpendiculaires à la longueur de l’aiguille. 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. Tyndall; en effet les deux cubes de bismuth, quand l’aiguille de sulfate de chaux se place axialement, ont leurs plans de clivage perpendiculaires à cette ligne comme cela doit être; il est vraiqu’ils semblent être attirés par les pôles magnétiques, taudis que le bismuth naturellement diamagnétique, doit en être repoussé; mais si l’aiguille qui porte les deux cubes se plaçait équatorialemcnt, alors les plans de clivage seraient parallèles à la ligne axiale, ce qui serait contraire à la théorie. 11 y a donc là opposition entre deux tendances contraires, et si c’est l’influence du plan de clivage qui l’emporte, cela lient 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 diamagnétique 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. Malteucci 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’électru-aimant est entraîné avec beaucoup plus de force que celui dont les plans de clivage sont horizontaux ; en tout cas, les masses de bismuth amoiq)hes éprouvent une action plus considérable que celles qui sont cristalUsées. La différence est encore plus sensible quand au heu 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’hiflueuce d’un électro-aimant tournant au-dessus duquel il est suspendu, tandis que celui dont les lames sont horizontales ne ressent pas l’action de l’électro-aimant. Il parait que dans la première disposition, les courants induits peuvent se développer librement et circuler dans chaque lame, ce qui n’a pas lieu dans le second mode d’arrangement, où les courants

ACTION DU MA6NÉTISME SOB TOCS LES CORPS. 527 iodoits n’ont pas pour achever leur circuit un conducteur en dehors de l'influence inductrice.

Les expériences de M. Matteucci montrent, comme Faraday l’avait déjà remarqué, la part importante que l’induction peut avoir quand on étudie l'action de l'aimant sur les corps con* docteurs. Ce rôle peut même se manifester dans des cas où , d’avance, on ne l'aurait pas cru possible. En voici des exemples cnnenx que nous devons encore à M. Matteucci. Ayant obtenu du cuivre, de l’argent et du bismuth à un état de division extrême, en décomposant avec le courant d’une pile très-forte des solutions très-pures de ces métaux, il s’assura d’abord, en plaçant ces poudres métalliques dans des tuyaux de paille ou de plume, qu'elles étaient triis-foriement diamagnétiques; puis il en fit des mélanges homogènes eu les mêlant rapidement avec de la colophane fondue. Ces mélanges étaient diamagnétiques et parfaitement isolants, ainsi qu’on pouvait s’en assurer en 1^ mettant avec un galvanomètre sensible dans le circuit d'une forte pile. Cependant, des sphères de 12 millimètres de diamètre, formées de ces mélanps de résioe si de poudres métalliques, suspendues par un fil de cocon à une très-petite hauteur au-<lessus des pôles d'un électro-aimant mis en rotation, tournaient dans le même 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 diamagnélique beaucoup pins fort, n'acquièrent pas sous l’action du même électroaimant le magnétisme de rotation. D’un autre côté, il était difficile d’attribuer celte rotation à des courants induits semblables à ceux qui sont développés dans des masses métalliques continues, car les particules dont ces poudres sont composées oat moins de ^ de millimètre de diamètre. Cependant c’est bien dans l'indnction 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 avecplus d’intensité que ceux qui contiennent le bismuth divisé, métal moins bon conducteur; les poudres faites avec les oxydes de ces mêmes métaux, qui ne sont pas conducteurs , ne produisent

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528 UAGNÉTISMl ET ÉLBCTBOrSTNAUlQUE .

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 trouverions donc là une confirmation remarquable de la théorie de l’induction que nous avons donnée dans le chapitre V, p. 445.

11 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 corpa, leur état de division plus ou moins grand n’eïerce, 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 cUsparalt qu’au moment de sa fusion, ainsi que Plucker et Faraday l’avaient déjà remarqué. Une expérience élégante de M. Matleucci 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 pèles d'un éleclro-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 diamagnétisme 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-

riences sur le diamaguétisme des liquides, que nous avons rapportées dans le § 3. M. Malteucci s’est encore assuré, au moyen de ce même appareil, en plaçant un globule de fer dans la cuiller de chaux, que le fer fondu était encore attiré par l’aimant; sa force magnétique ne serait que les 1 5 millionièmes de ce qu’elle est quand le cristal est solide à la température ordinaire.

Nous nous sommes beaucoup occupés, dans ce §, de l’influence de l’état moléculaire, soit physique des corps, sur les phénomènes magnétiques ou diamagnétiques qu’ils présentent. Nous devrions aussi étudier l’influence de leur composition chimique, mais cette étude ne nous conduirait qu’à des faits isolés, où aucune loi ne saurait jusqu’à présent être découverte.

11 semble cependant que la puissance magnétique si considérable de l’oxygène devrait exercer une influence importante dans les composés où entre cet élément. Il en est ainsi dans quelques cas et non dans d’autres. L’oxyde de cuivre est magnétique; le bioxyde d’argent, qu’on obtient avec la pile, au pôle positif, en décomposant le nitrate d’argent, l’est aussi ; l’acide antimonique, également; tandis que l’acide antimonieux, l’oxyde d’argent et l’oxydule de cuivre sont diamagnétiques. Ces résultats qu’a obtenus M. Matteucci sembleraient démontrer l’influence de la proportion plus ou moins grande d’oxygène. D’un autre côté, du cuivre fortement chauffé dans du chlore est magnétique, tandis que le cyanure jaune de fer est diamagnélique, soit à l’état cristallin, soit en poudre, après avoir perdu son eau de cristallisation. Ces deux derniers exemples semblent prouver d’une manière bien forte l’indépendance possible du pouvoir magnétique ou diamaguétique d’une combinaison de celui de ses éléments.

$ 5. AeUoB «nr la lamlère polarisée des corps traasparcnts soumis à l’Influence msKnétl«ne.

Nous arrivons ici à la découverte importante par laquelle Faraday a préludé à ses recherches sur le diamagnétisme, qui en sont assez indépendantes pour que nous ayons pu, sans in-

o30 UAGNÉTISUK ET ÉLECTnO-DTKAMIQüS.

convénient , les exposer les premières, ainsi que nous y portait

l'cncbalnement 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; ou encore en étant transmis à travers un cristal doué de la double réfraction. Dans ce dernier cas , on a deux rayons polarisés au lieu d'un; le rayon qui a éprouvé la réfraction ordinaire est polarisé, comme il l’aurait été par une surface de verre réfléchissante dont le plan d’incidence serait paralMe à la section principale du cristal, et le rayon qui a éprouvé la réfraction extraordinaire, comme il l’aurait été par cette môme surface 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 ou réunit ensuite les deux fragment^ 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, on n’en a qu’un, celui qui éprouve la réfraction extraordinaire; l’autre, l’ordinaire, en rencentrant la couche de baume de Canada, se trouve, par l’ellèt du grand pouvoir réfringent de cette substance, réfléchi intérieurement, et ne peut par conséquent sortir du rhomboïde ; cette difl'éreuce entre le sort des deux rayons résulte de ce que l’ordinaire ayant dans le spath calcaire un indice de réfraction plus grand (jue l’extraordinture, il éprouve plus facilement la réfraction totale, ün prisme de îücol, c’est ainsi qu’on nomme, du nom de son inventeur, le rhomboïde de spath calcaire arrangé comme nous venons de l'indiquer, présente un moyen tiés-coinmode d’avoir un rayon de lumière polarisé. Lorsqu'on reçoit le rayon qui en sort sur

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. ACTION DD MAGNiTISME SCR TOCS LES CORPS. 53 1

un second prisme semblable, de manière qu'il le traverse aussi dans le sens de sa longuenr, 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 perjtendiculaires, le rayon est complètement éteint. On peut obtenir le même résultat en employant, au lieu de deux prismes de Nicol, deux tourmalines taillées , l'une parallèlement , l'autre perpendiculairement à l'axe optique ; car elles ont alors la singulière propriété d'absorber, l'une le rayon ordinaire, l'autre le rayon extraordinaire; de sorte que chacune ne laisse sortir qu'un rayon au lieu de deux, quoûjue douées de la double réfraction. Aussi, quand on les combine de façon que les plans de leur section principale soient parallèles, le rayon i[ui 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 obscurité 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 Nicol 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, üu nomme analyseur le prisme ou le cristal (juelconque sur lequel on reçoit la lumière polarisée, et <jui sert à déterminer si, en effet, cette lumière est polarisée, dans quelle proportion elle est polarisée si elle ne l'est pas totalement, et <]uelle est enfin la direction de son plan de polarisation. On nomme polarisevr le prisme ou le cristal qui a polarisé la lumière un la transmettant.

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

532 MACNÉTIS.MS ET ÉLECTBO-DÏNAMIQIE.

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 l'on place entre les deux prismes de Nicol une pièce de verre longue de 4 à o 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 prisme 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 l 'électroaimant est aimanté, la lumière reparaît ; elle disparaît de nouveau au moment où le courant électrique cesse de circuler autour de l’électro-aimant. (Juand 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 l’un 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. Dne 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 MAGNÉTIRME SUE TOUS LES CORPS. o33

La substance dans laquelle M. Faraday a reconnu pour la <. première fois cette propriété remarquable, est le même verre pesant ( boro-silicate de plomb) qu’il a reconnu aussi être éminemment diamagnétique. Nous verrons dans l'instant que la plupart des corps transparents présentent la même propriété, toutefois à des degrés différents et moindres que le verre pesant. Mais il nous faut auparavant étudier d’un peu plus prés et dans ses détails, le curieux phénomène que nous venons de décrire.

Avant la découverte de Faraday, on connaissait déjà quelques substances qui , sans le secours de la force magnétique, en vertu 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 polarisation circulaire. 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 à droite. Cette circonstance dénote évidemment des différences , . de structure entre les divers échantillons de cristal de roche ; et en effet ces différences avaient déjà été signalées par Haüy; elles tiennent à ce que tes cristaux de quartz portent des faces trapéziennes placées sur les angles compris entre les faces du prisme et les faces de la pyramide, et à ce que ces faces , nommées plagièdres par llaüy, ne sont jamais que d'un côté, à droite pour certains cristaux, à gauche pour d'autres. La polarisation circulaire indique celte différence, 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 tourmaline et la boracite qui , comme nous le verrons , ont une électricité différente à leurs deux extrémités, en preuve (jue 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-

b.3l MAGNÉTISME ET Él.KDTnO-UÏ.'fAMIQLE.

risation dans le même st»ns el d'une ([uanlité proporlionnelle à leur é|»aisseur, cl (jiiand plusieurs plaijues sont superposées, l'ell'el total est égal à la somme des efl'els produits par chacune, ou à la dillérence des sommes des efi'ets semblables, si toutes les plaques n'ngissent pas dans le même sens. Enfin, quand les faisceaux polarises sont d’une lumière homogène el non de lumière blanche, la déviation du plan de polarisation est d'autant plus grande que la lumière polarisée est d’une nature plus rêfrangible. l’our donner une idée de la dilférence considérable qui existe à cet égard entre les difl’érentes espèces de lumière , nous citerons une expérience de M. Itiot, 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 réfrangihle), 17' 29* 47"; pour le rayon limite du jaune el du vert (réfrangibilité moyenne), 25* dO* 3"; pour le rayon violet extrême (le plus ré-frangible ) , 44* 4' 58".

11 résulte do celte 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’allemathes de lumière el 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 par 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 rovge , ce rayon seul est éteint, el 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, el on a une teinte complémentaire du violet. Quand le prisme analyseur qu’on emploie n’est pas un prisme de Nicol, mais un simple prisme de spath calcaire, on a deux images au lieu d'une, et ces deux images provenant de rayons dont

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les plans de polarisation sont perpendiculaires l’un à l’autre, puisque l’une est l’image ordinaire, et l’autre l’image extraordinaire, se trouvent, parTinterposition de la lame de cristal de roche, avoir leurs plans de polarisation également dévies, 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’iine 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 ou 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 impossible de ne pas la reconnaître avec une parfaite évidence, quand on l’a seulement cherchée une fois. On peut, en multipliant la déviation obtenue pour celle teinte par la ramener à celle des rayons rouges, qui est ordinairement la teinte à laquelle on rapporte les divers pouvoirs rotatoires.

Celte 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 térébenthine, l’huile essentielle de citron, le sirop de sucre con-

AUOtTISME ET ÉLECTHO-DYNAMIglE.

centré, l'aride larlrique, la dexirine, substance qn’on tire de l’amidon , et qui a reçu son nom de la propriété même dont ’ nous nous occupons, pour indiquer qu’elle fait tourner le plan de polarisation de gauche à droite.

A la suite de l'élude 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 cha(jue 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 la 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 lient aux différences de réfrangibilité, 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 ; celle valeur ainsi obtenue est ce que .M. Biol a appelé le pouvoir rotatoire 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 (jui 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 cpii possèdent ce pouvoir, celles mômes qui l’exercent en sens contraires, peuvent être mêlées dans toutes proportions entre elles ou avec d’autres qui ne le possèdent pas,

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Cl 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 y a même des modiOcations dans la nature intime des corps que l’analyse chimique est impuissante à découvrir et que manifeste le changement du pouvoir rotatoire moléculaire. M. IJiot a réussi à faire de cette propriété un réactif chimique des plus sensibles; il est fâcheux seulement qu’il ne puisses'appliquerqu’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 l’impossibilité qu’il y a qu’un rayon de lumière qui pénètre perpendiculairement un liquide ou un gaz homogène puisse éprouver un 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 cette 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 rotatoire. Un tel effet croissant d’une manière continue et uniforme avec le nombre des groupes moléculaires que le rayon traverse exige donc que thacun d’eux produise sa part proportionnelle, (|uoique 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, taudis 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

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, l’est 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 St/, tandis quelle est de 17" 30' avec le quartz. Aussi pour comparer les pouvoirs rotatoires des différents liquides, on les place successivement dans des tubes plus ou moins longs, fermés avec soin par des obturateurs faits d’un verre bien blanc et bien plan, et on augmente ainsi par l’épaisseur 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 reconnu 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 l'expérience, nous indiquerons la térébenthine, l 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 alcoolique de camphre, f acide tarlrique 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 l’exception peut-être de certains cristaux et des gaz, sont susceptibles d’éprouver cette influence ; mais le pouvoir rotatoire que l’action de l’aimant peut développer chez elles présente certains caractères particuliers qu’il est important d’étudier pour se faire une idée exacte de ce genre de phénomènes, En eftèt, quoique l’elfet général soit le même, il y a

ACTION DD MAGNÉTISME SDH TODS LES COLPS. 539

enlre la polarisation circulaire produite par le magnétisme et celle (jui est naturellement inhérente à certains corps, des diflérences notables. Ainsi, par exemple, cette dernière est d'autant plus considérable que la longueur du trajet à travers la substance est plus grande; il en est bien de même pour la première, mais à une condition, c’est qu’on ne soit pas obligé d’éloigner les armatures polaires pour loger la substance interposée, car alors on affaiblit la force magnétique et l’on perd d’un côté ce qu’on gagne de l’autre. Nous verrons plus loin quelles sont les lois que suivent cette diminution et cette augmentation, et quelles sont les limites de longueur pour la substance transparente et par conséquent d'éloignement pour les pôles qu'il ne faut pas dépasser pour avoir le maximum d’effet.

11 est important, pour obtenir la rotation du plan de polarisation, que la substance transparente (le verre pesant, par exemple) soit placée de façon que le rayon polarisé chemine dans la direction de la ligne qui joint les deux pôles de l’électro-aimant; l’effet, toutefois, peut avoir lieu lors même qu’un seul pôle agit à l’extrémité du prisme de verre ; mais il est beaucoup plus faible. 11 a également lieu si l’on substitue un aimant ordinaire en fer à cbeval à l'électro-aimant. Mais, dans tous ces cas , il faut nécessairement que le prisme de verre soit placé de telle façon que les forces émanées du pôle unique ou des deux pôles contraires, et qui sont caractérisées dans leur direction par les courbes magnétiques, passent au travers du verre dans une direction parallèle ou à peu près à celle du rayon. Ainsi on n’observe aucun effet quand le prisme de verre est situé équatorialement, c’est-à-dire perpendiculairement à la ligne qui joint les pôles de l’électro-aimant.

Le sens de la rotation du plan de polarisation est, avonsnous dit, lié avec la position des pôles magnétiques, par rapport à la direction suivant laquelle chemine le rayon polarisé; et ce sens est tel que si le pôle nord de l’électro-aimant est tourné du côté de l’observateur qui reçoit le rayon , et par conséquent le pôle sud du côté d’où vient le rayon , la rotation a lieu, pour l’observateur, de gauche à droite. Si l’on change les pôles de place en changeant le sens du courant qui circule

oiO MAGNÉTISME ET ÉLECTRO-DTNAMigTE.

autour (le rélectro-aimanl, 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 qu’à, 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’.àmpère, circulent autour de ce morceau de fer en conséquenee de l’aimantation qu’il éprouve. Or, la loi est que la rotation a lieu dans le même sens que celui suivant lequel elieminent ces courants. Une manière plus directe de mettre cette loi en évidence, c’est de remplacer l’électro-aimant par une bobine dans l’axe 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’effet de 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 r|ue, 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. 11 est également indifférent, quand le corps transparent a un diamètre moindre que celui de l’hélice, de le placer sur l’axe ou en dehors de l’axe, pourvu qu’il soit dans l’inlérieur de l’hélice, car au dehors l’effet est nul. Enfin , (juand 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 réchauU'ent la substance placée dans l’intérieur de l’hélice.

ACTION DU MAGNiTISME SUR TOUS LES CORPS. 541

Après avoir éludié le phénomène dans sa généralité , exami- Dons-le de plus près dans scs 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 l’air 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 dégrés 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 pôle magnétique, c’est-à-dire le point d'où semblent émaner les forces magnétiques. On dis-

542 MAGNÉTIliMI ET ÉLECTBO-DTNAMlOUt.

pose les deux armures et la substance transparente de façon que le rayon polarisé, qui la parcourt dans le sens de sa plus grande longueur, puisse passer par les deux trous en dehors desquels est placé, d’un cAté, le prisme polariseur, et de l’autre, le prisme analyseur. M. Becquerel a répété avec succès, au moyen de cet appareil, les expériences de M. Faraday; il s’est servi pour mesurer la rotation du plan de polarisation do l’observation de la teinte de passage signalée par M. Biot , et il a obtenu une déviation de 16" avec le verre pesant.

Il a reconnu que parmi les liquides, les chlorures, surtout celui de zinc, ont un pouvoir rotatoire considérable ; une couche de chlorure de zinc, épaisse d’un centimètre, faisait dévier le plan de polarisation de 6°. Enfin, U a pu obtenir une légère rotation en soumettant à l’action magnétique quelques cristaux doués de la double réfraction ; il a pris dans ce but deux plaques de quartz de même épaisseur et de rotation opposée , de sorte qu’en les plaçant perpendiculairement sur la route du rayon polarisé, leurs effets se neutralisaient : chacune des plaques avait 5 niilUniètres d’épaisseur. L’électro-aimant a agi , et l’effet s’est manifesté tantôt dans un sens , tantôt dans un autre, suivant la direction de l’aimantation, comme sur une plaque de verre , mais beaucoup plus faiblement. La rotation magnétique a été de 5° avec un échantillon de béril, d’un centimètre d’épaisseur, placé perpendiculairement à l’axe. Voilà donc deux exemples qui prouvent que les cristaux biréfringents peuvent prc'senter le phénomène de la polarisation circulaire magnétique, quoiqu'à un degré bien plus failde que les autres substances.

M. Mathiesscn, dans une série d’expériences, n’a trouvé, sur une centaine de cristaux qu’il a examinés, que le sel gemme qui fdt sensible au magnétisme ; la rotation qu’il produit pour l’épaisseur de 26 millimètres, qui est celle à laquelle a lieu le maximum d’ell'et, est un peu inférieure à celle du boro-silicate de plomb, car elle est de 6”, l’autre étant de 9". Au reste, M. Mathiessen a trouvé plusieurs combinaisons vitreuses qui sont plus puissantes que le verre de Faraday, en particulier des silicates de plomb purs, qui donnent un effet plus que

ACTION DD MAGNÉTISAIS SDB TOUS LES CORPS. 543 double de celui du boro-silicatc ; malbeureusement ils se ternissent rapidement à l’air. En soumettant à l'expérience deux cent vingt espèces de verre, le même physicien a pu déterminer assez exactement l’influence de la composition chimique sur le pouvoir rotatoire du verre ; il a trouvé que les silicates et les chlorures sont au premier rang sous le rapport de la sensibilité; que l’oxyde de plomb est la base qui agit le plus énergiquement, puis le bismuth, l’antimoine, le zinc, le mercure, l’argent. La rotation est manifeste dans les verres à bases magnétiques; 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 ([u’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 pèles 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 potasse, ont leur maximum d’effet 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, 2ü° 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 cc pouvoir augmente graduellement pendant quelques secondes, tandis qu’il cesse immédiatement avec l’aimantation. M. Mathiessen a remanjué que, pour certains verres légèrement ircmpt'is, l’augmentation du pouvoir rotatoire avec la durée de l’action magnétique est très-sensible, mais que cette augmentation a surtout lieu si l'on change les pôles de l’éleclro-aimant entre lesquels le verre est placé; c’est ce qui est arrivé à un silicate de plomb qui donnait d’abord

544 MAGNiTISUE ET ÉLECTHO-DT^ÀHIQUE .

18*, et qui donna ensuite 20°, après trois ou quatre changements de pôles ; 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 l'interruption 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 l’intérieur même du corps, et non à ses surface» dont l’effet consisterait plutôt à amoindrir l’effet, qu’a lieu le phénomène de la polarisation 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-«lire 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 rotatiun du plan de polarisation ; mais cela importe peu, puisqu’il s’agit uniquement de rapports. De plus, 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

ACTION DU MAGNÉTISME SUR TOUS DES CORPS. 545 esl supérieur en exaclilude à eelui qu'on emploie ordinairement, parce qu'il donne un angle plus grand et qu'il esl indépendant de la déterminalinn toujours fort incertaine du zéro , c'est-à-dire de la position de l'analyseur, pour laquelle la lumière est éteinte avant le passage du courant. M. Berlin a fait usage, dans ses recJierclies , soit d'un électro-aimant muni du système d’armatures employé par M . K. Becquerel , soit, avec plus d'avantage encore, d’un arrangement imaginé parM. Bumkliortf. Cet arrangement consiste à mettre les deux pèles de l’éleclroaimanlen regard; ce sont deux cylindres de fer doux de 3 centimètres de diamètre et de 0 de longueur, entourés d'un fil de cuivre de deux millimètres de diamètre recouvert de soie; ces deux cylindres, fixés horizontalement au moyen d’une double équerre en fer doux, de manière que leur axe soit sur la même ligne droite , sont percés d’un trou rond large de 1 centimètre dans le sens de cet axe, pour laisser passer librement un rayon de lumière (flg. 109); les deux pôles en regard sont à 1 cenli-

Fig. 469.

mètre de distance l’un de l'autre, et permettent dans cet espace l'interposition soit d’un corps solide , soit d'un petit tube contenant un liquide et terminé par deux surfaces planes.

Les deux prismes polariseur et analyseur sont fixés respectivement sur chaque montant de l'équerre, au centre du trou, de façon que la lumière rencontre l’un en entrant dans l’appareil, et l’autre en en sortant.

M. Berlin a encore employé avec avantage plusieurs bobines successives placées toutes sur le même axe, et renfermant un noyau en fer percé d’un trou cylindrique suivant l’axe; de façon que le rayon de lumière puisse librement cheminer en suivant la direction de l’axe d’un bout à l’autre. Si l’on place plusieurs verres dans les intervalles qui séparent les bobines, en ayant soin que le courant électrique les parcoure toutes dans le même sens, on trouve , comme on devait s’y attendre, que les rola- I. 35

04fi MAGlrtlISAIF. KT ÉLECTRO-DTXAMIQIE.

lions ppoduitcs par tous ces verres s'ajoutent, car elles ont toutes lieu dans le m^me sens, qui est celui de la direction du courant, d’après la loi trouvée par Faraday. On peut , par ce moyen, multiplier indéfiniment l'action d'une substance, et par conséquent rendre celte 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 l'axe, ont été centrées à la suite les unes des autres dans une gouttière en bois. Celte 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 0 cuves placées dans les cinq intervalles.. . 8* S de rotation. » 3 » (on enlève les deux extrêmes). . . 0” 23 »

B une seule (on enlève celles du milieu). . . 2” b

Les S cuveaea contact entre deux bobines doubles. 4* b

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'inlluence magnétique, qu’à la répartition de ses difl'érenles couches dans les intervalles des bobines.

Quelques physiciens avaient cru, à l’origine de la découverte de Faraday, que toutes les dissolutions avaient le même pouvoir rotatoire; les faits observés par M. Berlin 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.

FpaifBmir. Rotation.

Bichlorurc d’étain * cent. "• ."to

Sulfure de carbone.. I b 7°

Protochlorurc de phosphore I b .V

Eau 1 B 2* 20

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

ACTtON nü MAGNÉTISME SIU tofS LES CORPS. Si7

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

Ainsi : '

ÊpatM«of. notition.

' Chlorure de magnésium dissous dans l’eau. . 1.3 cent. 6® .'J'

» » » » » l’nlcool. .13 » ,3" 20'

Eau 13 » A» 13’

Alcool à .16“ 13 » :)“

M. Berlin^ désirant établir pour chat}ue substance son coefdcient de polarisation magnélique; a cherché, danscebut,à déterminer les lois qui régissent la double influence opposée qu’exercentsur l’inlensitéde la polarisation circulaire magnétique l’auge mentation de l’épaisseur de la substance, et celle de la distance des pôles magnétiques qui l’accompagne nécessairement. 11 est d’abord évident que, si la distance entre les pôles del’électro-aimant reste constante, la rotation augmente d’une manière continue, jusqu’à ce que l’épaisseur soit égale à la distance des pôles. De plus, si les pôles sont assez éloignés des diverses couches du corps, pour que les variations de distance do celles-ci ne produisent pas de variations sensibles dans leurs rotations, l'aotion sera égale sur toutes, et la rotation observée sera propor^ tionnelle 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 influences 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 eifels peut compenser l’autre ; c’est ce qui arrive quelquefois. Ainsi, un morceau de f ini très-dense donne, à 55 millimètres d’épaisseur, 22" 30' de rotation , et à 1 10 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. Bertiil avait cru trouver, à la suite de nombreuses expériences, en employant une seule bobine, èt en

548 UAG.NÉTISMX ET ÉLECTHO-DTNAIUQI'E.

éloignant successivement un morceau àt flint qui avait été d’abord en contact par une de ses extrémités avec cette bobine, que, si les distances du fiint à la bobine croissent en progression arithmétique, les rotations du plan de polarisation décroissent en progression géométrique. Puis, mettant le llint entre deux bobines, il était parvenu à déterminer l'action de chacune d’elles, action qui se complique de l’influence mutuelle variable avec leur distance relative, que les pâles magnétiques opposés entre lesquels le flint est placé, exercent l’un sur l’autre ; il avait ainsi obtenu une formule dans laquelle un terme dépendant uniquement de la nature du corps soumis à l’expérience, et par conséquent indépendant de son épaisseur, de sa distance aux pâles et de la force de ceux-ci, pouvait être déterminé au moyen des données fournies par l'expérience ; c’est ce terme qu’il avait appelé coefficient de polarisation magnétique. Il 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 l’a conduit à établir ce coefficient. Nous verrons 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 dedissemblanceavecceluidela 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 celte 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 tube de verre d’une longueur eonvenable, produisait la même déviation. Puis, faisant passer le rayon polarisé successivementà travers cette dissolutionetle verre pesant soumis à l’influence magnétique, il aobtenu une déviation

ACTIO:» Dt MACÎCÉTISME Sl’R TOUS LES CORPS. 549 de 32* ou une déviation nulle, suivant que les deux pouvoirs rotatoires agissaient dans le même sens ou en sens contraire.

Mais si les deux classes de phénomènes sont du même ordre, il y a entre elles une différence fondamentale ; elle est relative au sens de la rotation. Dans la polarisation circulaire magnétique, ce sens est absolu ; il ne dépend que de la direction des magnétismes ou des courants ; le rayon polarisé tourne toujours dans le même sens quecelui suivant lequel cheminent lescourants magnétiques qui agissent, soit directement, soit par l’intermédiaire du magnétisme, sur lasubstance soumise à l'expérience. Dans la polarisation circulaire naturelle, le sens est toujours relatif à la position de l’observateur par rapport au rayon polarisé, et à la substance qu’il traverse, .\insi, si nous appelons a l’un des prismes de Nicol, et 6 le second, chacun pouvant indifféremment servir de polariseur ou d’analyseur, voici ce qui se passe dans le cas de la polarisation circulaire magnétique. Si, l’observateur étant en o, le pôle nord est du côté de a, et le pôle sud du côté de 6, ou, ce qui revient au même, si les courants électriques circulent de gauche à droite autour de la substance transparente, le plan de polarisation sera dévié à la droite de l’observateur; mais si l’observateur se transporte en 6, et que le rayon polarisé chemine de a en b, au lieu d’aller de A en a, toutes les autres circonstances restant les mêmes, le plan de polarisation est bien dévié de la même manière; mais cette déviation a lieu pour l’observateur, vu sanouvelle position, à sa gauche et non plus à sa droite. Quand la polarisation circulaire est naturelle, les choses se passent tout différemment ; si l’observateur étant en a, le plan de polarisation est dévié de droite à gauche par une substance, telle que l’essence de térébenthine, cette déviation aura encore |lieu de droite à gauche, pour l’observateur, quand il se transportera en 6, et que le rayon polarisé cheminera de a en 6, au lieu d’aller de b en a. Le sens de la déviation, relativement à l’observateur, sera bien resté le même ; mais son sens absolu aura changé ; résultat exactement inverse de celui que nous avons obtenu avec la polarisation circulaire magnétique.

Cette différence importante explique pourquoi on peut, dans

mCNÉTlSME ET £LECmO-DïnAUI(jUE.

le premier cas, augmenter la déviation du plan de polarisation, en faisant aller et venir plusieurs fois le rayon dans la subr^ stance transparente soumise à l'inHueuce magnétique, tandis que, dans l'autre cas, on ne gagne rien à ce mode d'opérer. Prenons, en elfel , un morceau prismatique de verre pesant, de 1 centimètre 1,2 d'équarrissage, et de (i centimètres environ de longueur; ayons soin (jue ses deux petites faces extrêmes soient bien polies, et recouvrons-les d'une feuille d'argent qui présente intérieurement une surface rér fléchissante (fig. 170). Enlevons l'acr Kig. t7o genl sur un espace seulement de

U 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 l'une des petites faces, vienne, après deux ou plusieurs réflexions sur la surface argentée, sortir par la partie égalemcnlmiseàpu del'aulre petite face. S| le verre est soumis à l'action magnétique, le plan do polarisation aura éprouvé une déviation trois fois plus considérable, après deux réflexions, que colle qu'il aurait exercée si le rayon n'avait parcouru que son trajet direct à travers le verre, En effet, il y a fait trois trajets au lieu d'un ; et, à chacun, soa plan de polarisation a été dévié 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 moye^ de multiplier considérablement l'clTet rotatoire magnétique. Dans une expérience de M. Faraday, la déviation était de 12” pour un rayon qui n’avait traversé qu’une fois un morceau de verye pesant ; elle devint de 3G° quand le rayon, ayant éprouvé deux réflexions intérieures, eut traversé trois fois le morceau de verre; de (iü“ quand il l'eut traversé cinq fois, ayant éprouvé quatre réflexions intérieures. Ici la grandeur de l’eflèt obtenu est 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 longueur du trajet, sans rien changer à l'intensité de la force magnétique, tandis que, lorsque, pour obtenir celle augmentation, il faut allonger la substance transparente.

CoOgIc

ACTION bU MACNÉTUiMK BUA TOCS LES COBPS. 351

OU est oblige d'éloigner les pMes, et, cuinuic nous l'avons déjà dit, on perd d'un côté pour gagner de l'autre.

Si l'on opère de la nièine manière avec une subslance'qui possède naturelleiucnt la polarisation circulaire, le résultat est tout autre. Eu ell’et, le plan de polarisation du rayon réUécbi, 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 île gauche à droite, si la première avait lieu de droite à gauche ; c'est ce que l'expérience nous a appris. 11 eu résulte que ces deux rotations s'annulent, et que lorsque le rayon réUécbi une seconde fois sort flnaleinent de la substance, la déviation de son plan de polarisation, malgré ses trois trajets à travers cette substance, n'est pas plus cousidérable i(ue s'il li eu avait fait qu'un, (jénéralemeut, si le nombre des trajets est pair, l elTet est toujours nul ; s'il est impair, l'eiïel est le même que s'il n'y avait eu qu'un seul trajet.

La dill'ércnce que nous venons de signaler permet de constater d'une manière très-simple la polarisation circulaire magnétique dans le quartz ; il suflit pour cela d'une seule réilexion, 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 rinilucnce des pèles de l'aimant.

Une manière plus commode de démontrer l'ell'el 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. 47L

tiou de Noremberg (üg. 171). Dans cet appareil, la polarisation

5;i2 MAGNÉTISME ET électho-dahamique.

est produite pur la réflexion de la lumière sur une glace trnnsparcnle 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 pMe 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 depolarisation circulaire, et à la différence fondamentale que nous avons établie entre eux. 11 est évident que la propriété rotatoire naturelle de certains corps, tels que l’essence de térébenthine, tient à la nature et non à l’arrangement de leurs 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 mognéliquc.

ACTION DU MAGNÉTISME SUR TOUS LES COBPS. 553 elle doit tenir en conséquence à une disposition particulière que le magnétisme imprime aux particules, d'après 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 rotatoire naturelle est donc inhérente à l’atome ou à la molécule, et, par conséquent, peut être considérée comme atomique ou moléculaire, ainsi que M. Biol l’a fait voir. La propriété rotatoire artificielle tient à une espèce de polarité imprimée à l’atome ou à la molécule, qui fait qu’elle n’agit que suivant une direction, et dans cette direction unique, dans un sens ou dans l’autre, selon que les polarités contraires sont d’un côté ou de l’autre.

Maintenant, qu’esl-ce que cet étal particulier de la molécule, cette polarité que lui imprime l’action 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 celte 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 celle action modifie l’état moléculaire des corps. Enfin, les recherches de M. Malteucci sembleraient en fournir une preuve encore plus remarquable. Ce physicien a trouvé qu’une compression exercée sur le verre pesant, et sur le flinl soumis à l’influence magnétique, modifie leur pouvoir rotatoire, 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-

004 UJLGNÉTISUK ET ÉLKCTBO-DTNEUIQIIE.

risé, el par consûijuenl de la force magiiélique. Pour faire l’expérience, 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 xéro; on fait alors passer le courant autour de l’électro-aimant : ou a immédiatement encore une rotation ; mais elle n’est plus égale dans les deux sens comme elle l’était avant que le verre fût comprimé. Ce qu’il y a do 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’eiret de la simple compression sans aimantation. La difl’érence est trés-^cnsible : ainsi, avec le verre pesant comprimé, M, Matteucci a trouvé une rotation qui était de 5, 6 el même 8“ dans un sens, et seulement de 3 ou 4 dans le sens contraire. Aussitôt ijue la compression cessait, les deux rotations devenaient exactement égales. Le llint 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 llint, leur aptitude à manifester la propriété rotatoire sous l’influence magnétique. Employant toujours le meme courant pour l’aimantation, il a presque doublé la rotation, en donnant au verre pesant sur lequel il opérait la température de l’buile bouillante. La rotation redevenait ce qu’elle était avant qu’on eût cbauü'é, 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 elfet, sauf ([uelques traces encore assez douteuses de trempe observées par M.Mathiessen, rien jusqu’ici n’a montré directement que les forces électriques et maguéüquos puissentiniluer par leur action extérieure sur la constitution moléculaire des corps solides non magnétiques. Il y a plus j les liquides qui manifestent tous, quoiqu’à des degrés divers, il est vrai, la propriété rotatoire sous l’aclion 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 (jue

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la propriclé en soit le moins du monde altérée. D’ailleurs, des observations directes, faites avec beaucoup de soin, ne sembleut pus indiquer que l'influence extérieure du magnétisme ou de l’électricité exerce aucun efl’et sur la constitution physique des liquides, sur leur volume, leur fluidité, etc.

Si ce n’est pas à uue altération dans rarrangement de leurs particules que les corps doivent le pouvoir rotatoire qu’ils acquièrent sous l’influence du magnétisme, il faut en chercher l’origine dans quelque autre modilication qu’ils éprouvent sous cette influence. En elfet, ce phénomène ne provient pas d’une action directe exercée par le magnétisme sur la lumière; le corps est un intermédiaire nécessaire, car un rayon polarisé, cheminant dans le vide ou même dans un gaz, n’éprouve aucune 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 rapproT chées, 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’éther qui les enveloppe qu’elle a lieu ; mais pour que l’éther en 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 réfringent considérable des deux premières classes de corps.

Ainsi, la force magnétique n’agirait sur l’éthcr 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 MAC>ÉTISME ET ÉLECTKO-DYKAMIQIE.

jours les corps les plus denses qui sont les plus réfringents, et par conséquent qui doivent éprouver la polarisation circulaire magnétique la plus considérable. L'expérience confirme tout à fait cette manière de voir; et si l'on 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 l’analogie que je viens d'indiquer, et surtout pour déterminer la nature de la modification qu’éprouve l’éther 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 cette 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 l'arrangement 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, l’éther n’a pas la même élasticité dans toutes les directions également; il n’est pas étonnant, par conséquent, qu'il modifie aussi le pouvoir rotatoire magnétique.

En résumé, 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

ACTION DU MAGNÉTISME Sin TOUS LES CORPS. 557

aimants ou des courauts électriques, s’exerçant ni sur les particules seulement, ni sur l'éther seul, mais sur la manière d’être des particules à l’égard de l’éther.

Nous ne terminerons pas ce paragraphe sans ajouter que la chaleur rayonnante se polarise comme la lumière, ainsi que plusieurs physiciens ont réussi à le démontrer. C’est l’électricité quiiournit, comme nous le verrons plus tard, les instruments les plus propres à constater cette propriété, qu’on a pu cependant reconnaître aussi au moyen du thermomètre ordinaire.

M. Wartmann, peu de temps après la découverte de M. Faraday, annonça qu’un morceau de sel gemme placé sur la route des rayons de [chaleur polarisés détermine la rotation du plan de polarisation, si l’on fait agir sur lui un puissant électroaimant. Le sel gemme, dans cette expérience. Joue pour la chaleur rayonnante le même rôle que joue le verre pour la lumière, c’est-à-dire qu’il la transmet sansqu’elleen éprouve une diminution très-sensible d’intensité; comme le verre, quand il est sous l’action du magnétisme, le sel gemme fait de même dévier le plan de polarisation des rayons qui le traversent, rayons qui sont ici des rayons calorifiques. MM. de la Prévostaye et Desains ont confirmé les résultats que M. Wartmann avait obtenus le premier, en employant des moyens un peu différents, et en se servant en particulier de la chaleur solaire, lis sont même parvenus à mesurer la déviation du plan de polarisation, détermination très-difficile, et qui exige l’emploi de procédés et d’appareils fort délicats. Nous reviendrons sur ce sujet quand nous aurons fait connaître ces procédés et ces appareils.

$ e. Rupprochcment entre lee dlreri phinomèneB dne nn pon-

?olr BUKnètl^De, et théorie générale de cce phéBomèara.

Longtemps réduite à n’ètre qu’une action spéciale, ne s’exerçant que sur un très-petit nombre de corps, l’action de l’aimant est maintenant universelle, c’est-à-dire que tous les corps sont susceptibles de l’éprouver. 11 est vrai qu’elle se manifeste sous diverses formes , mais ces formes elles-mêmes sont liées entre elles et se rattachent à un principe général ; c’est ce que nous

558 MAGSÉTISMK ET ÉlECTRO-DrtAMIQrE.

allons chercher à établir. Mais auparavant, nous devons rappeler quel’aclion del’aimant est idenli(jue à l’action qu’exercent 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 efl’ets

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

1° Action sur les corps magnétiques , qui consiste dans une attraction, une force directrice, conséquence de cette attraction, avec une polarité magnétique ;

2° Action sur les corps diamagnétiques, qui consiste dans une répulsion et uneforce directrice, conséquence de cette répulsion, 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 commîmes 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 (pie le fer, le nickel et le #o6o/t parmi les métaux magnétiques, s’est trouvée acquérir une Confirmation et une généralisation remarquables , depuis que Faraday a ajouté à la liste de ces métaux le manganèse^ le

' Voyet ic diap. ii de la lit* partie, p. 336 et sofronte».

ACTlOJt DTJ MAGNÉTISME SUR TOtS lES CORPS. 859

chrome, le titane, le cérium, le palladium, le platine et I’oamium. En effet, tandis que les troispremiers métaux renferment sous le même volume 230 atomes, les sept suivants 170, les métaux diamagnétiques, tels que l’or et Yargent, n'en renferment que 130, Y antimoine et plomb, 83, et le bismuth seule-

ment 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 cliap. I" de la 4' partie, d’excellents conducteurs de l’électricité, tandis que tous les autres métaux des deul mêmes catégories , qui sont magnétiques, sont de très-mauvais conducteurs. Il paraîtrait donc que le pouvoir magnétique serait une fonction directe du nombre des atomes renfermés sous le même volume, et inverse do la conductibilité électrique; c’est pourquoi l’or et Yargent 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 dofic ceut qui renferment, sous le même volume , le plus petit nombre d’atomes, ou qui, s’ils en renferment beaucoup, sont trcs-condiicleurs de l’électricité. Il est à remarquer que ces derniers sont très-peü 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 scs recherches, saisi cette dépendance, et ce n’est pas sans raison qu’après avoir découvert que l’influence du magnétisme faisait

' On a pria pour calculer ces nombres les poids atomiques dëdulls des chaleurs spécinques.

' Voyez, pour le zinc, le tableau dresse par Faraday, p. 49à, et celui de E. Becquerel, p. 488.

560 UAG:(£tI8M1 et électro-dynauiqle.

tourner le plan de polarisation dans un prisme de verre pesant, il trouva que ce prisme se dirigeait équatorialement entre les pùles de 1 electro-aimanl.

Voici donc les rapports qui lient l'une avec l'autre ces deux propriétés. Le premier, c'est que la position que prend le corps diamagnétique pour se soustraire à l’action de l'aimant , c’est-à-dire la position équatoriale, est celle où ce corps ne 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 depolarisation est proportionnelle à l’intensité du courant ou de l’aimant qui agit sur la substance, et nous avons vu d’un autre côté que le diamagnétisme est également proportionnel à cette intensité. Ou sait que les cristaux ont un pouvoir rotatoire magnéiiquo très-faible; or, leur diamagnétisme l’est également par l’etl'et de leur constitution moléculaire, qui les fait diriger quelque fois axialement au lieu d’équatorialement. Le troisième rapport, c’est que les substances qui, par leur nature, ont le plus de diamagnétisme, sont aussi celles qui exercent l’action rot.atoire 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 l’eau étant l’un 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 1 1,6. 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 protochlorure de fer concentré 3 et 658. Le fait observé par M. Maihiessen, 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’est point en opposition avec la règle que nous venons de poser.

ACTION DU MAGNÉTISME SUR TOUS lES CORPS. 561

car ici le corps qui agit sur la lumière n’est point le cristal magnéliipie, mais le verre ; et le métal ne sert qu'à transmettre dans l’intérieur du verre la puissance magnétique émanée des pôles par lesquels il est lui-même aimanté. .l'ai soumis moiméme un très-grand nombre de substances liquides à l’action de l'électro-aimant pour déterminer leur diamagnétisme relatif, au moyen d’une balance de torsion, au fil de laquelle étaient suspendus des tubes d’un verre très-mince et très-blanc, rempli successivement des divers liquides , et j’ai constamment trouvé que l’ordre de leur pouvoir diamagnétique était le même que celui de leur pouvoir rotatoire magnétique. Les nombres exprimant les deux pouvoirs ne sont pas, il est vrai, proportionnels, mais cela n’est point étonnant, car, vu la forme si différente des deux phénomènes qui manifestent l’action de l’aimant sur la substance, il est impossible d’admettre que les deux résultats soient la même fonction des forces mises en Jeu dans cette double action.

Nous n’avons rien à ajouter à ce que nous avons dit précédemment sur l’induction; nous nous bornons à rappeler que son intensité est une fonction de la conductibilité des corps pour l’électricité, et qu’elle dépend, par conséquent, à la fois de leurs dimensions et du pouvoir plus ou ^noins conducteur de leurs particules.

■\près avoir ainsi analysé les phénomènes qui sont dus à l’action de l’aimant et avoir cherché à établir les rapports et les différences qui existent entre eux, il nous reste à chercher une théorie qui les fasse rentrer dans un même principe général.

Le premier point que je tiens à constater, c’est que le diamagnétisme n’est point un magnétisme relativement plus faible. J’ai déjà combattu cette opinion qui assimile le diamagnétisme au magnétisme, opinion qui avait conduit forcément M. K. Becquerel à admettre que le vide est magnétique, et qu’il l’est plus qu’un très-grand nombre de corps; je n’y reviendrai donc pas; seulement j’ajouterai que jamais on n’a trouvé dans les corps diamagnéliques, quand ils sont sous l’influence de forts aimants, de traces de pôles tels qu’ils devraient en prendre si ces corps sont réellement doués de magnétisme.

Il csl vrai, d’iin autre côté, qu’on a cru leur avoir trouvé des pôles contraires à ceux qu'ils devraient avoir d’après la théorie de M. E. Ik'cquerel, c’est-à-dire des pôles de même nom que les jiôles magnétiques les plus rapprochés d’eux, ce qui ferait que le diamagnétisme semblerait être l’autagouisme du magnétisme. Nous avons déjà exposé (p. 473 et suiv.) les expériences par les(|uelles PoggendorlT, Ueich et \\'(;ber croyaient avoir démontré que les aimants déterminent dans les corps diaiuaguétiques une polarité homonyme à la leur. Nous avons vu que ces expériences pouvaient recevoir une autre interprétation , et qu’en particulier, leurs effets étaient essentiellement dus à la production de courants d’induction autour de 1a surface des métaux soumis à l’influence des électro-aimants ou simplement à celle des courants fermés. Mais Weber a repris de nouveau le sujet et est parvenu à des résultats qui semblent effectivement favorables à l’idée de la polarité diamagnétique. Dans ce travail où il discute avec un soin remarquable tous les phénomènes magnétiques et diamagnétiques, il est amené , en attribuant les premiers à des courants moléculaires préexistants autour des particules et mobiles seulement avec elles, selon la théorie d’Ampère, à faire dépendre les seconds de l’existence, dans l’intérieur des corps, de fluides électrùiues mis à l’état de courant par une cause extérieure puissante, telle que les pôles d’un électro-aimant. Dans ce cas, les courants ne préexisteraient pas et ne seraient pas liés d’une manière indissoluble aux particules, comme dans le cas des corps magnétiques. Mais il est toujours conduit, par sa théorie, à admettre une polarité diamagnétique inverse de la polarité magnétique. Deux séries d’expériences lui semblent prouver l’existence de cette polarité. Dans la première, une longue hé-lice est placée verticalement entre les deux pôles d’un aimant en fer à cheval très-léger, et suspendu délicatement à un fil de soie vertical, fixé par son extrémité inférieure, au milieu d’une traverse qui unit près de la partie coudée, les deux branches parallèles del’aiinapt, lequel se trouve dans un plan horizontal. Quand l’hélice est traversée par le courant, tout est symétrique de part et d’autre; l’aimant ne bouge pas, les deux pôles étant

ACTION DU MAGNtTISME BUH TOUS LES CORPS. 563 également ou attirés ou repoussés par l’hélice, suivant le sens du courant qui la traverse; mais si l’on fait mouvoir un cylindre de bismuth dans l'intérieur de l’hélice, on observe, en partant de la position où le milieu du cylindre est dans le plan de l’aiipant, que, si on l’élève, l’aimant se meut dans un sens, et que, si on l'abaisse, il se meut dans l'autre, ce qui semble indiquer deux pôles opposés aux extrémités du cylindre. Avec un fd de fer substitué au bismutb, on observe le même mouvement, mais dans un sens contraire. Mais ce qu'il y a de singulier, c'est qu’un mouvement semblable, presque aussi fort, a lieu quand on fait mouvoir le bismuth dans l’hélice, sans que celle-ci soit traversée par un courant électrique; seulement le mouvement a une direction opposée; il est plus fort quand on élève le bismutb que quand on l’abaisse, ce qui est l’inverse quand l’hélice 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 fait qu’il est entouré 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 expliijuer l’action du bismutb quand il n'est pas entouré de courants électriques? Dans ce cas, il devrait repousser également les deux pôles de l’aimant 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 scs expériences, Weber aurait dû employer d’autres métaux que le bismutb, et montrer que les effets obtenus sont moindres avec] des métaux moins diamagnéliques. ^ '

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, l’intérieure est mise, par ses deux extrémités, en coromunica-

tjG4 MAOÉTISME ET ÉLECTRO-Dr«AMlQl'E.

lion avec un galvanomètre, et un cylindre de bismuth s’y meut intérieurement. On a eu soin de tourner la moitié des spires de celte 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 puissent 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 galvanomètre, 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 lige 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’inlérieure, et, par conséquent, expliquer le développement des courants accusés par le galvanomètre. 11 aurait fallu, soit dans celte série d’expériences, soit dans la première, que M. Weber employât non-seulement des métaux différents du bismuth, mais aussi des métaux tirés en fils fins cl 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’induction développés à la surface des masses introduites dans l’hélice.

Le fait de la polarité diamagnélii|ue 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 astatique 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 remplir l’intérieur des deux hélices, placées à

Oigil&edt>y^^iwogle

ACTION DU MAGNÉTISME SUH TOUS LES COBPS. 565 l'extrémilé de l’une des diagonales, d’un 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. Eu remplaçant les cylindres magnétiques par des cylindres de bismuth, on n’a jamais obtenu le moindre mouvement de l’aiguille 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. Maltcucci a également constaté qu’en employant des corps diamagnétiques non conducteurs tels que le phosphore, le soufre, l’acide stéarique, au lieu de métaux, on ne produit aucun effet d’induction ni dans un sens, ni dans un autre. Nous verrons plus loin que les faits intéressants observés par M. Matteucci ne sont pas en opposition avec l’existence dans les corps diamagnétiques d’une espèce particulière de polarité.

M. Faraday n’admet point la polarité diamagnétique; nous avons déjà dit qu’il regarde l’action exercée par l’aimant 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 l’ensemble constitne 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 cl entre les pôles des aimants, donne une idée assez exacte. Nous avons déjà vu qu’il a réussi à employer l’induction ' pour démontrer l'égalité et la distribution de ces lignes de force dans le champ magnétique. 11 résulte en effet des expériences que nous avons rapportées dans le chapitre

' Voycichap. V,p. 441.

o66 MAO."«ÉTISME ET ÉLECTBO-DTNAMIQUE.

de l’induction ' que, à quelque distance de l’aimant qu’on coupe CCS lignes , le courant d’induction perçu par le fil en mouvement qui les coupe* a la môme intensité; ce qui prouve que la force magnétique a une valeur définie, et que, pour les mêmes lignes de force, cette valeur demeure la même à toutes les distances de l’aimant; la convergence ou la divergence des lignes, non plus que l’obliquité plus ou moins grande de l’intersection, n’amenant aucune différence dans le montant de leur puissance. L’étude de la partie interne de l’aimant conduit à reconnaître que les lignes de force y ont aussi une puissance définie et parfaitement égale à celle des lignes extérieures, qui n’en sont que la continuation, et cela, quelle que soit la distance, (jui 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 laquelle elle s’exerce. Si le champ magnétique est composé de forces égales et également distribuées, comme on l’obtient facilement avec un électro-aimant en fer à cheval, il suffit 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 celte propriété que M. Faraday exprime parles mots de conductibililé de polarité ( conduction polarity). 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 magnéthjue, change d’abord de direction près des sphères de fer ou de nickel, puis reprend son paral-

' Voycichap. V, p. 44 J.

ACTIüJî DU MAGNÉTISSir. bl II TOUS LES CORPS. o07

l('lismn, quand on cliaufl'e à une température suffisante ces deux splières. L’oxygène de l’air, 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 |)ar l’élévation de la température, ce qui fournil à M. Faraday, comme nous le verrous, une explication ingénieuse des variai lions 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 des 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 équatorialemcnt, c’est-à-dire dans les places où la force est à sou maximum, ou dans celles où elle est à son minimum. Un savant physicien anglais, M. Thomson, en appliquant le calcul et les notions de mécanique 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 parties dont se composent les corps soumis à l’influence magnétique. M. Thomson a même fait un assez grand nombre d'expériences sur de petits fils et sur des cubes de fer disposés de manières différentes, 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 cxisle-t-il réellement tel que 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. .le suis plulél disposé à admettre que les forces magnétiques ne s’exercent qu’autant qu’il y a un corps qui détermine leur manisfestation. ,M. K. rtcc(|ucrel a déjà démontré i|ue l’action de l’aimant sur les corps magnétiques et diama-

oG8 MAGNÉTISME ET ÉLECTRO-DYNAMIQUE.

gncliques est proportionnelle au carré de rinteiisitéde l'aiinanl ou du courant, et non pas à la simple intensité, ce qui montre que ces corps entrent pour leur part dans la production de l’eiïet , 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 àcellei(ue prend le fer, mais seulement transversale et non longitudinale; il tire cette dernière conséquence des résultats qu'il a obtenus en entourant un morceau de bismuth soit ordinaire, soit cristallisé, 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 peiqicndiculairement à la ligne axiale, des déviations considérables à la direction que doit prendre le bismuth quand il n’est pas entouré d’une hélice électrique , cl 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 répul^ion? 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 ligues de plus grandes et de plus petites forces qui deviennent inclinées à la direction axiale ou é([ualorialc. Enfin, remarquons encore que si les lignes de force suffisent, comme l'admet Faraday, pour expliquer tous les phénomènes, pourt|uoi 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 cette force, ainsi que les autres effets qu'ils deviennent capables de produire, tels que la rotation du plan de polarisation;

ACTION DD IIAG.NÉTIS.ME Sl'R TOUS LES CORPS. 569

2” Que ces modifications ne sont pas du même ordre dans les corps magnélâiues et dans les diamagiiétiijues , 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 maniéré 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 verrous, à admettre une relation simple entre l’atome et l’électricité. .\mpère avait suppo.sé 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 tantét être positif, tantôt négatif, suivant l’atome avec lequel on le met en rapport, ce qu’il faut pourtant admettre, si l’on veut explicjuer un grand nombre de faits chimiques. Berzelius avait admis quo 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 plus tard que cette dernière hypothèse n’est point néces-

Ü7Ü MAGNÉTISME ET ÉLECmO-DTNAMIQUE.

sairc pour cxpliijuer les phénomènes chimiques et clerlro-chiinif|ues, qui peuvent se concilier très-bien avec l'iJée de la polarité, telle que l’a conçue lierzelius, sans avoir besoin d'y ajouter l’iinipolarité. Je suis donc disposé à admettre dans l’atome une polarité naturelle; fous les faits relatifs au développement de l’électricité, en particulier par la chaleur, semblent y conduire, et quant à l’objection tirée de ce que l’atome 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 et un sens de rotation, et, par conséquent, un p61e différent à chaiiue 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 tes 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 eU’et, fig. 172, a l’atome, êet c les extrémités de „ son axe ou ses deux pMes ; l’électricité

portée constamment en b tend à s’unir par la surface de l'atome avec l’électricité négative portée en c; il en résulte donc un courant allant de c en b à travers l’axe, et de b en c sur toute la surface de l’atome. Ainsi, on peut 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 un état d’équilibre électrique, puisque les deux courants, dont l’un le traverse et dont l’autre l’entoure, sont égaux et île sens contraire. Mais si l’on rapproche un certain nombre d’atomes à une dis-

ACTION Dü MAGNÉTISME bin TOUS LES CORPS. 571

lance assez petite les uns îles autres pour que leur influence mutuelle puisse s'exercer , alors ils se disposent de façon , flg. 173, que le pfile-j-de l’atome a soit en contact avec lo pfile — de l’atome b, le + de A avec le — de c et ainsi de suite,

Fig. t73.

jusqu’à ce qu’ils forment une chaîne dont le dernier atome, par exemple, ait son p61e + en contact avec le pfdc — 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 (jui n’est point régie non plus que la cohésion par la polarité électrique, mais qui dépend prohahlement 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 l’effet 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 tous les physiciens, que la dilTërence qui existe entre l’atome chimique et la molécule intégrante nu physique est que la molécule n'est qu'une agglomératien d'un plus ou moins grand noniliro d'atomes.

î»72 MAGNÉTISME ET ÉLECTRO-DÏ.NAMIQLE.

rangent de façon que ces courants électriques se neutralisent tous mutuellement; mais si l’on vient à exercer sur le corps magnétique une action extérieure 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 l'aimant ou au courant qu’on leur présente. Voilà l’aimantation 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 cette propriété que nous avons appelée la force coercitive. Nous sommes donc ainsi conduits à priori i\ la théorie d’.Vmpère 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; conséiiucncc déjà tirée des cfl'ets moléculaires qui l’accompagnent, llcmarquons ijue ce sont essentiellement les particules de la surface qui éprouvent cet effet de direction que tend au contraire à détruire l’inlluence 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, mcais 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 effet, 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 Irès-rapprochés, mais aussi (ju’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

ACTIOrC DD MAOÉTISME Sl’R TOUS LES COBPS. 573 atomes entre lesquels chacun d’eux est interposé. Or, c'est ce qui arrive aux atomes de cuivre et de zinc à cause de leur grande conductibilité électrique. Aussi ou peut rendre le cuivre magnétique en le combinant avec de l'oxygène ou du chlore qui diminuent son pouvoir conducteur.

Le magnétisme si prononcé de l’oxygène s’explique en admettant que chaque molécule d’oxygène est formée d’un groupe très-dense d’atomes élémentaires, hypothèse que confirme, comme nous le verrons, l’état ozoné de l’oxygène, qu’on obtient en désagrégeant ses particules. 11 est assez remarquable, que l’oxygène qui est le seul gaz magnétique soit le seul aussi dont les particules puissent être désagrégées.

Remarquons enfin que la chaleur diminue et même fait disparaître le magnétisme, parce qu’en éloignant les atomes les uns des autres, elle rompt les chaînes éleclriciues que ces atomes formaient, ou tout au moins diminue l’intensité du courant qui les traverse *.

Passons maintenant au diamagnétisme. Ce qui distingue les corps diamagnétiquesdeceux qui ne le sont pas, c’est que leurs atomes étant plus distants, il ne peut s’établir chez eux de chaîne électro- atomique naturelle; les atomes sont donc indépendants les uns des autres au point de vue électrique, et par conséquent dans cet état d’équilibre où leurs courants extérieurs neutralisent le courant intérieur dirigé le long de leur axe. Mais si l’on présente aux molécules intégrantes, composées d’un plus ou moins grand nombre de ces atomes, un courant extérieur fermé ce courant ne pourra pas leur imprimer une direction particulière, puisqu’elles ne sont pas entourées d'un courant électro-atomique comme les particules magnétiques;

' Les expériences récentes Faites sur la diialation des corps et en particulier celles do Magnus et de Régnault sur la dilation des gaz ont démontré en elFct, que la dilatation par la chaleur ne consiste pas seulement dans l'éloignement des particules intégrantes Ica unes des autres, mais aussi dans une dilatation propre de ces particules et par conséquent dans un éloignement des atomes mêmes dont elles sont formées.

’ J’entends par action d'un courant extérieur fermé, l’action soit d’un courant voltaïque fermé, soit d’un électro aimant, soit d'un aimant ordinaire.

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’eu même temps leurs pùles soient tournés en sens contraire de celui des particules polarisées du conducteur du courant, d’une manière analogue à ce qui a lieu dans l’induction électro-dynamique (p. 446). Ces atonies ainsi dirigés sous cette puissante influence, obligeront à leur tour les autres atomes de la molécule 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 l’action de ce courant. Les choses se passeront de même pour les autres particules du corps diamagnétique, de sorte qu’elles se trouveront entourées, du moins toutes celles qui seront sous l’influence 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, l’action extérieure d’un courant fermé n’a d’autre effet que d’imprimer à ces particules une direction commune, et telle que leurs courants soient parallèles à ceux qui agissent sur elles et dirigées dans le même sens; c’est ce qui constitue l’aimantaliou ; 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 l’action extérieure imprime à leurs atomes, entourées d’un courant électrique dirigé * dans un sens contraire à celui des courants qui agissent sur elles. On voit que nous arrivons ainsi aux mêmes conclusions que Weber, quant à la différence entre le magnétisme et le diamagnétisme.

Au fond, c’est un véritable phénomène d’induction qui se passe dans l’action exercée sur la molécule diamagnétique, avec celte différence que l’induction a lieu seulement dans la molé-

Digifeed by Gaogle

rulcct non dans tout le conducluur, cl ({u'ellc dure autant que la cause inductrice, au lieu d’être instantanée. Une autre dillercnce, c’est que l’induction moléculaire a lieu aussi bien dans les corps non conducteurs que dans les conducteurs, tandis que celle (jui ilonne naissance à des courants d’une grandeur finie ne peut être produite que dans des corps conducteurs.

Les causes de ces diflérenccs sont faciles à saisir quand on comjiare la nature même des deux phénomènes. L’induction électro-dynamique est le résultat, comme nous l’avons 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 rùle, sauf en ce qui concerne leur degré plus ou moins grand de couduclihililé électrique ; il est tout à fait analogue aux effets d’influence de l’électricité statique et à ceux des électricités dissimulées. Aussi l'induction se manifeste de la môme manière dans les corps magnétiques dont les molécules intégrantes sont entourées 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 rclfetdépcnddu degré plus ou moins grand de conductibilité du corps. Il n’en est point de môme 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 celte action doive être très-énergique jwur pouvoir troubler l’arrangement naturel des atomes, et pour délermmer ensuite la neutralisation continue des électricités contraires tles atomes consécutifs, lors même qu’ils sont peu rapprochés cl souvent mauvais conducteurs de l’éleclricilé. Tous les faits sont d’accord avec celte manière d’envisager cet ordre de phénomènes. Ainsi non-seulement l’induction électro-dynamique se manifeste dans les corps magnétiques et même aimantés, comme s’ils ne l’élaienl pas, mais elle est également simultanée avec le diamagnétisme et en trouble les effets quand les circonstances favorables à sa production se trouvent réunies.

Nous voyons donc que, par des causes d’un ordre tout diffé-

rent, les corps diamagnétiques ont, tant qu’ils sont sous l’influence (le courants fermés, leurs particules entourées de courants ayant une direction contraire 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 opposilion explique très-naturellement tous les effets différentiels qu’on observe en mélangeant ensemble des substances magnétiques et diamagnétiques, et comment on peut parvenir à un mélange qui soit indifférent à l’action de l’aimant. Elle rend compte également des effets opposés observés par Weber, quand il introduit dans l’hélice traversée par les courants électriques, tantôt une tige de fer, tantôt un cylindre de bismuth; seulement, dans toute cette classe de phénomènes, il faut se mettre à l’abri de l’influence 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 (jue tous les phénomènes magnétiques et diamagnéthjues 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. Faraday et M. E. Itocqutrel ont tous les deux remarqué qu'il faut en eUct un certain temps (quelques seconiles) pour (|u’un corps diainagnétiquc acquière tout le pouvoir rotatoire dont il est susceptitde.

■ - Rigiti — •' 'l'nnitjr

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 l’action 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’étre 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, puisejue ce sens détermine l’arrangement des atomes des particules dans une certaine direction, et dans une direction précisément opposée ([uand lui-mémo il change. La preuve que ce n’est pas aux courants moléculaires qu’est duc 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 courants, 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. 11 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. H 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 <jui résulte lie la direction commune qui leur est imprimée est toujours très-faible, mais ce qui permet en même temps k ces atomes d’agir iudividuelleuient sur la lumière polarisée et de produire la rotation du plan de polarisation avec une intensité dépen- I. 37

578 MAGNÉTISME ET ÉI.EC TBO-DYNAMIOIE.

(lanle à la fois do leur uaturc propre, et de l’énergie de l’action qui les dirige.

Telle est la théorie qui, daus l’état actuel de la scienc , nous semble représenter le mieux tous les phénomènes relatifs au raaguélismc et à l’action extérieure des courants électriques. Elle nous paraît se concilier trt‘S-hien avec les diverses observations que nous avons exposées, soit daus ce chapitre, soit dans les précédents. 11 est vrai qu’elle n’explique pas la nature particulière ’dc l’action de l’atome sur la lumière polarisée, mais elle montre seulement que, quelle que soit cette action, l’inlluence magnétique doit donner aux atomes une direction commune qui fait ([ue toutes leurs actions concourent, et que la molécule, par conséquent, doit agir d'une certaine manière sur l’éther interposé.

llemarquons encore que nous avons été amenés, pour expliquer les phénomènes magnétiques et diamagnétiques, à nous occuper des diflérences 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’éleclrieité statique. Cotte déviation au principe ijue nous avions posé tient à ce que, au lieu de nous borner à l’exposition des lois générales de l’action des courants, nous avons été conduits forcément à étudier les modifications que CCS lois éprouvent dans certains cas, modifications tenant à la nature même des corps au moyeu desquels ces lois sont manifestées. Mais c’est surtout dans la quatrième et dans la cinquième partie que la nature des substances jouera un rôle important dans scs rapports avec l’électricité, et que nous pourrons suivre, daus ses conséquences, l’hypothèse qui a servi de base à la théorie que nous venons d'exposer ‘.

* Liiir dei principaux travaux relatifs aux sujets traités dans ce chapitre.

Lallemand. — AUrnclion cl répulsion des couranU induits. — .4«h. de chim. ctdc phys. (N. S.)T. xxii, p. 10.

Coulomb. — EiïcLs du uiasiictisnie sur tous les corps. — Journal de phys. T. uv (181)2),

Becquerel. — MaaiiiHisnic transversal. — Ann. de chim. et de phys. T. xw (1824), p. 2G9 cil. XXXVI (1827) p. .T37.

ACTION DU MAGNÉTISME SUR TOUS LES CORPS. o79

Arajo. — Oscillations de l'aiguille sur les substances non conductrices. Ann. dechim. et de phys. T. xixii (l 85G), p. 21.

Lebaillif. — Répulsion de l'aiguille par le bismuth cl l'antimoine. Bibliolh. vniv. (1829). T. T. xl, p. 8S-

Faraday. — Diamagnétisme, Arch. des sc. phys. et {Bihl. utiiv.) T. ii, p. 42 et US ; t. IX, p. 1 41 ; 1. XVI, p. S2 et 89 ; t. X et wii, p. lOS. — Phénomènes magnéto-cristallins, Id. T. xii, p. 89, — Lignes de force du champ magnétique. — rd. T. XVI, p. 129 et p. 182 ; t. xix, p. S4,el t. xx, p. 111 . — Action du inagnélUme sur la lumière polarisée. Id. T. i, p. 20 et 308, et t ni, p. 338. — Trans. phil. (I81C, t818, IS^p, I8SI et ISS2). Phil. mag., septembre et novembre 1810.

Weber. — Polarité diainagiiétiquc. — Ann. der physik. T. iixni (1818). p. 241 , et t. Lxxxvii (1852).

Poggendorff. — Polarité diamagnélique. — Ann. der physik. T. lxxxiii , p. 475 (1818).

Wiedemann. — Polarisation circulaire magnétique. Ann. der physik. (1850 et 1852), et Arch. des sc. phys. [Ilihl. unie.) T. xvii, p. 12.

E. Becquerel. — Action du magnétisme sur tous les corps. — Ann. de chiin. et de phys. (N. S.). T. xvii, p. 440, et t. xxvni, p. 253.

Plucker. — Délcrminalion du pouvoir magnétique et diamagnélique des corps. — Phénomènes magnéto-crislallins. — A/m. dcchim.ct de phys. T. xxii(N. S.), p. 129. Arch. des sc. phys.{Bibl. unie.}. T. \i, p. 19C, et t. xviii, p. 140, et t. XIX, p. 102,

Jieich. — Idem. — Arch. dessc. phys. [Bibl. unie.], T. xi, p. 41.

Yerdet. — Induction diamagnétique. Ann. de ch. et de phys. (N. S.). T. xxxi,

Tyndall et Knobtauch. — Phénomènes magnéto-cristallins. Arch. des sc. phys. [Bibi.unw.). T. xiii, p. 219.

Maticucci. — Diamagnétisme, action sur la lumière polarisée et phénomènes magnéto-cristallins. — Ann. de ch. et de phys. (N. S.). T. xxviii, p. 403. Arch. des sc. phys. t.xxii, p. 24, et t. xxiv p. 68.

Matthiessen. — Polarisation circulaire magnétique. Arch. des sc.phys. {Bibl. unie.).!. V, p. l'èC et 2 12.

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

Tyndall. — Phénomènes magnélo-cristallins et champ magnétique. — Arch. des sc, phys. {Bibl. unie.).!. xvi,p. 122; t. xvni, p. 211 et 215.

Thonuon. — Champ magnétique. Ai'cA. des sc. phys. {Bibl. unie.}. T. xvi, p. 4(2, et t. ixiT, p. 260.

NOTES

KEUTITBS

AUX DÉVELOPPEMEMS MATHÉMATIQUES