Lomière polarisée dans les arcs-en-ciel et les halos

Les formules de Fresnel admettent encore d'autres appliatîons parmi lesquelles nous distinguerons seulement le alcul de la constitution de la lumière qui forme, soit les eux arcs-en-ciel, soit les deux halos.

Pour le premier arc-en-cicl , il suffit de calculer les deux xpressions

l(i-a)'« et i(i-ê)'e,

et 6 ayant la signification convenue (§ 250) ] pour le second y a une réflexion de plus et les deux expressions sont

!(,„).„. et ^(.-g)'e'.

.n prenant pour i et v les valeurs efficaces connues, on rouve que la lumière totale est dans le premier arc o,o5i t dans le second o,025, et que la proportion de lumière olarisée y est représentée par les deux fractions o^gSS ot ,843. Dans ces calculs , TinteiLsité de la lumière incidente st représentée par Tunité.

Dans les halos , la lumière totale est exprimée par

4^0 ClIAPlTIif-: î\

et la pmpiirtion polartsëe pat'

Daiis le halo de 12 degi^ r vaut 3a degrés et dans ceki do 46 degrés il vatit 4^ degrés. Eu prenant i ^ 3 1 pour Tindiec moyen de la glace ^ uoas trouvons que la lumière totale esl 0,956 pour le petit halo et 0,8068 pour le graud^ et que la proportion polarisée^ égale à o,o365 dativS le pretnler^ s'élève dans le dernier a u. 163-

§ 261. — Polarisation par émission oblique.

Nous ternûnerons ce chapitre en revenant sur le phentH mène de la polansation par émission oblique que aoui n* avons fait quMndiquer au § 183.

La lumière qui émane obliquement de la surface d'ni liquide ou d'un solide incandescent est polarisée. On l< reconnaît en regardant» par exemple, à travers unprisnn de Nicol , une lame d*argent chauflee avec une lampe eolj* pile^ on constate sans peine que le plan de polansalian est perpendiculaire au plan d^ëmîssion (*)

Si l'on interpose une pile de mica polariscopique euire un galvanomètre et une lame de platine chaufFéc par nne lampe, tant que la lame est normale aux rayons émis^ 1^ déviation g^alvanométrique est indépendante de V orienta' tion de la pile. Mais si Ton rend la lame échauffée obliqua sur les rayons que les diaphragmes lui permettent d envojff à la pile thermo-électrique ^^ on obtient une transmission^ plus abondante (juand la section principale de la pilecoïn' ride avec le plan d'émission que quand elle lui est perpeU'

{ * ) Lgs fiammi^s neiloTinant niiriine irata de [joiariBation ; Ar^ijo, auq»*^ on doit La décoiiv^rle de lu poK^ritîaiion parétnissLon oblîqiiÇp n'ayant pii^>^ sir auciiTi€ Irnci? de polarîsaUon dans la lumière qui éinanélrèa-obliqiicni^)'^ des iiord& du soleil ^ a dil légiUniomént an conclure qii€ son incniidesctiJi^ C3t celle d^urtP m niiére gazeuse.

POLARISATION RKCTILIGNE. 4'S i

diculaire. Sous Fanglo de 70 degrés, les effets varient du simple au triple , et ces variations d'action conservent leur netteté, même alors que la lame, chauffée avec une flamme moins vive, perd son incandescence et n'envoie plus que do la chaleur sans lumière. La chaleur offre donc, comme la lumière, la polarisation par émission oblique; comme elle, elle se montre alors polarisée dans le second azimut.

Il semble y avoir entre ce mode de polarisation et ceux déjà étudiés une différence profonde. Eh effet , tandis que ces derniers opèrent sur la lumière naturelle de manière à en régulariser après coup les vibrations , ici la polarisation naît de toutes pièces, comme si l'action régulatrice résidait dans le mécanisme même de l'émission. Mais quand on songe que l'émission, au lieu d'être purement superficielle, est due (à l'égard de la chaleur rayonnante, on possède sur ce point important des expériences catégoriques) au concours de particules comprises dans une couche d'une certaine épaisseur, l'émission doit cesser d'offrir, avec les transmissions qui accompagnent toute réfraction , une différence aussi tranchée. On voit en effet que les rayons émis sont de vrais rayons transmis, dans lesquels il est naturel de retrouver les phénomènes de polarisation propres aux transmissions. Il y a plus : comme depuis longtemps on a été conduit à admettre en chaleur que l'émission était accompagnée d'une réflexion intérieure qui répétait en dedans, sur les rayons qui tendent à sortir, le dédoublement que la réflexion extérieure et la réfraction produisent sur les rayons qui tendent à pénétrer dans le corps; si nous accordons à ces conceptions la même réalité en optique, nous prévoyons que la condition d'une polarisation par émission doit être une polarisation opérée dans le premier azimut sur le rayon qui subit la réflexion intérieure, de sortc^ que si la réflexion extérieure, et par conséquent la réflexion intérieure, venait à s'évanouir, les rayons émis devraient cesser d'oflnr une polarisation partielle. L'expérience

43i giupjthë ti.

rép<>nd partnitettiejit nc^spréviaioii», puUque )e«^ gaz dénué de pouvoir rcllccttfur n^cmettenl que Je la lumière nalureik, ei q\iil en eM de même du noir de fumée dont les radiations lumineuses eL calorifiijues restent natuielles sous quelque obliquité qu'ait eu lieu leur émission.

§ 262. — Lai de HH. de la Pmvostaye et Desaina.

IM*de la Provostaye et Desains ont été plus loin ^ ils ont iprîs que la loi d'Arago (§§ 188,230 et 252) devait encore présider à ct^lle action intérieure , et eomme il est probable que ce sont les mêmes couches qui produisent et la réileition intérieure et la réHexion extérieure, ils ont prévu qu*ellcy présiderait avec les mêmes coefljcieuts^ de sorte que la quantité de lumière polarisée dans le faisceau émis obliquement serait la même que dans le faisceau réfléchi extérieurement dans la même direction. Ainsi voilà quatre faisceaux correspondants, deuK réfléchis et deux réfractés, qui doivent contenir la même quantité de lumière polarisée; parmi eui^l^ réfléchi intérieur est toujours insaisissable, il en est de même du réfracté dès qu'on opère s tir un corps opaque^ une lame de platine par exemple : il ne reste donc d* accès* sible que le rayon émis et le réfléclii extérieur. Voyons comment les deux physiciens précités ont obtenu sur eux cette précieuse vérification {*), en supposant d abord qu il s'a- {^isse des rayons calorifiques .

En recevant sur un prisme biréfringent la chaleur d'une bonne lampe, ils obtiennent un faisceau polarisé. Une lame de quart/, parallèle à Taxe le dépolarise dans une proportion connue (§ 255), Vient alors la pile de mica dont ils mettent la section principale tour à tour en coïncidence et à angle droit avec la section principale du quartz ; de là deux eiïels

(* } Ë]]e a porté sur les proportions cl non sur Ica quuntïtés pot^fiséfâ; lir la propfjrtiort est la même dans le rayon émis et dans te réfraclé <\i\\ aoTit des TflyoTis analoijiieflp l/éludc du rayon rélléclii servait doue à obtenir la j propoiliou polîiFÏsêp dnnu le réfrnclé.

ràLARlSATIOBl RECTILIGNÉ. 433

gîilvaiiotnétriques dont on prend le rapport. Ce rapport et la proportion de lumière polarisée donnée par Torientation da quartz sont, ainsi que nous Tavons développé (§257), deux termes correspondants de la table qui conviendra à la pile de mica qu'on va employer. Des déterminations de ce genre, étendues, sans changer Tinclinaison de la pile, à d'autres positions de la lame de quartz, donnent la table de graduation de la pile. On y verra par exemple que si la proportion s'élève à 0,719, les deux mesures opérées dans l'ordre qui a été supposé, ont pour rapport 0,824. En soumettant aux deux actions successives de cette pile la chaleur rayonnée par une lame de platine poli portée au ^uge, ils ont trouvé que la proportion de lumière polariée s'élevait, dans le faisceau émis obliquement sous 'angle de 70 degrés , à o , 70.

Mais des expériences directes, dues aux mêmes physiciens, int montre que quand 100 rayons de chaleur, émis par me lame de platine incandescente, tombent sur une utre lame de platine sous Tangle de 70 degrés (*), ils se éflécbissent dans la proportion de 94 s'ils sont polarisés ans le plan d'incidence, et de 66 s'ils sont polarisés perendiculairement à ce plan , de sorte que 200 rayons de lialeiir naturelle donneraient à la réflexion 94 + 66 et à i réfraction 6 + 34» Or ce faisceau réfracté étant l'analoae du faisceau émis, doit contenir comme lui 0,70 de imière polarisée dans le deuxième azimut. Les chiffres

récédents donnent pour cette proportion ^T ^? c est-aire exactement 0,70.

La loi de MM. la Provostaye et Desains ne se vérifie as moins bien sur la lumière. Graduez par la méthode

(*) Il faudrait, pour que cette réflexion extérieure fût correspondante ii I réflexion intérieure qui accompagne rémission oblique , que la lame «Je Mne qui réfléchit fût portée au rouge comme la lame de platine qui émet, to il parait, d'après des expériences délicates entreprises par ces physi* <î*i, que le pouToir réfléchissant du platine chaud est le même que celui hplatioe froid.

4^4 ^"^IF iJiAptTHi; 1%

duÇliSS tint! ptl<!ti0 tiiic^ au de %erre; diâpou!3t-la fiir h inijcl des iiyons cDiiionm'mcMt à Ih méiluid** «lu ^ 230, tir iiisviiii'Trqueson pl;*ri dt* fnHî?* rninstioii Cï^ïiirideavcr cduîilc poUii^:iiioii *1»'H rayons omis oWifpit^nHut psii^ li? forpsÎR*i râadesccnt^ frl viirirA rîticliuaboii jusqu'il ce t\nc U [¥\r\m ili* );i hiitiKTi' t*nn8C c[ii*t'lti* Iratisuiet .^oit r.imcniv h U lieu Irai Ut^, l.a tablr de gr;»du.i h<in JfHiiii*ni la jimpailîoii polarisée. Ou tmiiveaiii*!, avec \v pUûnc vhunîVé ;tu roit^, wiU!* ranglo de yod^^giés, o,/j^. Or îoty vstjtms^ rt?uge$ à^ speclre reçus sur nu luirair de pbliui.* sou* Tantale dt! jo délires, dmuieiu à la réllexiou j8ce4^ï suivant i|u'iIj**onl l9in«e<f dans le pivmîer ou ddn» le deuxlèmn nzimnt rnyoTi léfVoelt? corn spoiidaui h aon rayons iialurcb ccuilir! doue (cl inoTitrcraîl si Ir jdrtùuc u'eUiil pi& tip^iqne) un pro[KvrtiOH |KvlarÎ8t*e cgalc h

Les vérîGcations tenife pour d'autres angles par iTs]ïliysieiens ont éi^alemeiii réussi.

Comme, au foiHl,c'csL aux travaux de M, J3nniM|iH' sont empruiuée!» les mesures d'îuleiisilé qui douuent ti^îU^ âeconde évaluation de la proportion de lumière polari^i^^i et que cepeudaut ses mesurées (chapitre XVI) u*odI p*^ porte sur \v platim^, quelques explications sui' ce poiiunu paraîlrout pas déplacées.

MM* de la ProvosEaye et Desaius s'attaquaui i *lf^ rayons de chaleur s^daire empruntés à uu spectre très- [tu ti et polarisés loui' ii tour daus les deux azimuts pri»cij!auîL du miroîr, out d^ abord reconnu, tn conformité avcc«T (jui u t^iij dit (§137), 4|uc pour le mclal des uiirt^rs et Taci métauv utudiés par M. Jamiu , il y avait parallélistncei entre leurs résullais ei ceux de ce dernier physicien. El danl alors cette identité au platine^ ils ont pu légitime tirer les deux coeflieieuis ^8 et 4^ propres à la lurnii rouge, d'expériences faites avec des rayons de chaleur foti aïs par le rouge d*uu spectre très-pur.

POLAUISATIOÉI REGTILIGNË. 43S

.'00 s'étonnait de voir un même corps offrir, pour les s incidences , une inégale réflexibilité , suivant que les s, polarisés dans un même azimut, sont rayons de ir ou rayons de lumière, nous dirions par anticipa- [ue Fétude de la polarisation métallique doit nous er que cette inégalité se présente même pour les divers 5 du spectre lumineux, qu'en général , surtout avec j^ons polarisés dans le deuxième azimut , le coefficient exion croît avec la longueur d'onde. Or on sait que jueur d'onde moyenne des rayons calorifiques liétéroqni émanent du platine rouge , est bien supérieure à es rayons rouges lumineux. Enfin , comme les rayons eux du platine incandescent, quoique incomparablemoins hétérogènes que les rayons calorifiques, sont 'avoir Thomogénéilé des rayons rouges du spectre , îsquels on vient d'opérer, si Ton voulait, à cause de épudier comme peu comparables à l'expérience polaique, les chiffres 78 et 43 sur lesquels repose la ntatiou numérique dont le succès prouve la réalité ci, nous prévenons que sur le platine (et aussi sur ) la réflexion des rayons polarisés dans un même azi- 'éprouve dans l'étendue du spectre que de irès-faiiriations.

X mots encore. En admettant avec Fourier auquel on tte ingénieuse conception, le parallélisme des phénode l'absorption et de ceux de l'émission , il semble \ faisceau émis doive, comme le faisceau admis, jr de direction lors de l'émission et subir une vraie ion. Nous nous contenterons de remarquer, à propos ;e question, qu'il y aura peut-être lieu, quand on cherà la résoudre, de distinguer le cas des diaphanes et aques, car, chez ces derniers, l'introduction des rayons s faire au point de vue de la direction , dans des con- 18 bien différentes de celles que la loi des sinus établit les corps diaphanes.

IMIICRFÉREINCRS DE LA LUMîfeRE POLARISER OV POLARISATION COLORÉE.

ARTICLE I**