Wiedem, Ann

568 DEUXIÈME PARTIE. — CRISTALLOGRAPHIE PIIYSIQrE.

la direclion de la pression en s*allongeant suivant une direction perpendiculaire. On fait ainsi les observations suivantes :

1" face ab électris«»e -}-, face cdéleclrisée — . Dilatalion suivant 1 1' (fig. 175) 2** face ah — , face cd -f . Contraction suivant 11' (fig. 174)

Fi,. 17 1.

On applique ensuite les lames de cuivre sur les faces latérales bc et ad; nous avons vu que, pour obtenir de rélectricité suivant une direction telle que p^^ perpendiculaire à un axe binaire, il faut comprimer suivant une direction mm' inclinée de 45^ sur p^^. On en conclut que lorsqu'on électrisc les extrémités de pj])^. on doit avoir une dilatation ou une compression suivant une direction inclinée de 4tV sur p^^.

On observe, en effet, les faits suivants :

Face bc-j-, face cd—. Compression suivant 22', dilatation suivant 33' (fig. 175). Face bc — , face cd-H. Dilatation suivant 22', compression suivant 55' (fig. 175).

an

Fig.

2" ÉLECTRICITÉ DÉGAGÉK PAR UNE kCTlOJX THERMIQUE. — PYRO-KI.ECTRICITK.

P^ro-éiectricicé de la tonrouillac. — L'influence que la chaleur exerce sur les cristaux de tourmaline en les chargeant d*électricité de noms contraires aux deux extrémités de Taxe ternaire est connue depuis

CHAP. XV. — PHÉNOMÈNES ÉLECTRIQUES. TiOO

fort longtemps. Leymerie en fait mention dans son Histoire de l*Académie des sciences en 1717 ^ Cette propriété, à laquelle on a donné le nom de pyro-électricUe\ a été étudiée par jfipfnus en 1756, et depuis celte époque de nombreux observateurs se sont succédé soit pour on toutes les particularités, éclaircir davantage, soit pour retendre à irautres substances cristallisées.

Voyons d*abord on quoi consiste le phénomène.

Si Ton prend un prisme de tourmaline et si on le saisit en son milieu par une petite pince isolée, on observe qu'en chauffant le cristal, et pendant tout le temps que dure réchauffement, Textrémité qui porte les faces b^ prend Télectiicité positive, tandis que celle qui porte les faces «* prend l électricité négative. On peut s'assurer de cette circon- Nlance, soit en essayant laction exercée par chaque extrémité sur une ni'^ille mobile autour d*un axe vertical et chargée d'éieclricité de signe connu; soit en mettant une des extrémités du prisme en contact avec le sol, ce qui met en liberté Télectricité accumulée à Tautre pôle et permet de charger avec le cristal Tune des lames d*un condensateur. Ou peut encore suspendre le prisme de tourmaline en voie d*échauffonient par un fil de soie, de manière que le prisme placé horizontalement puisse osciller dans un sens ou dans Taulre; on constate alors (|u*un bâton de résine frotté attire une des extrémités et repousse l'autre.

Lorsque le cristal, après avoir été échauffé, est abandonné au refroidissement, et pendant tout le temps que dure ce refroidissement, on ohsçrve des phénomènes inverses des précédents; le pôle b^ devient négatif, le pôle e* positif.

Dans tous les cas, lorsque toute la masse du cristal est en équilibre de température, on ne constate aucune action électrique.

Un phénomène très important est le suivant : Quand on brise un lyrisme de tourmahne en voie d'échauffement ou de refroidissement, vl possédant deux pôles de nom contraire, chacun des fragments posbôJe deux pôles, comme cela aurait lieu pour les fragments d*un aimant. La polarité des extrémités d'un prisme est donc liée à la polarité de chacune des molécules du cristal.

Lois établies par H. CSaoï^ln. — M. Gaugain, dans un travail dos plus remarquables', a le premier établi, sur des bases expérimentales

1. Jamhi et Bouty. — Traité de physique. T. I, 209. 2 Ànn, de ck. et dephyt. (3), 57.

o70 DEUXIÈME 1>\RTIE. — CRISTALLOGRAPHIE PHYSIQUE.

précises, les lois de la pyro-êlcctricité de la tourmaline, obscurcies par 4'imperfection des travaux antérieurs.

Le prisme de tourmaline était taillé à ses deux extrémités suivant deux bases planes perpendiculaires à Taxe ternaire. Sur chacune de ses bases, on appliquait une feuille d^étain dont Tune était mise en contact avec le sol, et Tautre avec un électromètre à feuilles d'or. Pendant réchauffement, par exemple, Télectricité s*accumulant sur la lame du condensateur de Télectromètre , les feuilles divergeaient jusqu'à ce qu'elles vinssent à se décharger en touchant les boules extrêmes Chaque décharge correspondait à l'écoulement d'une certaine quantité d'électricité, et le nombre des décharges pouvait ainsi devenir une mesure des quantités d'électricité dégagées à l'extrémité du cristal.

Les lois établies par M. Gaugain peuvent se résumer dans la formule suivante. Si q représente la quantité d'électricité pendant une variation it de la température, si s est la surface de la base à travers laquelle rélectricité se dégage, on a

L*électricité est positive ou négative suivant le signe de q; k est indépendant du signe de dt, il est de signe contraire pour les deux extrémités du cristal.

On voit que la quantité q est indépendante de la distance des deux liases; elle est la même lorsque le prisme est réduit à quelques fraclions de millimétré, ou lorsqu'il a une longueur de plusieurs centimètres. Si Ton ajoute que q est proportionnel à <, on en déduira que la quantité d'électricité dégagée ne dépend que de la variation de température qui se produit entre deux molécules contigucs et placées sur une même droite parallèle à la hauteur.

En résumé, on peut dire que le cristal de tourmaline, en voie d'échauffement ou de refroidissement, se comporte comme s'il était placé dans un champ électrique uniforme dont la force, dirigée dans le s>ens de l'axe ternaire, changerait de sens avec le signe de la variation de température.

Analogies entre la pléxo- et la pTro-électrlclté. — 11 faut remarquer la parfaite analogie que les phénomènes pyro* électriques présentent avec les phénomènes piézo-électriques. Les lois sont les mêmes i*n substituant la variation de température à la variation de pression. Dion plus, non seulement dans la tourmaline, mais encore dans toutes les autres substances connues, le signe de l'électricité développée sur

CHAP. XV. — PHÉNOMÈNES ÉLECTRIQUES. oTl

ime face par la compression est toujours le même que celui de l'élech icilé développée sur la même face par refroidissement. C'est-à-dire (\\u\ dans l'un et l'autre cas, le développement de Vélectricité se fait do la même façon que s'il était simplement lié à la variation de la di^lancr qui sépare les molécules. Lorsque l'une des propriétés pyro- ou piézoélectriques a été constatée sur un cristal, on peut non seulement conclure à l'existence de l'autre, mais dire encore le sens dans leqnol cette dernière se produit.

Déflnilltin précine de la pyro-éiectrleité. — Cette analogie si

instructive entre les phénomènes électriques développés par la pression et par le refroidissement ne doit pas cependant faire oublier la diffêl'cnce très grande qui sépare les deux modes d'action.

Dans un cristal comprimé, nous avons dû éliminer tous les cas dans lesquels la pression n'est pas appliquée sur des faces égales et parallèles. Une règle analogue doit être posée dans la pyro-électricité pour éliminer toutes les particularités du phéhoméne qui ne seraient pas réellement spécifiques pour le corps et varieraient avec chaque condition particulière de l'expérience. Nous nous restreindrons donc au cas où une sphère cristalline se refroidit ou s'échauffe en gardant à chaque instant une température égale pour tous les points de la surface.

Ce serait lu une condition difficile à réaliser dans la pratique, mais nous pourrons eu approcher en taillant le cristal suivant une forme pnrfaitement définie, et en faisant en sorte que tous les points de la surface restent à une température qui soit la même pour tous pendant toute la durée du réchauffement ou du refroidissement.

Déductions tirées des lois de symétrie. — Avec ce point de départ, nous pouvons appliquer les règles de symétrie dont nous avons fait usage dans l'étude de la piézo-électricilé. Seulement, comme ici nous supposons le refroidissement identique suivant toutes les directions, il est clair que tous les éléments de symétrie du cristal régiront le phénomène, et qu'aucun d'eux ne disparaîtra. On en conclut qu'il n'y a de cristaux pyro-électriques que ceux qui sont dépourvus de centre; mais ceux-ci ne satisfont pas tous aux données du prohiéme.

En effet, s'il y a un axe de symétrie dans le cristal, la ligne des pôles sera dirigée suivant cet axe. Il n'y aura donc pas de pyro-électricité, c'est-à-dire qu'une sphère cristalline se refroidissant régulièrement ne développera pas d'électricité à sa surface, dans tous les cristaux non centrés qui possèdent plusieurs axes de symétrie. 11 faut qu*il n'y ait qu*iin seul axe de symétrie aux deux extrémités duquel l'absence du

:û'1 deuxième partie. — CRISTALLOGKAWIIE PUYSIQL'E.

ct'iitro donne des propriétés difTérenles. Les cristaux qui satisfont à cette condition sont ceux auxquels les cristallographes allemands donnent le nom d'hémimorphes,

il ne peut pas y avoir de cristaux hémimorphes dans le système cubique.

Dans le système sénaire, on aurait les liémii'dries