DOUBLE RÉFRACTION PRODUITE PAR U TREHPE

Tevsloiis latérievres et btréfrla||eBee d« Terre treaipé. -^ Les

corps colloïdes, c'est-à-dire dépourvus de structure cristalline, proviennent en général de la solidification d*un corps amené à Tétat liquide soit par la chaleur, soit par la dissolution. La solidification se produit, dans le premier cas, par le refroidissement ; dans le second cas, par Tévaporation. Dans Tun et Tautre cas, la solidification se produit donc d'abord à la surface et marche progressivement de l'extérieur à l'intérieur; elle est d'ailleurs ordinairement accompagnée d'une variation de densité.

Supposons, pour fixer les idées, qu'on ait affaire à une masse de verre fondue, exposée à un refroidissement brusque. La surface se solidifie rapidement et tend à occuper un volume moindre que celui qu'elle occupait à l'état liquide. Ce dernier effet est combattu par l'influence de la masse intérieure restée liquide et qui a gardé son volume primitif. Il pourrait résulter de là, comme il arrive pour la plupart des corps, un tressaillement de la masse superficielle solidifiée. Pour le verre et probablement aussi pour tous les corps colloïdes qui passent de l'état liquide à l'état solide en prenant Tétat pâteux, la surface peut se solidifier sans se briser; mais il est évident que cette surface possède alors une structure analogue à celle qu'elle prendrait, si, en la supposant d'abord régulièrement constituée, on lui faisait prendre sa forme actuelle en la dilatant par une pression intérieure.

Les couches intérieures se solidifient successivement dans des conditions analogues, et, lorsque la solidification est complète, le corps est dans un état semblable à celui où il se trouverait s'il avait été étiré en chaque point, d'une quantité variable avec la position de ce point par rapport à la surface. Le corps se trouve ainsi dans un état anormal de tension intérieure.

Celte répartition intérieure des tensions ne peut subsister que par leur combinaison mutuelle ; l'équilibre du corps a quelque analogie avec celui d'une voûte qui ne se tient en équilibre que par l'action mutuelle des voussoirsy et qui s'effonàre lorsqu'un seul d'entre eux est

supprimé. Aussi les corps qui présentent cet état singulier, et qu*on appelle trempés^ sont-ils susceptibles de se briser en fragments plus ou moins menus lorsqu'une seule fissure vient à être provoquée dans la masse.

La trempe sera évidemment d'autant plus intense que le refroidissement sera plus brusque, car il y a alors une différence plus grande entre la température de Tintérieur et celle que pos$éde la surface au moment où elle se solidifie. Aussi le verre refroidi très lentement ne présente-t-il que des phénomènes de trempe nuis ou peu sensibles. Par la même raison, la trempe peut être détruite par un recuit convenable suivi d'un refroidissement très lent.

Nous avons d'ailleurs supposé que le coi])s colloïde partait de l'état liquide pour arriver à l'état solide. Il est clair qu'il sufBt qu'il parte de Tétat pâteux, s'il est susceptible de prendre cet état» ce qui est le cas du verre.

II résulte de ce que nous venons de dire qu'un corps trempé doitprésenter une double réfraction, variable en chaque point. Une lame de verre trempé placée entre deux niçois croisés présentera donc une distribution de couleurs plus ou moins complexe, mais qui sera toujours en rapport avec la configuration extérieure, puisque c'est la. solidification de la surface qui est la cause du phénomène.

Nous n'entrerons pas ici dans l'étude de la double réfraction des corps trempés, étude qui sort évidemment de notre sujet, mais il est nécessaire de faire une remarque importante. Quelle que soit la forme des lignes d'égale teinte que l'on observe dans un semblable corps entre deux niçois croisés, il se produira toujours une transition graduelle dans les teintes de polarisation qui appartiennent à deux points voisins. Il est bien évident en eflet que la double réfraction ne peut varier dans le corps que d'une façon continue, puisqu'elle dépend de l'état de tension intérieure, état qui ne saurait être discontinu.

Une autre conséquence, c'est que le corps trempé occupe un volume plus considérable qu'avant la trempe. Aussi MM. Chevandier et Wertheim ont-ils observé qu'un verre trempé de densité 2,513 prenait après le recuit une densité de 2,523.

La trempe est^lle eompatible avee l'état eristallln? — En comparant Tétat d'un corps trempé à celui d'un corps qui aurait été étiré d'une quantité variable d'un point à l'autre, nous avons fait une comparaison inexacte par un cêté important. Un corps ainsi étiré ne pourrait en effet rester en équilibre que sous l'action de forces extérieures,

et de semblables forces n*agissent pas sur le corps trempé. Il faut donc, que, dans celui-ci, les molécules prennent une certaine position d'équilibre, différente de celle qui caractérise le corps isotrope, plus ou moins déformé par des forces extérieures. Il est ainsi nécessaire que les molécules d*un corps capable d'étra trempé puissent prendre les unes par rapport aux autres des positions d'équilibre multiples. Cette condition est réalisée pour les corps colloïdes susceptibles de prendre Tétat pâteux, mais rien n'autorise à en faire une propriété générale de la matière.

Dans les corps cristallins en particulier, la trempe n'a jamais été observée et il est très vraisemblable qu elle y est, en général, impossible. Nous aurions à invoquer ici les mêmes raisons que celles qui nous ont fait considérer toute déformation permanente comme incompatible avec la structure réticulaire des cristaux. On a cru cependant, par une hypothèse tout à fait gratuite, pouvoir attribuer à une espèce de trempe, contractée pendant l'acte même de la cristallisation, certains phénomènes optiques anomaux, tels que l'existence de la double réfraction dans la plupart des cristaux cubiques. Nous verrons plus tard que non seulement ces phénomènes sont dus à une tout autre cause, mais encore que l'hypothèse de la trempe ne les explique en aucune façon.

BlréftriBsence d« Terre lorsqae toBto la nuuiM ■*e«4 paa ea

équilibre de température. — Un phénomène qui présente quelque analogie avec celui de la trempe se manifeste dans un corps colloïde transparent en voie d'échauffement ou de refroidissement.

Supposons un corps à une température uniforme et en un point duquel on applique une source de chaleur. La chaleur se propagera dans la masse autour du point échauffé et, à chaque moment de la durée, l'état thermique du corps sera caractérisé par une certaine succession de surfaces isothermes. L'accroissement de température en chaque point s'accompagnant d'une certaine variation de volume, l'état de tension intérieure du corps et, par conséquent, la biréfringence du milieu varieront d'un point à un autre. Si le milieu était isotrope, connue le verre, il deviendra biréfringent.

Une expérience très simple met ce phénomène en évidence. On prend une lame de verre isotrope et on la place entre deux nicob croisés. On pose ensuite au centre de la lame un petit corps porté à une température élevée. La chaleur se répand dans la lame, et les surfaces isothermes peuvent être considérées comme des sphères décrites du corps chaud comme centre. Dans un très petit rayon autour de chaque

point» le milieu biréfringent pourra donc être considéré comme symétrique tout autour d'une droite joignant ce point au centre» et Tellipsoîde optique correspondant à ce point sera de révolution autour de cette droite. Chaque point de la lame aura ainsi sa section principale dans un plan normal à la lame et passant par le petit corps chaud. Il en résulte évidemment qu*il se produira une croix noire dont les deux branches respectivement parallèles aux vibrations du polariseur et de l'analyseur viendront se couper au centre du petit corps chaud. Comme tous les points également distants de ce centre jouissent de propriétés identiques, il peut aussi se produire des cercles isochromatiques.

Ces phénomènes disparaissent d'ailleurs lorsque tous les points de la lame sont revenus à la même température.

BlréfHngcnce des eorps non homoi^nes. -* Toutes les fois qu*un

milieu transparent n*est pas homogène et que sa nature intérieure varie d'une manière continue, ce milieu est biréfringent, et le phénomène précédent n*est qu'un cas particulier de ce principe général. Si le corps est analogue à une sphère formée de couches concentriques de nature différente comme les grains d'amidon, les cristallins des yeux de la plupart des animaux, etc., il rétablira la lumière lorsqu'il sera placé entre deux niçois croisés, et montrera une croix noire dont les bras pandlèles aux vibrations du polariseur et de l'analyseur viendront se rencontrer au centre de la sphère. La croix sera plus ou moins réguhère, suivant que les grains approcheront plus ou moins de la forme sphérique régulière.

Si le corps est, comme une fibre végétale, formé de tubes concentriques de nature différente, il dépolarisera la lumière et s'éteindra lorsque Taxe commun de ces tubes sera parallèle à l'une des vibrations du polariseur ou de l'analyseur. Le phénomène est très brillant avec les fibres de coton ou de lin qui restent souvent attachées à la surface des lames de verre après qu'elles ont été essuyées avec un linge.