OBSEIlVATION DE LIMAGE VIE A TRAVERS U?i PR|S)IK

Description générale du procédé . — Le procédé le pIus employé

pour mesurer Tindicc de réfraction d'une substance est celui du prisme.

On sait que, si A((ig. i 46) estTarôte réfringente d*un prisme, l'image virtuelle d*un objet S vu à travers [le prisme se trouve en S' a une distance AS' -.-- AS, ei suivant une direction AS' telle que Tangle formé par SA et la direction S'A prolongé est divisé en deux parties égales par la bissectrice de Tangle A du prisme. On sait en outre que si i est Tangie S'AS, et n l'indice de réfraction, par rapport au milieu ambiant de la substance du prisme, on a

Fig. m.

Pour connaître n, il suCQt donc de mesurer Tangie A du prisme, d*observcr l'image d*un objet à traders ie prisme et de mesurer Tangle i.

Pour ces observations, on se sert d*un goniomètre à axe horizontal, semblable à celui qui a été décrit dans le tome ^f.

Le limbe horizontal fixe porte un collimateur composé d'une fente étroite verticale éclairée d'une manière quelconque et disposée au foyer d'une lentille. La fente est l'objet dont on regarde l'image, et sa distance au prisme peut être, d'après celte disposition, regardée comme

étant infinie, ce qui empêche Tangle d de varier par une simple translation du prisme.

Le prisme est porté par un support qui peut recevoir : !• deux mouvements de translation suivant deux droites rectangulaires; 2<*deux mouvements de rotation autour de deux axes rectangulaires ; «> enfin un mouvement dans le sens vertical. Ce support est en outre mobile autour de l'axe vertical de l'appareil.

L'image de la fente est observée au moyen d'une lunette astronomique portant un réticule à fils croisés, et mobile autour de Taxe de l'appareil; une alidade fixée à la lunette et portant deux verniers opposés permet d'observer sur le limbe Tazimuth de la lunette par rapport à la direction du collimateur prise pour zéro.

On commence par disposer la lunette pour la vision à l'infini, en supprimant le prisme et plaçant la lunette dans le prolongement de la direction du collimateur ; on regarde la fente et on règle la position de la lentille de manière que la fente soit vue nettement dans la lunette. On est alors assuré que la fente est bien placée au foyer principal de la lentille du collimateur. On dispose Taxe de la lunette horizontal, en mettant en coïncidence, avec le fil horizontal du réticule, l'image d'un ni horizontal divisant la fente en 2 parties et placé, par construction, sur l'axe horizontal du collimateur. On place la lunette de manière que le fil du réticule bissèque l'image de la fente, et on note la lecture des verniers, ce qui Vixe le zéro à partir duquel les angles seront comptés.

Ces dispositions prises, on se sert de l'appareil pour mesurer, comme il a été dit au chapitre XIY du tome l'^S l'angle A du prisme. Cette mesure exige que le prisme ait été placé de manière que son arête réfringente soit bien parallèle à l'axe de rotation.

Le prisme restant en place, on observe à travers le prisme l'image de la fente, qui est colorée par la réfraction, et on s'arrange pour que la partie jaune de cette image, par exemple, coïncide avec le fil vertical du réticule. La lecture des verniers donne Tazimuth de la lunette par

CHÂP. Xir. — PROCÉDÉS D'OBSERVATION. 447

rapport au zéro déterminé comme il a été dit, c'est-à-dire Vmg\e

On lire de là, au moyen de la formule donnée plus haut, l'in-

dice de réfraction correspondant au jaune moyen.

Lorsqu'on veut déterminer avec précision l'indice de réfraction correspondant à une lumière de longueur d'onde bien déterminée, on (^slaire la fente par une lumière monochromatique. On peut se servir de la lumière du sodium qui donne la lumière jaune correspondant à la raie D, ou de la lumière du lithium qui donne de la lumière rouge, ou de celle du thallium qui donne du vert. Pour se procurer ces diverses lumières, on peut se servir d'une lampe à alcool dans le liquide de laquelle on a fait dissoudre une petite quantité de chlorure de ces métaux. 11 est - préférable à tous égards d'employer un bec Bunsen dans la flamme non éclairante duquel on place, porté par un petit panier en fils de platine, un fragment de chlorure de ces métaux.

On peut encore éclairer la fente par un tube de Geissier à hydrogène, qui donne les raies C et F très lumineuses, et la raie 6' moins brillante; on se sert, pour f^ire passer la décharge dans le tube, d'une bobine Ruhmkorff et de deux ou trois éléments Bunsen. On vise successivement avec la lunette Timage de chacune de ces raies.

Si l'on peut employer la lumière solaire , on visera successivement chacune des raies du spectre, ce qui donnera successivement les indices correspondant à chacune de ces raies, dont les longueurs d'onde sont données en millionièmes de millimètre dans le tableau suivant, emprunté à l'Annuaire du Bureau des Longitudes.

Rouge. .

Orangé .

Vert . .

Bleu . .

Indigo. .

Violet. .

(Raie A 760.4

» Il 396.7

Hydrogène.

Sodium.

Magnésium.

Hydrogène.

Hydrogène.

Fer.

Hydrogène.

Calcium.

Calcium.

Voici, en outre, exprimées avec la même unité, les longueurs d'onde

correspondant aux diverses lumières monochromatiques que Ton emploie le plus habituellement.

Sodium 5811

Lithium 670.7

ThaHium 55».9

La lumière du sodium n*est pas absolument monochromatique ; elle se compose en réalité de deux lumières dont les longueurs d onde t/ès voisines sont respectivement égales à 589,5 et 588/J.

Fixatear Ketieier. — Malheureusement on ne dispose pas toujours du soleil ; on peut suppléer à son absence au moyen de Tappareil que M. Ketteler a appelé lefixateur^ La fente est remplacée par un réticule formé d*un fil horizontal et de deux fils verticaux très distants. Si Ton éclairait ce réticule, au point de croisement du fil, par une lumière de longueur d*onde connue, on déterminerait, par la méthode ordinaire, Tindice correspondant à cette longueur d*onde. Pour réaliser cette idée, on place le plus près possible du réticule une lame de verre portant des traits horizontaux équidistants de i/i de mm., et l'on projette sur cette lame de verre un spectre horizontal en plaçant devant cette lame un prisme à axe horizontal disposé entre deux lentilles convenablement placées et éclairées par une fente horizontale. La lame de verre, les lentilles, le prisme et la fente formant un appareil invariablement lié, chaque trait horizontal de la lame correspond à une couleur donnée du spectre dont on peut déterminer la longueur d*onde par des observations préalables. Tout le système étant mobile par rapport au réticule, on peut mettre en contact le fil horizontal de ce réticule avec un quelconque des trails de la lame, et déterminer ainsi successivement les divers indices des couleurs qui correspondent à chacun de ces traits.

On détermine les longueurs d*onde qui correspondent â ces couleurs en se servant d*un prisme pour lequel la loi de variation des indices avec la longueur d*onde est connue, ou mieux encore d'un réseau.

Applteatlon dn procédé à dcM prismes tAiliés dans des svb-

stanees cristallisées. — Lorsqu'on a affaire à des substances cristallisées, on peut se servir, comme faces du prisme, de deux faces cristallines inclinées Tune sur l'autre. On peut aussi, et c'est ce qu'on est le plus souvent obligé de faire, tailler artificiellement les face^

1. \Yiedem. Ann. 13-488 (1881) et J. Phys. (2). 1. 198(188$^.

qui servent à robservation*. Il faut alors que celles-ci aient une orientation cristallographique bien déterminée, ce dont on s'assure en les rattachant, par de3 observations goniométriques, à des faces cristallines connues. Il faut en outre que les faces soient bien planes et aussj polies que possible; pour les cristaux artificiels, qui sont en général peu durs et ne prennent ^u'un poli très imparfait, on obtient de bons résultats en recouvrant chaque face d*une lame de verre mince bien plane et fixée par une solution épaisse de baume du Canada dans le chloroforme.

Lorsqu'on observe avec un prisme taillé dans un cristal suivant une direction quelconque, il faut, pour déterminer le chemin que suit dans le prisme le faisceau lumineux donnant la déviation minimum, tenir compte de ce que la vitesse de propagation est modifiée par un changement de direction du rayon. Mais la plupart des cristaux sont assez peu biréfringents pour qu*on néglige cette légère variation, et pour qu'on puisse admettre que le rayon qui se propage dans le cristal en donnant le minimum de déviation est, dans tous les cas, normal au plan bissecteur.

Suivant cette direction il se propage d'ailleurs deux vibrations rectan-

gulaires, Tune avec une vitesse V| et un indice —• l'autre avec une vi-

tesse V, et un indice — . Chacune de ces vibrations donne un spectre se-

i i paré qui permet de mesurer séparément ~ et - . Si les deux spectres

ne sont pas assez complètement séparés pour que l'observation soit possible, on intercepte successivement l'un d'entre eux au moyen d*un nicol placé entre le collimateur et le prisme. On a alors :

où tx et t^ senties angles compris entre les axes optiques et la ligne normale au plan qui bissèque l'angle du prisme, a, fr, c étant les axes de l'ellipsoïde optique principal.

Si l'orientation de cet ellipsoïde est connu, deux prismes taillés dans des directions différentes suffisent à donner les 3 quantités a, fr, c.

On s'attache, bien entendu, à tailler les prismes, de manière que * les calculs soient les plus simples possible.

CBI8TALL0GBAFB1I, T. II. 39

Si le cristal est uniaxe, on taillera le prisme de manière que Farête réfringente soit parallèle à l'axe. Une des images correspond alors à la vibration ordinaire, et l'autre à la vibration extraordinaire principak. L*une et Tautre se comportent rigoureusement comme si le milieu était isotrope, car tous les rayons extraordinaires qui se propagent dans la section principale du prisme, vibrent suivant Taréte et ont même indice.

Si le cristal est biaxe, on prend pour arête réfringente Tun des axes d'élasticité, c par exemple. Des deux vibrations qui se propagent suivant la normale au plan bissecteur, Tune est dirigée suivant c et se comporte» par la même raison que précédemment, conune dans un

milieu isotrope d'indice -; l'autre a seule un indice anormal —, et l'on a

8 étant l'angle de la normale au plan bissecteur avec l'axe b. Deux prismes ayant un angle 8 différent et une même arête réfringente suffiraient

à donner a et b.

Si, l'arête réfringente étant toujours parallèle à c, le cristal était assex biréfringent pour qu'on ne puisse pas supposer que l'indice anomal correspondant au rayon se propage suivant la normale au plan bissecteur, on calculerait comme suit la direction de propagation de la vibration qui donne le minimum de vibration.

Soit A (fig. 146) l'angle du prisme, t ett' les angles que font, avec les normales aux faces, les rayons incident et émergent, x l'angle que fait