I. — l)KSCl;ll'TION DES M'PAIiFll.S

L<^s vibrations d'une molécule du fluide qui propage la lumière seul planes. Si l'on ne considère que les vibrations isochrones, c'est-à-dire c(dlcs (|ui donnent naissance à de la lumière d'une couleur déterminée, le déplacement périodique de la molécule rapporté à deux axes ri'ctan^ulaires i et r, peut toujours éti'o représenté par les deux équalions :

Lin éliminant le temps \ariable t entre ces deux équations, ou voit aisément que, en réalité, la trajectoire de la molécule est une certaine ellipse. On dit que la vibration est clliptifjue, Raj)portées aux axes de Tellijrse de vibration, les projections di's déplacements de la molécule sur les axes coordonnés seraient :

ç =1 M siii iT, ,., ' Tf) ^= N cos 2t. ,» ;

I/éfpiation de l'ellipse étant :

CnAPlTRË V. — LUMIÈRE PARALLÈLE.

La vibration est circulaire lorsque M=N.

Lorsque H = 0 ou N = 0, la vibration est rectiligne.

On emploie souvent les mots de polarisations rectiligne, circulaire, elliptique. Nous nous contenterons de rappeler que, lorsque la polarisation est rectiligne, on appelle plan de polarisation un plan perpendiculaire à la vibration.

La lumière qu'émettent directement les sources lumineuses, et qu'on appelle lumière naturelle, ne possède, à proprement parler, aucun des modes de polarisation qui vient d'être défmi. Les molécules qui vibrent sous l'influence de ces radiations lumineuses sont dans le même état que si elles vibraient elliptiquement, et si en même temps on concevait que l'ellipse de vibration se déplaçât très rapidement et très irrégulièrement dans son plan. En d'autres termes, la projection du mouvement de la molécule sur une droite est la même quelle que soit cette droite.

On possède le moyen de régulariser cette vibration en quelque sorte désordonnée de la lumière naturelle et de rendre stable l'ellipse vibratoire. La lumière qui a subi cette modification est dite polarisée. On affecte cependant plus spécialement cette dénomination à celle qui est polarisée rectilignement ou pour laquelle l'ellipse vibratoire est une droite.

Les appareils qui servent à polariser la lumière portent le nom de polariseurs; nous allons passer successivement en revue ceux qui sont les plus employés.

PoiariMvrs par réflexion. — On fait tomber sur un miroir en

Fig. 42.

▼erre noir AB (fig, 41) un faisceau de lumière parallèle FG* faisant

avec la surface du miroir un angle d'environ 35® 25'. Le faisceau réfléchi est polarisé dans le plan d*incidence, il vibre donc parallèlement au miroir. Pour former le faisceau parallèle incident, lorsque le faisceau réfléchi doit être vertical, on place devant le miroir AB un miroir étamé ordinaire CD qui reçoit la lumière des nuées EF, et la renvoie suivant la direction FG. On peut substituer au miroir en ven*e noir une pile de glaces minces sans couleur.

On peut encore recourir i\ la disposition suivante. Une glace sans tain AB (fig. 42) reçoit la lumière diffuse EF, la réfléchit sur le miroir étamé horizontal CD, qui la renvoie suivant la verticale GH. La lumière est polarisée par la première réflexion sur AR ; en traversant la lame elle reste polarisée dans le plan d'incidence.

p«lari»etir par absorptian. — On interpose sur le faisceau incident parallèle et dans une direction normale une plaque de tourmaline. La tourmaline cristallise dans le système rhomboèdrique, et la plaque est taillée parallèlement à Taxe ternaire. Le faisceau de lumière naturelle donne donc à Témergence deux faisceaux vibrant Tun suivant Taxe, l'autre perpendiculairement à Taxe. Or la tourmaline jouit de cette pro» priété curieuse de posséder un pouvoir absorbant considérable pour les rayons ordinaires vibrant perpendiculairement à Taxe. Le faisceau transmis se composera donc, à peu près en totalité, des rayons extraordinaires vibrant suivant Taxe.

Ce polariseur très commode a Tinconvénient de colorer le faisceau de lumière, les tourmalines qui jouissent de propriétés absorbantes convenables étant toujours assez fortement colorées.

Polarisears réffHafeat». — i<* Prisme de Nicd, — On interpose sur le faisceau de lumière naturelle un appareil nommé prisme de NicoL Pour le construire,' on prend un de ces cristaux de chaux carbonatée parfaitement limpides et transparents qu'on rencontre dans les terrains volcaniques de Tlslande. On sait que la chaux carbonatée cristallise dans le système rhomboèdrique, et possède des clivages très nets suivant les faces du rhomboèdre. On prend un solide de clivage bien limpide dont le rapport de la longueur à Tépaisseur soit environ de 3 à 1; on le scie en deux suivant la petite diagonale AA' (ûg. 43), qui fait alors avec AB un angle d'environ S9^ 17', puis on recolle les deux morceaux avec du baume de Canada. Dans la calcite, qui est un cristal uniaxe, l'indice ordinaire est égal à 1,483, et l'indice extraordinaire à 1,658. De la grande différence de ces deux indices, et de la

Ivfè^

CHAP. V. — LUMIÈRE PABALLÈLE. 151

direction particulière donnée à la section AÂ', il résulte les consèqneoces suivantes.

Si l'on considère un rayon cheminant suivant une direction parallèle à la longueur AB' du spath, et les deux vibrations ordinaires [et extraordinaires qui se meuvent à la fois sur cette direction, le rayon ordinaire, arrivant à la surface de séparation du spath et du baume, la rencontre en faisant un angle d'incidence égal à 69® 49'; cet angle étant supérieur^à Tangle de réflexion totale du rayon ordinaire, celui-ci est réfléchi et ne poursuit pas sa marche. Le rayon extraordinaire au contraire, dont Tangle de réflexion totale est plus grand, poursuit sa marche, pénétre dans la seconde partie du prisme et en ressort parallèlement à sa direction primitive.

Ceci restera vrai pour les rayons compris dans un certain cône que Ton pourrait déterminer par le calcul. Les rayons situés dans l'intérieur de ce cône sont polarisés par leur passage à travers le prismei puisque les rayons extraordinaires seuls sont trans^ mis; les rayons situés en dehors de ce cône ne sont pas polarisés. L'ouverture de ce cône, qui détermine le champ, varie suivant les dispositions données à l'appareil, c'est-à-dire suivant la direction du plan de coupe AA', et suivant la nature du milieu interposé entre ses deux moitiés. Avec les niçois ordinaires, le champ est d'environ 50«.

MM. Hartnack et Prazmowski^ ont modifié le prisme de Nicol, de manière à lui donner une moindre hauteur, sans que le champ soit diminué. Ils dirigent le trait de scie perpendiculairement à l'axe optique du cristal, et ils recollent avec de l'huile de lin dont l'indice est 1,485. Le champ est encore d'environ 30®, tandis que, à largeur égale, la hauteur du prisme n*est plus que 0,71 de celle du nicol ordinaire.

On peut aussi se servir pour polariseur d'un simple rhomboèdre de spath dislande. Si l'on fait tomber sur une des faces du rhomboèdre UD petit faisceau de lumière parallèle limité latéralement, par son passage à travers un diaphragme circulaire très petit par exemple, ce faisceau se divisera, en traversant le cristal, en deux autres qui suivent des

Fig. 43.

' À$m. de eh. et deph., 4* S., T. 7.

152 DEUXIÈME l'AlîTIE. — CRISTALLOGRArillE PIIYSIQUE.

chemins différents, et sont polarisés à angle droit. Si le rhomboèdre est assez épais pour (jue, en vertu de leur légère divergence mutuelle, les deux faisceaux soient complètement séparés à la sortie du cristal, il bulfna d'arrêter par un érran l'un de ces faisceaux pour que Tautre donne de la lumière polarisée. Lorsque l'écran est mol)il(% on peut à volonté se procurer de la hmiière polarisée dans un plan ou dans un plan perpendiculaire.

AnalyNciirN. — Lorsqu'on fait tomber de la lumière polarisée rectilignement sur un cristal, elle se paitage en deux rayons dont les vibrations sont rectangulaires. La vibration incidente se partage, suivant les règles de la composition des petits mouvements, entre les vibrations de ces deux rayons. Ces deux vibrations se propagent à peu près parallèlement dans rintérieur du cristal, mais la vitesse de leur propagation est inégale et les deux vibrations, synchroniques à l'origine du temps, c'est-à-dire affectant en même temps l'origine des coordonnées, contractent l'une par rapport à l'autre un certain relard. Si le cristal n'est pas 1res épais, si c'est une simple lamo cristalline, les deux rayons sont à peine séparés à réinergence, les ondes planes qui correspondent à chacun d'eux se confondent à tivs [leu juès, el les vibrations qui leur correspondent peuvent être supposées se composer entre elles connue si elles étaient dans un même plan. On peut donc dire que les viljï'ations du faisceau émergent sont formées par la composition de deux vibrations rectangulaires, et par conséquent que le faisceau émergent est polarisé elliptiquement au moins dans le cas général.

Mais on peut placer à la sortie du cristal un autre a])pareil à polariser la lumière, et qui, dans cette position j»articnliére, prend le nom d'analjjseur. La vibration l'cctiligne du laisceau unique (jue transmet l'analyseur est la projection des vibrations rectangulaires du faisceau qui émerge du cristal. On voit donc que la vibration de l'analyseur dépend à la fois des deux vibrations projingées par le cristal ; elle dépend en parti culi(»i* du retard lelatif que l'inégalité de propagation a introduit entre ces deux vibrations, (lest dans ces conditions que se produisent les plus lemarqnables et les plus importants des phénomènes qui se rapportent à la biréfringence.

Les phénomènes diilérent suivant que le faisceau lumineux qui tombe sur la lame cristalline est formé par des layons à peu près parallèles entre eux, ou par des rayons très divergents, c'est-à-dire, pour employer l'expression consaciée, suivant que la lumière est parallèle ou convergente.

Nous allons étudier (('abord les phénomèoes dus A la lumière paral~

li'ie. Nous commencerons par dire quelijues mois des appareils qui

itrvent à les observer. Ils comprennent tous un polariseur et un ana-

Ijseur, entre lesquels se place ia lame cristallisée. •«•eriirtlaB de «McIqueB «py«reUii — App«r^ de Korrembarc.

— BlerMcspe polartuai. — L'appareil de Horremberg (lig. 44).

useï commode lorsqu'on n'a pas besoin d'un fort grossissement, em-

Fig. il.

ploie comme polariseur une glace sans tain combinée avec un miroir plu. Le cristal est posé sur une plaque tournante, qui permet de l'orienter dans tous les azimuts possibles. On peut substituer à la plaqae une lame de verre tournant autour d'un axe horizontal, de maaiire i donner aussi au cristal des inclinaisons quelconques. L'analyseur est formé d'un spalh épais ou d'un nicol. Si l'on a un spath, un écran mobile sert à arrêter lantdl Tune, tantôt l'autre image; un écran empêche la lumière directe de frapper le cristal.

L'appareil dont on se sert le plus habituellement est un microscope ordinaire, sous le porte-objet duquel on place un prisme de Nicol, et

i54 DEUXIÈME PARTIE. — CRISTALLOGRAPHIE PHYSIQUE.

au-dessus de Toculaire duquel est disposé, soit un autre nicol, soit un rhomboèdre de spath. Nous reviendrons plus tard sur la description détaillée du microscope polarisant.