J. Phys., vin

Pouvoir Coefficient rotatoire moyen

de !■" à partir

de quartz. de zéro.

H. Joubert a fait la remarque, intéressante à noler, que tous les échantillons de quartz sont identiques entre eux au point de vue du pouvoir rotatoire et reprennent exactement, après refroidissement, leur pouvoir primitif, même après avoir été portés aux températures les plus élevées.

Les variations que produit la chaleur dans le pouvoir rotatoire du quartz doivent sans doute être attribuées aux variations que produit la chaleur dans les propriétés biréfringentes des lames élémentaires biaxes à la sup'erposition desquelles nous attribuons les propriétés spéciales des cristaux de quartz. Nous verrons en effet plus tard que la chaleur agit sur les constantes optiques de tous les cristaux.

Belation dn pouvoir roiotoire avec l'hémiédrle non snperpo-

sable. — Les cristaux de quartz possèdent un mode d*hémiédrie non supcrposable, qui permet d'assigner aux cristaux une droite et une gauche, et de distinguer des cristaux droits et des cristaux gauches. Un semblable mode dliéjniédrie doit d'ailleurs caractériser nécessairement la symétrie d« rédifice moléculaire d*un cristal manifestant la polarisation rotatoire, puisque le sens de la rotation assigne au cristal une droite et une gauche. 11 est évident que si la structure intérieure du cristal était telle qu'une semblable distinction fût impossible, il n'y aurait aucune raison pour que le cristal fit tourner la vibration dans un sens plutôt que dans un autre, et la rotation de cette vibration apparaîtrait comme un effet sans cause.

On a constaté que les cristaux qui portent des faces plagièdres directes droites (tome 1, page 443] et qu'on appelle droits au point de vue cristallographique, sont dextrogyres au point de vue de la polarisation rotatoire ; et qu'inversement les cristaux gauches au point de vue cristallographique sont lévogyres au point de vue de la polarisation rotatoire.

Toutefois cette règle est soumise à des exceptions dont nous parle* rons plus tard.

Explicfttlon dn pouvoir rotatofaw du qoarts. — Les propriétés

optiques du quartz s'expliquent, de la manière la plus complète, en supposant que les cristaux de cette substance sont formés à la manière des piles de lames cristallines que nous avons étudiées dans le chapitre précédent. Il s*agit de concevoir comment la structure d*un cristal peut présenter une analogie étroite avec une pile de lames cristallines.

On peut d'abord se représenter les cristaux de quartz comme formés par des molécules ayant la symétrie rhombique, mais susceptibles de s'assembler en un réseau dont le plan réticulaire perpendiculaire à Taxe vertical a pour maille un rhombe de i20^. Un semblable réseau a une symétrie hexagonale.

Si rédiiice moléculaire se construisait avec la régularité théorique, il serait constitué de telle sorte que, le système réticulaire ayant la symé^ trie hexagonale, et la molécule ayant seulement la symétrie rhombique, l'édifice moléculaire aurait seulement la symétrie rhorabique.

Hais considérons les rangées parallèles à Taxe vertical qui est un axe sènaire du réseau et seulement un axe binaire de la molécule. Autour de cet axe, la molécule peut prendre, par une rotation de 120*, trois positions distinctes qui restituent le réseau. Nous pouvons donc supposer que les molécules se superposent de manière que Tune d'elles soit, par rapport à la molécule immédiatement inférieure, tournée de iîù^ et toujours dans le même sens. Les molécules cesseront d*étre toutes semblablement orientées ; le cristal cessera d*ètre homogène, au sens que nous avons attaché à ce mot dans la théorie générale du tome I, mais le réseau n'aura subi aucune modiHcation.

U est clair qu'un cristal ainsi constitué jouera exactement, au point de vue optique, le rôle d'une pile composée de paquets ternaires, ou, si l'on ne suppose pas que toutes les molécules situées dans le même plan horizontal ont la même orientation, d'une série de piles parallèles entre ell;es et constituées de la même façon, ce qu revient au même.

Nous verrons plus tard que cette structure singulière se retrouve, à un degré plus ou moins parfait, dans un nombre très considérable de substances cristallisées. Toutes ces substances sont caractérisées par ce lait que la symétrie de la molécule appartient à un système cristallin moins symétrique que celui auquel appartient la symétrie du réseau.

Ce sont les substances auxquelles j*ai proposé de donner le nom de pseudo-symétriques.

II faut d'ailleurs remarquer que la symétrie que j'ai attribuée à la molécule, pour la simplicité de Texposition et pour que Tanalogie avec les piles de Reusch fût plus complète, n'est nullement nécessaire. Elle doit même être écartée, car si la molécule avait un axe binaire vertical, la construction que nous avons imaginée donnant en outre au cristal une symétrie ternaire autour de cet axe, la symétrie définitive de cet axe serait sénaire, et le degré de Taxe du quartz est seulement ternaire.

Mais on peut admettre que la molécule a une symétrie seulement binaire, Taxe binaire étant perpendiculaire à Taxe vertical. L'arrangement des molécules ayant lieu dé la façon que nous avons indiquée/ Taxe vertical deviendra ternaire, et le cristal acquerra en outre trois axes binaires dans un plan horizontal. D'ailleurs il n'y aura pas de centre, puisqu'une molécule est entourée de part et d'autre, sur la même rangée verticale, par des molécules dont l'orientation n est pas la même. Le cristal aura donc l'hémiédrie ternaire holoaxe, et c'est un mode de symétrie qui peut appartenir aux cristaux de quartz.

CSronpeinenUi de portions deviwogjrem et iéwogjre» dans nn

même eriotmi. — Les molécules élémentaires du quartz n'ayant aucune propriété qui les distingue les unes des autres, sont susceptibles de s'empiler, soit dans le sens dextrogyre, soit dans le sens lëvogyre, et il faut chercher dans les circonstances extérieures et accidentelles qui président à 1^ cristallisation les raisons du choix arbitraire que fait la molécule entre ces deux sens de superposition. Aussi trouve-t-on dans tous les gisements un nombre à peu prés égal de cristaux droits et de cristaux gauches..

Mais il y a plus, et le réseau des cristaux droits étant le même que celui des cristaux gauches; ces deux réseaux pourront s'assembler entre eux pour former un même cristal. Un tel assemblage ne se manifeste plus à la surface que par quelques lignes de suture qui interrompent les stries marquées sur les faces cristallines, et marquent la séparation des parties droites d'avec les parties gauches. Lorsque la partie supérieure d'un cristal est formé à la fois de parties gauches et de parties droites, les sommets des unes portent des faces plagiédres gauches ; celles des autres, des faces plagiédres droites. La symétrie théorique du pointement peut donc être gravement altérée. En réalité, il est très

rare de rencontrer des cristaux qui présentent la régularité des flgures en quelque sorte idéales qui sont représentées tome I, page . On ()eut dire, avec M. Des CloizeauxS « qu'un cristal de quartz homogène dans toute sa masse est une des plus grandes raretés minéralogiquos connues ».

Si Texamen de Tenveloppe extérieure de quartz révèle quelquefois, mm imparfaitement, Tenchevétrement si complexe dés cristaux, IVxamen optique de lames taillées normalement à Taxe, dévoile au • contraire avec une grande fidélité toutes les particularités de la sfniclure interne.

La plupart des cristaux montrent, dans les lames perpendiculaires à l'axp, des juxtapositions de plages inverses. II arrive en général que cotte juxtaposition se fait suivant des surfaces planes parallèles à des plans réticulaires cristallographiquement déterminés. Lorsque ces plans sont inclinés sur la surface de la lame, on voit se superposer deux plages inverses le long d*une bande dont la largeur dépend de l'inclinaison du plan de séparation. La ligne longitudinale qui divise la blinde en deux parties égales correspond à la superposition des deux pinges inverses d'égale épaisseur, et cette ligne paraît noire entre deux niçois croisés. A partir de cette ligne médiane, Tépaisseur de la plage dextrogjre va en croissant d*un côté et en décroissant de Tantre ; on voit donc la teinte varier de part et d*autre et passer graduellement â celles qui caractérisent les plages homogènes, dextrogyre ou lévogyre, qui entourent la bande.

iiroaipeaiearts des erlstaw de quarts mméthjmie. — Il y a des

cristaux remarquables dans lesquels Tenchevétrement des parties dextrogyres et lévogyres, au lieu de se faire sans ordre, est au contraire assujetti à une régularité très curieuse. De ce nombre sont parti* culiérement les cristaux de quartz colorés en violet et auxquels on donne le nom d'améthystes. L'une des dispositions les plus remarquables de ees améthystes, et qui peut servir de type à toutes les autres, est ôelle qui est représentée d*une façon théorique par le diagramme, figure 109.

Une lamedécoupée normalementà Taxe la montre partagée partroisban-

des très-minces divergeant du centre et normales aux arêtes eV , en 3 par-

1. Hëmoire sur la cristallisation du quartz. Mémoires des savants étrangers, t. XV, p. 570 (1868).

■i^saa^

;}10 DEUXIËHB PARTIE. - CRISTALUWRAPHIG PHYSIQUE.

ties très dislinctes. Ces bandes centrales s'étalent en quelque sorleavant

d'arriver au bord de la lame pour se terminer par des triangles équi-

latèraux dont les cAIës sont parallèles aux trois angles eV . Ces bandes et les triangles auxqueU elles aboutissent ne sont point colorés par la matière violette qui pénètre le resle du cristal. Les bandes sont homogènes et dexlrogyres par exemple. Les triangles qui les terminent sont pailagès en deux parties égales par une ligne médiane qui se trouve dans l'allongement du milieu de la bande. Les deux moitiés d'un triangle sont de senti inverse, et si l'on passe d'un triangle à un autre dans un ordre déterminé, on rencontre alternativement une moitié de triangle dextrogjire , puis une moitié lévogyre, et ainsi de suite. Quant au reste de la lame dans lequel la matière colorante violette est comme concentrée, il est divisé par les trois bandes et les trois triaogles en trois sections correspondant aux arêtes e';». Chaque secteur est traversé par deux séries de plans inclinés sur les faces de la lame, et qui paraissent parallèles h. deux des faces de l'isoscéloèdre s=(4l3). \y. tome I, p. 143). Ces plans qui viennent se rencontrer suivant la ligne médiane du secteur sont visibles à l'œil lorsqu'on fait jouer le cristal k la lumière. Sous le microscope polarisant, on constate qu'ils séparent deux portions du crislal ayant des rotations inverses. Il résulte de l'inclinaison des plans de sëparalioii que les plages inverses se superposent en biseau suivant une normale à la lame, et on voit se dessiner entre deux niçois croisés une série de bandes noires correspondant aux parties de In lame où les parties dextrogyres et lèvogyres superposées sont d'Épaisseur égale.

De semblables lames, lorsqu'elles s'approchent de la régularité llièorique (qu'elles n'atteignent jamais complètement), montrent, lorsqu'on les observe entre un polariseur et un analyseur mobile, un des plus ' curieux phénomènes optiques.

Qsarts «-aicédolne. — On peut s'ètonner que les cristaux de quartz ne puissent se former que par une succession de molécules présentant des orientations régulièrement allernées. On ne connaît pas en effet de crislaui de quariz dans lesquels tes molécules auraient une orientation

parallèle et qui seraient alors nettement biaxes et probablement clinorbombiques. Mais on connaît une variété de quartz, dite calcédoine^ qui ne se présente qu'à Tétat d'agrégats cristallins, et qui se montre, sous le microscope, formée de grains à contours irréguliers, dépoiarisant très inégalement la lumière et ne s'éteignant complètement dans aucun azimut. On peut conjecturer que la calcédoine est du quartz, dans lequel les circonstances de la cristalli.satipn n'ont pas permis aux molécules de se superposer suivant la loi d'orientation alternée qui parait nécessaire à la construction et à la stabilité de TédiRce moléculaire cristallin.