CHAK XI. — COULEURS SUPERFICIELLES. 5C

mesure que l*angle d*incidence croit, jusque vers bO^ ou GO*», pour croître ensuite jusqu'à Tincidence rasante.

Le pouvoir' réfléchissant des métaux, pour une incidence donnée, normale par exemple, n*est pas la même pour toutes les couIeui*s. La lumière réfléchie par les métaux est donc colorée, contrairement à ce qui a lieu pour les substances transparentes qui, même lorsqu'elles sont colorées, réfléchissent de la lumière blanche. Ces particularités que présentent les métaux, de réfléchir beaucoup de lumière, même normalement, et de colorer les rayons réfléchis, produisent Timpression que les minéralogistes traduisent par le mot i'éclat métallique.

Mais il n*y a pas un saut brusque entre les substances transparentes et les métaux. En réalité les lois de Fresnel ne sont qu'approximativement exactes, même pour le verre, et Ton constate que cette matière aussi bien que les autres substances transparentes, imprime une avance notable aux vibrations perpendiculaires au plan d'incidence, etrèfléchit, dans une proportion différente de celle qu'indique la formule de Fresnel, les vibrations parallèles ou perpendiculaires au plan d'incidence.

Parmi les substances transparentes, il en est quelques-unes qui laissant plus ou moins passer certaines longueurs d'onde , en arrètonl d'autresc omplêtoment. Lorsqu'on place ces substances, même réduites en lames très minces, devant la fente d'un spectroscope, le spectre manque entièrement d'une ou de plusieurs couleurs, et montre une ou plusieurs bandes noires qui sont dites bandes d'absorption. Telle est, par exemple, la fuchsine, qui absorbe complètement le vert.

Or, on a constaté que ces corps jouissent en quelque sorte de la réflexion métallique pour les vibrations qu'ils ne transmeltont pas. Il réfléchissent donc la lumière en la colorant, et la teinte qu'ils lui communiquent est très différente de celle que prend un faisceau lumineux après les avoir traversés. Ces corps sont dits avoir une couleur sufierficielle ou métallique.

Co«le«r« napcrflclelleii. — Lola d« Haldla^er. — Les lois qui

'permettraient de prévoir la nature de ces couleurs superficielles sont bien loin d'être connues avec quelque détail. On peut dire cependant d'une manière générale, avec Ilaidinger, que la lumière qui est la plus réfléchie est celle qui est la moins transmise. Les deux propriétés de la réflexion et de la transmission sont donc en quelque sorte complémentaires, quoiqu'il ne faille pas prendre ce mot au pied de la lettre. Ainsi une dissolution de permanganate de potasse absorbe énergique-

CBISTALLOCRAPni, T. H. 24

ment certaines longueurs d*onde. Les cristaux de permanganate paraissent opaques pour toutes les couleurs» parce qu'on ne peut pas se procurer de lames assez minces pour n'imposer au faisceau lumineux que la traversée d*un nombre de molécules aussi petit que celui auquel on arrive en diluant celles-ci dans un liquide. Or, Stokes ^ a observé, que la lumière réfléchie sur une face parallèle à l*axe du prisme, est colorée et manque précisément des couleurs que laisse passer la dissolution. La loi générale s'applique donc, et la vibration la plus réfléchie est celle qui est la plus absorbée.

Coalears superflelelles du plaUaoejaaiire d« maKoéttlom ei de

quelques autres substanees. — Une des plus remarquables Substances cristallisées à couleurs superflcielles est le platinocyanure de magnésium, dont nous avons déjà étudié les curieuses propriétés absorbantes.

Si Ton examine par réflexion un prisme carré de cette matière qui, on le sait, est rouge par transmission et par diffusion, on observe les faits suivants :

Quand la réflexion a lieu sur une face du prisme :

a. Le plan iVincidence étant perpendiculaire à Vaxe^ on voit un éclat métallique et une couleur vert d'herbe sous une incidence presque normale, devenant ensuite, à mesure que Tincidence est plus rasante, vert jaune, jaune, brun tombac, bronzé, enfin sans couleur. La loupe dichroscopique permet de reconnaître que la vibration parallèle à Taxe est d'abord verte, puis devient sans couleur, tandis que la vibration normale à l'axe (c'est-à-dire parallèle à la vibration ordinaire du cristal), est d'abord sans couleur et devient ensuite d'un beau bleu. • h. Le plan d'incidence étant parallèle à Vaxe, la couleur réfléchie, d'abord vert d'herbe, devient successivement vert émeraude, puis bleue, etenfînsans couleur. La loupe dichroscopique montre encore que la vibration parallèle à l'axe est d'abord verle, puis vert bleu, puis bleue, puis sans couleur, tandis que la vibration perpendiculaire reste sans couleur ou de la couleur rouge du cristal.

Les faces h^ se comportent exactement comme les faces m.

Les faces aS lorsque le plan d'incidence contient l'axe du prisme/ montrent la vibration extraordinaire contenue dans le plan d'incidence bleu azur, et la vibration ordinaire sans couleur. Lorsque le plan d'incidence est transversal, la vibration extraordinaire est encore bleue, mais la vibration ordinaire est blanc un peu bleuâtre.

i. Phil. mag. (4), XLÏ, p. 395 (1853).

CUAP. XI. -^ COULEURS SUPERFICIELLES. 37f

Enfin les faces p^ rouges sous Tincidence normale, donnent une couleur bleue, vibrant dans le plan d*incidence, lorsque Tangle est celui de la polarisation maximum par réflexion.

11 résulte en somme de ces observations de Haidinger^ que, sous l'incidence normale, la vibration réfléchie parallèle à la vibration extraordinaire, qui est la plus absorbée, donne seule une couleur superficielle ; la couleur est vert d^herbe quand cette vibration est parallèle à Taxe optique. Lorsque la vibration extraordinaire est inclinée sur Taxe, la couleur réfléchie normalement incline vers le bleu. 11 en est de même lorsque Tincidence, au lieu d*être normale, devient oblique.

Le platinocyanure d'yUrium se comporte à peu près comme celui de ' magnésium.

Parmi les autres substances cristallisées qui montrent une couleur superficielle, on peut citer :

Vindigotine^ dont la couleur est rouge de cuivre par réflexion, dan§ tuus les azimuts et pour toutes les directions de vibrations (Ilaid.) ;

la murexide, qui est rouge grenat par transmission, etd*un beau vert doré par réflexion ;

le sulfate diodoqu initie ou sel d'Hérapath^ qui est blanc verddtre pour les vibrations transmises perpendiculairement a Taxe, rouge très sombre pour les vibrations extraordinaires transmises parallèlement à l'axe, et qui donne une couleur superficielle vert d'herbe vibrant parallèlement à Taxe ;

Vhydroquinone, qui est bleu violet sombre pour les vibrations perpendiculaires à Taxe, bleu violet très sombre pour les vibrations parallèles, et dont la couleur superficielle vibrant parallèlement à Taxe est brun tombac ;

le picrate de potasse, qui cristallise en aiguilles quadratiques, d'un brun jaune, par transmission, pour les vibrations perpendiculaires à Taxe, d'un brun rouge plus sombre pour les vibrations parallèles, et qui est bleu par réflexion pour les vibrations parallèles;

lechrysammate de potasse , étudié par Brewster*, qui cristallise en petites tables rhombiques, et transmet de la lumière rouge jaunâtre,'qui se décompose en deuxfai^eaux polarisés à angle droit, Tun rouge carmin. Tautre jaune pâle. La lumière naturelle réfléchie est jaune d'or vierge pour rincidence normale, et bleu pâle pour de très grandes incidences; celle lumière se divise en deux faisceaux, l'un vibrant perpendiculai-

i. Pogg. Ann. 71, p. 321 (1847).

î. Phii, Mag. (5), 59, p. 351 (1846).

rement au plan d*incidence, qui est bleu blanc pâle pour toutes les incidences, et Tautre vibrant dans le plan d*incidence, qui est jaune d*or pour les petites incidences, et bleu pour les fortes incidences.

AaaeaiuK d*laterfére«e« observé* daa» le« sabaUiaces cristallisées eolorées sans polariseur ai aaaijsear. — Toutes les substances que nous venons de passer en revue absorbent complètement, au moins, pour certaines directions de vibrations, une partie plus ou moins considérable du spectre, et c'est à cette absorption complète de certaines radiations que sont dues la réflexion métallique pour ces radiations et la couleur superficielle. Mais il bien vraisemblable qu'une absorption incomplète de certaines vibrations doit produire des faits plus ou moins analogues, quoique naturellement moins intenses, à ceux que produit une absorption complète. On ne sait encore que fort peu de choses sur ce sujet, mais une observation faite par H. Bertin est de nature à donner quelques indications.

Lorsqu'on place devant Tœil une lame cristalline bien colorée, taillée perpendiculairement à un axe optique, outre les houppes dont nous avons parlé dans la première partie de ce chapitre, on voit^autour de Taxe les mêmes anneaux dUnterférence que Ton observe si nettement lorsque la lame est placée entre un polariseur et un analyseur. Ces anneaux sont d'ailleurs peu nombreux et on en voit seulement la partie qui traverse les houppes sombres; mais ils deviennent très nets et très visibles lorsqu'on place une tourmaline, soit en avant, soit en arrière de la lame.

Comme les anneaux d'interférence ne peuvent se produire que lorsque la lumière est polarisée à l'entrée et à la sortie de la lame cristalline, il faut nécessairement que la surface même de la lame absorbante soit à elle seule un polariseur, et c'est évidemment la réfraction à la surface qui doit produire ce phénomène. On sait en effet que la réfraction polarise partiellement la lumière de manière que l'amplitude de la vibration contenue dans le plan d'incidence soit la plus grande. Toutefois les formules de Fresnel ne donnent pour les incidences peu éloignées de la normale, comme celles dont il s'agit ici, qu*un écart très faible entre l'amplitude des deux vibrations principales du rayon réfléchi ou du rayon réfracté ; et en fait on ne voit ainsi, à l'œil nu, sans polariseur ni analyseur, les anneaux d'interférence, que lorsque le cristal est absorbant.

Le phénomène signalé par H. Bertin me semble donc devoir être

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considéré comme la preuve que, dans des substances très absorbantes et pour certaines couleurs, le pouvoir réfléchissant relatif à ces couleurs, est très notablement accru.

On s'explique alors la production des anneaux d'interférence.

Reportons -nous à la figure 117 de la page 361; considérons le faisceau qui émerge en m' et qui est contenu dans un plan passant par le pôle P et normal à la ligne des pôles PF. Représentons par 2 la lumière incidente, par Â' et A'' les intensités de la lumiéi*e réfléchie suivant qu'elle vibre perpendiculairement ou parallèlement au plan d'incidence. On a toujours A'>'A'', mais la différence est très faible si le cristal n'est pas absorbant. Les quantités de lumière réfractée sont respectivement 1 — A', et 1 — A'S' il y a donc dans le faisceau réfracté une quantité de lumière naturelle égale à 2(1 — A*) et une quantité de lumière vibrant dans le plan d'incidence égale à A' — A''. Si A est

petit, 2 (1 — A') est grand et le rapport ^-j- tjt est trop petit pour

que les phénomènes d'interférence soient visibles. Si au contraire le

cristal devient très absorbant et si le pouvoir réflecteur augmente en

conséquence, 1 — A* diminuera et le rapport ^-y] — r^ pourra aug-

menter de manière que la lumière vibrant en excès dans le plan d'incidence puisse produire des effets sensibles.

A la sortie de la lame cristalline un fait analogue se pi'oduit et la lumière vibre en excès dans le plan d'incidence. Les phénomènes se passent donc comme si le faisceau émergeant en m' était placé entre un polariseur et un analyseur dont les vibrations seraient parallèles à Pm', c'est-à-dire à tô"" des vibrations principales transmises par le cristal. Les phénomènes d'interférence peuvent donc se manifester.

lis ne se manifestent pas au contraire pour le faisceau émergent en m, (*ar les vibrations du polariseur et de l'analyseur fictifs sont parallèles ou perpendiculaires à celles que transmet le cristal.

Les phénomènes sont naturellement rendus plus nets lorsqu'on dispose, soit devant, soit derrière la lame, un appareil de polarisation dont les vibrations sont parallèles ou perpendiculaires à PP^ *

m. FLUORESCENCE.

•éftaliloa de la fluoresceacc. Loi de Stokee. — On sait que certains

corps, après avoir été soumis à l'action de la lumière, peuvent en

rayonner ensuite pendant un temps plus ou moins long. C'est ce qu*on appelle la phosphorescence. On sait aussi que certains corps, pendant qu'ils sont frappés par la lumière, diffusent, à leur surface, une certaine quantité de lumière. Ce phénomène, qui ne se prolonge pas un temps appréciable après que l'action de la lumière a cessé, est ce qu'on appelle la fluorescence. Ces deux phénomènes, qu^ ont entre eux beaucoup d'analogies, sont régis par une loi générale qui est la loi de Siokes, en vertu de laquelle ce sont les vibrations absorbées qui sont restituées par la fluorescence ou la phosphorescence. Cette restitution est accompagnée d'une transformation qui a toujours pour résultat d'augmenter la durée de la vibration, et par conséquent de diminuer la réfrangibilité. C'est ainsi que le spectre chimique invisible reçii sur une surface fluorescente, liquide ou solide, comme les dissolutions <l*aniline ou le verre d'urane» devient visible par diffusion superficielle, parce que les vibrations chimiques se transforment en vibrations lumineuses de plus longue durée. Nous ne nous occuperons que 4e celles des substances fluorescentes qui sont cristallisées. De ce nombre sont les platinocyanures, et cela est naturel, puisque l'absorption est intimement liée à la fluorescence.

Fl«oresceaee du plallnocjaaiure de ma^nésliuii. — Le platinocya-

nnre de magnésium ne donne dans la lumière blanche qu'une fluorescence faible; mais celle-ci devient nette quand on filtre la lumière solaire par un verre bleu ou violet; la couleur superficielle verte •disparait alors et l'on observe une fluorescence jaune rouge.

Lorsqu'on observe) spécialement la fluorescence de la face m du prisme carré, et qu'on l'analyse par un nicol, elle parait jaune orangé quand la vibration est parallèle à la hauteur, rouge écarlate dans le cas contraire.

La base p, éclairée par un faisceau violet non polarisé et normal, donne une fluorescence rouge écarlate dont la nuance ne change pas quand on fait tourner le cristal autour de son axe. Si le faisceau incident est polarisé, la fluorescence n'est pas modifiée. Si, le faisceau incident restant polarisé avec une vibration rectiligne horizontale, on lui donne une incidence croissante, la fluorescence n'est pas non plus modifiée. Hais si la vibration rectiligne du faisceau est inclinée sur la base, la teinte de la fluorescence se transforme, à mesure que Tincidence croit, en s'avançant vers le jaune.

On voit en somme que ces observations sont bien d'accord avec la loi de Stokes qui établit une relation entre la vibration absorbée et celle

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qui est restituée par fluorescence. Dans les cristaux de platinocyaaure de magnésium, c'est la vibration extraordinaire qui absorbe le bleu, c*est-à-dire les vibrations les plus réfrangibles ; aussi restilue-t-elle par fluorescence les vibrations dont la réfrangibililé s'avance jusqu'à celle du jaune. La vibration ordinaire, au contraire, qui n'absorbe que le vert, ne donne par fluorescence que des vibrations qui ne dépassent pas le rouge.