DOUBLE RÉFRACTION PRODUITE PAR U TREMPE

TeBsloBS latérleiures et biréfringence dm verre trcni^. — Lbr

corps colloïdes, c'esl*à-dire dépourvus de structure cristalline, prtviennent en général de la solidiOcation d*un corps amené à l'état liquide soit par la chaleur, soit par la dissolution. La solidification se prodoji. dans le premier cas, par le refroidissement ; dans le second cas, ps: Tévaporation. Dans l'un et l'autre cas» la solidification se produit d<»£ d'abord à la surface et marche progressivement de rextérieur à Tintérieur; elle est d'ailleurs ordinairement accompagnée d*UDe variatiM de densité.

Supposons, pour fixer ies ixiées, qu'on ait affaire à une masse de verre fondue, exposée à un refroidissement brusque. La surface se solidiu rapidement et tend à occuper un volume moindre que celui quelle occupait à l'état liquide. Ce dernier effet est combattu par Tinfluenc^ de la masse intérieure restée liquide et qui a gardé son volume primitii. 11 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 TéUt liquide à l'état solide en prenant Tètat 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 fonne actuelle en la dilatant par une pression intérieure;

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

Cette 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 voussoirs, et qui s'effondre lorsqu'un seul d'entre eux est

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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 rintérieur et celle que possède la surface au moment où elle se solidifie. Aussi le verre refroidi très lentement ne présente-t-il que des phénomènes de trempe nuls 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 corps colloïde partait de Tétat liquide pour arriver à l'état solide. Il est clair qu'il suffit qu'il parte de l'état pâteux, s'il est susceptible de prendre cet état» ce qui est le cas du verre.

Il résulte de ce que nous venons de dire qu'un corps trempé doit présenter 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 obsei*ve dans un sembkble corps entre deux niçois croisés, il se produira toujours une transition graduelle dans les teintes de polarisation qui appartiennent à deux points voisins. 11 est bien évident en effet 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 HH. Ghevandier et Wertheim ont-ils observé qu'un verre trempé de densité 2,515 prenait après le recuit une densité de 2,523.

La trempe est^elle compatible avee l*étât erlstaliln? — En COm*

parant 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 côté important. Un corps ainsi étiré ne pourrait en eiïet rester en équilibre que sous l'action de forces extérieures.

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et de semblables forces n'agissent pas sur le corps trempé. 11 tmltkv que, dans celui-ci, les molécules prennent une certaine position dq^u libre, différente de celle qui caractérise le corps isotrope, ploà k moins déformé par des forces extérieures. Il est ainsi nécessaire q» les molécules d'un corps capable d*étre trempé puissent prendn In unes par rapport aux autres des positions d'équilibre multiples. Cette condition est réalisée pour les corps colloïdes susceptibles de preDÔn Tétat pâteux, mais rien n^autorise à en faire une propriété générale k la matière.

Dans les corps cristallins en particulier, la trempe n*a junés Ht observée et il est très vraisemblable qu elle y est, en général, impor sible. Nous aurions à invoquer ici les mêmes raisons que celles <]l nous ont fait considérer toute déformation permanente comme mmpatible avec la structure réticulaire des cristaux. On a cru cependani par une hypothèse tout à fait gratuite, pouvoir attribuer à une espê'V de trempe, contractée pendant Tacte même de la cristallisation, certains phénomènes optiques anomaux, tels que Texistence de la double léfn;tîon dans la plupart des cristaux cubiques. Nous verrons plus tard qve non seulement ces phénomènes sont dus à une tout autre cause, mé encore que l'hypothèse de la trempe ne les explique en aucune façon.

Blréflrliigeiiee dn ▼erre lorsqne tonte la masse n'est pm§ tm

«qaiilbre de tcnipératare. — Un phénomène qui présente quelque analogie avec celui de la trempe se manifeste dans un corps colloïde tmîr parent en voie d*échauffement ou de refroidissement.

Supposons un corps à une température uniforme et en un poiol 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 soccession de surfaces isothermes. L'accroissement de température en chaque point s'accompagnant d'une certaine variation de volume, Fétat de tension intérieure du corps et, par conséquent, la biréfringence du milieu varieront d'un point à un autre. Si le milieu était isotrope, corne 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 nicolscroisés. On pose ensuite au centre de la lame un petit corps porté i oœ température élevée. La chaleur se répand dans la lame, et les surfaces isothermes peuvent être considérées comme des sphères décrites do corps chaud comme centre. Dans un très petit rayon autour de chaque

point, le milieu biréfringent pourra donc être considéré conune symétrique tout autour d'une droite joignant ce point au centre, et Tellipsoïde 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 Tanalyseur 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.

BlréfHn^ence des eorps non homogènes. — 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 parallèles aux vibrations du polariseur et de l'analyseur viendront se rencontrer au centre de la sphère. La croix sera plus ou moins régulière, 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 l'axe commun de ces tubes sera parallèle à l'une des vibrations du polainseur 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.