LE SCIE E

$° XII. — Comment la chaleur ct la compres:

sion mécanique modifient l’action des milieux

sur la lumiére.

Phénomènes généraux. — Double réfractiou. — Effet de la chaleur aña- Jogue à celui de la pression. — Comment la pression agit sur les molécules des solides. — Effets de la compression ; leur explication par la théorie ondulatoire. — Effets contraires de la compression et de la dilatation. — Loi de la superposition. — Teiutes produites par.la flexion d'une lame de verre. — Tension indiquée par les teintes. — Effet des diverses tensions simultanées. — Pression exercée en un point. — Effets de la vibration.— Polarisation par. des gelées comprimées.— Effets passagers de la chaleur au-dessous du degré d’amollissement, — Cas d’une lame dé verre rectangulaire chauffée’par un de ses côtés: —Tension du verre par la chaleur, — Etat des diverses parties d’une lame soumise à la tension par le calorique. —"Production de franges d'un caractère opposé.— Franges terminales, — Lignes neuties séparant les séries de franges adjacentes. — Phénomènes manifesiés par un rectangle de vérre dont une extrémité se retroidit. — Effets d’une fêlare. — Cas d’un cercie de verre échauffé au centre. — Eff:ts singuliers d’une fêlure refermée. — Phénomènes produits par lé verre non rrcuit ; — par des plaques.circulaires , carrées et rectangulaires, — Gonttes de Rupert. — Phénomènes manifestés par une plaque de verre non recuit quitourne dans son propre plan. — Effets d’une chaleur et d’une pression,inésales sur, les. corps, cristallisés. — Recherches de Mitscherlich sur la dilatation des cristaux par la chaleur. — Propriétés pyrometriques du spath d’Islande; manière de s’en assurer.—Propriétés pyrométriques du sulfate de potasse et de cuivre. — La double réfraction des cristaux varie avec la température: — Propriété remarquab'e du sulfate de chaux.

1085. — Les docteurs Séebecket Brewster remarquèrent, presque dañs le même temps et à l'insu l’un de l’autre, que le verre, qui dans son état naturel n’offre aucun phénomène de double réflexion, devient coloré par l'effet d’un échauffement ou d'un refroidissement inégal, et acquiert ainsi des propriétés analogues à celles des cristaux biréfringents. Si le degré de chaleur est au-dessous de celui auquel le verre s’amollit, l’effet est passager et cesse au moment où le verre acquiert une température uniforme en se refroidissant. Mais

si la chaleur est assez forte pour que les molécules cèdent à la dilatation et à la contraction pour prendre un rouvel arran: gement, l'effet est permanent.et les lames de verre préparées de cette manière ressemblent , à plusieurs égards, aux corps cristallisés. Le docteur Brewster s’est assuré.depuis qu’une compression ou dilatation mécanique appliquée aux. verres, aux gelées, aux gommes et aux cristaux simplement réfriu= gents , tels que le spath-fluor, etc., peut leur donner les mêmes caractères. !

Si le milieu comprimé est parfaitement élastique, comme le verre , l’effet est passager, comme celui de la chaleur#Mais si par suite de la durée de la compression: ou de lædilatation les particules du milieu ont pris un arrangement et un état d'équilibre nouveau , il reste un caractère de‘polarisation permanent, même après la suppression de la force étrangère.

1084. — Comme dans les phénomènes dont il s’agit les couleurs périodiques ne se produisent point sans décomposition de la lumière incidente en deux faisceaux quise meuvent avec des vitesses inégales, et comme une différence de vitess se est accompagnée invariablement d’une différence de réfraction, on doit s'attendre à voir devenir biréfringents les milieux soumis à l'influence de la chalear ou d’une pression mécanique. C’est ce que Fresnel a effectivement prouvé ‘par des expériences directes qui lui ont fait conuaître qu'il se produisait ainsi une double réfraction d’une nature particulière.

1085, — On sait que la chaleur produit dans le verre et dans d’autres substances un accroissement de volume et un état de tension tout-à-fait pareil à celui qui résulte d’une violente action mécanique.

En eflet, le degré de double réfraction. communiqué au verré par la chaleur, d’une manière permanente ou ÿassagère,a pour mesure la tensiôn qui en est la cause, excepté dans un cas très obscur et susceptible d'être contesté. Nous n’hé-

sitons guèré à regarder l'inégalité de température comme la cause éloignée, et'la tension mécanique on la condensation du milieu comme la cause prochaine des phénomènesen question; et:nous sommes très peu disposés à attribuer ceux-ci à un fluide de cristallisation particulier doué de propriétés analologues à celles da magnétisme, de l’électricité, ete:

1086. — Dans les milieux fluides ou aériformes, il ne se développe aucun deces phénomènes. La raïson en est simple : la pression se distribue également en tous sens et l’élasticité de l’éther (suivant la doétrine ondulatoire) maintient son uniformité. Mais il n’en est pas de même pour les solides. Les molécules ne péuvent changer de place entre elles, et l'effet de la pression ; dansun sens quelconque , est :

x° De resserrer les particales’contiguës dans ce sens et de

faire agir par là leurs forces répulsives avec une énergie plus

grande que dans l’état naturel, afin de maintenir l'équilibre ;

2° De pousser; mais beaucoup moins fortement, les particules contigués dans une direction perpendiculaire à celle de la pression , en tendant à les séparer latéralement. Cet effet provient de l'accroissement de la force répulsive oblique par Papproche des molécules qui se trouvent dans la ligne de pression, vers celles qui s’en trouvent dehors.

Mais cette action , qui dans les fluides produirait un écart tément des particules latérales, est balancée, dans les solides, par l’accroissement des forces attractives des molécules adjacentes suivant une ligne perpendiculaire à celle de pression.

Nous voyons ainsi que chaque force extérieure appliquée à un solide est accompagnée d’une condensation des particules de ce dernier dans le sens de ‘cette force, et d’une dilata= tion dans le sens perpendiculaire. Mais il est probable que celle-ei est excessivement faible, à cause de la diminution rapide ‘des forces moléculaires par l'accroissement de la distance’, diminution qui rend l’action diagonale imperceptible. La première cependant , en vertu de Ja connexion entre les mo-

lécules de l’éther et celles des milieux réfringents, peut fort bien produire, dans ce fluide, une différence d’élasticité dans les deux directions susdites, dont les conséquences nécessaires seraient les deux faisceaux interférents; les couleurs périodiques et la double réfraction: L'effet de la dilatation doit être inverse .de celui .de la compression , la plus grande élasticité-dans un cas et la moindre dans l'autre s'exerçant dans la même direction.

1087. — Ces considérations s’accordent parfaitément avec les expériences de M, Brewster et de Fresnel sur le verre dilaté etcomprimé. Suivant le premier (7rans.phil., 1816, vol. 106), l'effet de la pression sur les arêtes opposées d’un parallélipipède de verre est de développer dans ce solide des axes néutres et des axes de dépolarisation, les premiers parallèles et perpendiculaires au sens de la pression , les autres à 45°. de ceux-ci. En d’autres termes, un parallélipipède de verre ainsi comprimé, exposé à la lamière d’un rayon polarisé dans un plan parallèle ou perpendiculaire aux côtés auxquels la pression est appliquée, ne produit aucun changement de pot larisation et ne.-développé pas de couleurs périodiques , tandis que, si le rayon est polarisé dans un azimuth de 45° par rapport à ces côtés, ilse manifeste une teinte qui descend dans l'échelle des anneaux colorés à mesure que la pression augmente.

1088. — Si la pression est appliquée uniformément sur toute la longueur de chaque côté opposés l'élasticité dé l'éther, en .chaque.point du parallélipipède, sera ‘uniforme dans les deux directions: pour l’une elle sera un maximum, et pour l’autre, perpendiculaire à la précédente, un minimum.

Par conséquent , la lumière incidente polarisée dans un azimuth « se partagera en deux faisceaux d’inégale intensité .

(c’est-à-dire.cos® « et sin? ) polarisés en deux plans, et différarit, à leur: émergence , d’un intervalle de retard propôrtionnel à # (v!—v), t étant l'épaisseur traversée et = pla différence de vitesse des deux faisceaux. ,

Lorsque ceux-ci tomberont sur un prisme biréfringent, ils produiront des couleurs complémentaires périodiques dans les deax images, comme dans le cas d’une lame cristallisée (art. 969), l’image extraordinaire s’évanouissant lorsque 4 — 0 ou 9o°, et le contraste atteignant son maximum à 45°. Commeil est extrêmement difhcile de donner à la pressioni une égalité aussi parfaite, il w’ést pas étonnant que la surface entière du verre ne prenne pas une teinte uniforme. Il paraît néanmoins que cette:circoustance a eù lieu dans l'expérience décrite par le docteur Brewster. (Prop. r du Mémoire précité.) -

1089.—Si l’on supposeque l’élasticité de léther danse verre comprimé soit moiudre dans la direction de la force que dans lésens perpendiculaire à cette direction, il s’ensuit que lé contraire doit avoir lieu pour le verre dilaté :’ainsi, en supposant les forces égales et les lames semblables, les ondes extraordinaires,c’est-à-dire celles dont les vibrations ont lieu dans lesens de la pression et qui,en conséquence, sont polarisées perpendiculairementàcettedirection, marcherontbeaucoup plus vite dans le premier cas, tandis que ce seront les ondes ordinaires dans l’autre. Si donc l’on regarde l'intervalle de retard de la teintet (!—v) comme négatif dans lepremiercas, il sera positif dans le second, et dans tous les deux les teintes offriront des caractères opposésà ceux que manifestent les cristaux biréfringents des deux classes mentionnées aux art.:940 et 803 comme négatives et positives ou commé répulsives etaltractives. Deux pareïlles lames, placées d’une manièrehomologue,en sorte que les forces coïncident, doivent se neutraliser, ou’se renforcer si elles se croisent à angles droits, En général sit désigne

l'épaisseur et f la force comprimante appliquée à une lame quelconque , en supposant la différence de vitesse proportionnelle à la force et en regardant les forces dilatantes comme négatives, nousaurons, pour les lames placées d’une manière homologue,

T — la teinte polarisée par un nombre quelconque de lames, =(ft+ fut fr ur ete.) sh

Dans le cas de lames croisées, les épaisseurs de celles qui se trouvent placées transversalement doivent être regardées comme, négatives , absolament comme dans le cas de la superposition de lames cristallisées. Tous ces résultats sont conformes aux expériences du doctear Brewster.

1090. — Les phénomènes duiverre dilaté et comprimé se produisent d’une manière simple et commode ; en courbant une longue plaque deverre à surfaces parallèles, dont. les côtés es plus longs sont polis et traversés par la lumière dans le sens de la largeur de la plaque; Dans ce cas, comme dans tons les cas de flexion, la surface convexe est dans un état de dila- “tation et la surface concave dans un état de compression; tandis qu’il existe une certaine ligne où limite intermédiaire entre ces deux régions opposées, où la substance est dans son état d'équilibre naturel;, et par rapport à laquelle Ja. tension augmente à mesure que l’on s’en éloigne pour se rapprocher de une ou de l’autre surface.

La fig. 212 réprésente en grand une section d'une. Le.

lame. traversée par. des rayons de lumière polarisés dans un plan üncliné à 45° dans/le sens de la longueur de la. lame, et décomposés, comme de contume. La ligne de séparation..est marquée par un trait noir, et.les teintes descendent, des-deax côtés dans échelle de Newton, en formant des bandes séparées par les lignes 11, 223 953 44, etc. Cependant les teintes,ont des couleurs opposées, à la même distance de la ligne.nentre::