X. DE LA DOUBLE RÉFRACTION

Un rayon de lumière éprouve la double réfraction dans un milieu, lorsqu'en pénétrant dans ce milieu il se produit deux faisceaux réfractés. Le phénomène de la doulile réfraction observé par Erasme, Bartolin, dans le spath d'Islande, a été étudié par Newton, puis par Huyghens, qui en détermina les lois et le rapporta à sa théorie des ondes, en admettant que le milieu éthéré contenu dans le cristal avait une constitution telle que ce milieu pouvait transmettre une impulsion plus prompteraent dans un sens que dans un autre.

Newton admit qu'un rayon de lumière, après son émergence d'un cristal, possède des propriétés dépendantes de l'espace environnant et qu'il conserve ensuite pendant tout le reste de son trajet. C'est à ces propriétés que l'on a rapporté tous les phénomènes de polarisation, comme nous le verrons bientôt.

Le phénomène de la double réfraction attii'a constamment l'attention des physiciens, sans qu'il en résultât aucune découverte importante. Wollaston donna une nouvelle impulsion à ces recherches, en vérifiant les lois de la double réfraction annoncée par Huyghens. Laplace leur appliqua la théorie de Newton ; et l'Institut de France crut devoir proposer ce sujet en prix, lequel fut décerné à Malus, qui découvrit la polarisation de la lumière en s'occupant de cette question. Nous allons rapporter maintenant les faits généraux. Dans les cristaux qui dérivent d'un polyèdre régulier, la réfraction est simple et suit la loi de Descartes; dans ceux dont la forme diffère du cube ou des autres polyèdres réguliers, il y a double réfraction.

Les cristaux doués de la double réfraction ou biréfringents ont été partagés en deux classes : cristaux à un axe, cristaux à deux axes 5 attendu que dans ces cristaux il y a toujours une ou deux directions suivant laquelle, ou lesquelles, un rayon de lumière ne se bifurque jamais : ces directions ont été appelées axes optiques.

Le docteur Brewster a établi, comme loi générale, que dans les cristaux à un axe, l'axe de double réfraction coïncide toujours avec

l'axe optique. Dans la section principale de ces cristaux, le rayon ordinaire suit toujours la loi de Descartes comme dans toutes les positions; il en est de même du rayon extraordinaire; mais avec ce dernier, le rapport des sinus n'est plus le même. Dans une section perpendiculaire à l'axe, les rayons ordinaires et extraordinaires sont tous deux soumis à la loi de Descartes, et donnent naissance aux indices de réfraction, nommés indice ordinaire et indice extraordinaire.

M. Biot a, le premier, fait la comparaison de ces deux indices dans un grand nombre de cristaux , et il est parvenu à ce résultat remarquable , que l'indice ordinaire est tantôt plus grand , tantôt moindre ; il a appelé les uns cristaux répulsifs^ les autres cristaux attractifs. M. Brewster les a désignés sous la dénomination de cristaux positifs, cristaux négatifs.

Huyghens avait donné des constructions géométriques qui permettaient de construire un rayon réfracté, connaissant son incidence, soit qu'il se trouvât dans la section principale , soit qu'il fût dans la section perpendiculaire à l'axe, ou dans une position quelconque dans un cristal à un axe. Malus vérifia pai- une expérience ingénieuse les constructions de Huyghens. Fresnel découvrit par la théorie et démontra par l'expérience, que dans les cristaux à deux axes il n'y avciit plus de rayon ordinaire, c'est-à-dire, que les deux rayons qui naissent de la division d'un rayon incident ne suivent, ni l'un ni l'autre, les lois générales de la réfraction. Il a trouvé , en appelant ligne moijenne et ligne supplémentaire , les lignes que divisent l'angle des deux axes et son supplément en deux parties égales , que dans une section perpendiculaire à la ligne moyenne un des rayons réfractés suit la loi ordinaire de la réfraction , et que , dans une section perpendiculaire à la ligne supplémentaire, l'autre suit la loi ordinaire de la réfraction.

Les lois générales de la double réfraction dans les cristaux à un axe et à deux axes ont été déterminées par l'analyse , et les résultats que l'on eu a déduits s'accordent parfaitement avec ceux de l'expérience.

Le phénomène de la double réfraction a été employé pour mesurer de très-petits angles de cristaux. Rochon construisit à cet effet un appareil que l'on nomme micromètre à double image ou lunette de Rochon. Cet appareil est destiné à donner immédiatement l'angle sous lequel on voit un objet, et par conséquent la grandeur de l'objet lui-même, quand on connaît sa distance, et réciproquement. Il se compose d'une lunette et d'un système de deux prismes eu cristal de

lO.

rot'lie; dans l'un, la face qui regarde l'objet est taillée perpendiculairement à l'axe; et dans le second, les faces latérales sont parallèles à l'axe. Nous reviendrons sur la double réfraction en parlant de la polarisation de la lumière , dont nous allons nous occuper.