CHAPITRE IV

De la phosphoiescence.

Lorsque les molécules des corps sont soumises à des actions mécai!i({ties, chimiques ou spontanées, ou exposées à l'iutluence de la lumière solaire, de la lumière électrique ou autre, ou à l'action de la chaleur, il en résulte la plupart du temps, outre un dégagement d'électricité, des effets lumineux ou de phosphorescence, que lîous devons étudier avec d'autant plus de soin qu'ils sont de nature à jeter quelque jour sur les forces qui président à la constitution moléculaire des corps.

La phosphorescence étant produite dans tous les cas où l'équilibre des forces électriques est troublé, et la lumière électrique, ainsi que ses différentes teintes, ayant la plus grande analogie avec la lumière phosphorique , on est conduit à priori à établir une identité entre elles. Les causes, en effet, qui produisent la phosphorescence sont le frottement , les actions mécaniques en général, les actions chimiques, l'élévation de température, la lumière solaire et électrique, les actions spontanées et l'acte de la volonté chez les animaux, toutes causes qui dégagent de l'électricité. Or, nous avons déjà passé en revue les effets électriques produits en vertu de ces diverses causes; il ne reste plus, pour établir leur identité, qu'à faire le mémo examen à l'égard des effets de phosphorescence. i\ous diviserons ce que nous avons à dire sur cette matière en autant d'articles qu'il y a de causes agissantes. Commençons par les effets lumineux dus aux actions mécaniques.

De 1(1 2)hosphore)>cence due aux efffts de clivage, de frottement et à la percussion.

Lors({u'oii clive dans l'obscurité une lame de mica, on aperçoit une faible lueur, cl les parties séparées manifestent chacune une electri- U. 9

cité contraire. Dans ce cas, le phénomène de phospliorescence a bien une origine électrique, mais on n'a pas toujours la possibilité de le prouver d'une manière aussi directe, attendu la difficulté qu'on éprouve à recueillir les électricités dégagées , électricités qui , en se recombinant immédiatement au contact, donnent lieu, sui\ant leur intensité, à une étincelle ou à une faible lueur; en voici un exemple. M. Dumas a observé que l'acide borique, fondu dans un creuset de platine, se fendille au moment du refroidissement, en répandant une vive lumière qui suit la direction des fentes. Qui ne voit dans ce phénomène un effet semblable à celui du dégagement d'électricité et Cm lumière dans le clivage du mica et d'autres substances minérales rangées parmi les corps mauvais conducteurs de l'électricité?

De même, quand on broie dans un mortier certaines variétés de feldspath, ou bien que l'on frappe à coups redoublés la variété adulaire qui se clive avec facilité, la lumière phosphorique produite dans le sens des fissures a évidemment une origine électrique. Il en est de même du chlorate de potasse broyé fortement dans un mortier. Cette substance pétille, devient lumineuse, et jette des étincelles.

Cette propriété d'émettre de la lumière n'est point partagée par les corps bous conducteurs de rélectricité dans lesquels la recomposition est immédiate ; la raison en est toute simple. Les deux électricités devenues libres dès l'instant que les molécules ont perdu leur état d'équilibre, se recombinent plus ou moins rapidement, suivant le degré de conductibilité des corps ; mais, pour qu'il en résulte une production de lumière, la tension de l'électricité doit avoir une intensité suffisante, ce qui exige que les corps soient mauvais conducteurs.

On sait que le choc du briquet sur le tranchant d'un caillou donne dans l'air des étincelles dues à la combustion de parcelles d'acier détachées et échauffées par l'action du frottement. Cet effet n'a pas lieu dans le vide ; mais eu expérimentant à l'obscurité, ou aperçoit , d'après Hawskbée, une traînée lumineuse pâle et faible sur le tranchant du caillou frotté par l'acier. C'est là un phénomène de phosphorescence, et un effet du même genre que celui obteim en frottant rapidement dans le vide deux morceaux de lisière l'un contre l'autre, effet qui disparut en faisant rentrer l'air. La faible lueur que donne le frottement dans ce dernier cas nous engage à examiner les effets de phosphorence produits dans le frottement mutuel de deux corps semblables, afin de mieux saisir les causes. Si l'on imprime un mouvement rapide de rotation dans le vide à une roue de

LUMIÈRE. f31

verre et qu'on appuie dessus avec force sur la circonférence un tube de verre, afin de produire un frottement assez fort, il se dégage une lumière si intense que l'on peut distinguer les objets qui se trouvent dans l'appareil; la couleur est celle d'un verre rougi au feu. Il eu est de même eu opérant dans l'air ou dans l'eau , mais avec moins d'intensité. Ces deux expériences montrent bien que la phosphorescence par frottement ne dépend pas de l'hétérogénéité des parties, mais bien de leur ébranlement. On peut donc faire abstraction de celle-ci dans les expériences.

En frottant rapidement dans le vide du verre entre deux écailles dhuître plates et bien sèches, il y a émission d'une lumière rouge fonce, comme celle d'un charbon allumé, couleur que l'on observe quelquefois dans les coquilles d'huître calcinées et vues dans l'obscurité, après quelques instants d'exposition à la lumière solaire.

Dans la dolomie, la propriété phosphqrique par frottement est bien développée. Il suffit de la frotter avec un corps dur pour apercevoir une traînée lumineuse , propriété qui dépend plutôt de la texture que de la dureté, car il y a des dolomies très-dures qui en sont privées, tandis que d'autres plus tendres la possèdent à un haut degré. L'analyse chimique n'ayant jusqu'ici indiqué aucune différence dans la composition des diverses variétés de cette substance, on pourrait en conclure que la phosphorescence est une propriété moléculaire , conséquence d'accord avec ce principe, que plus les parties sont flexibles, plus les effets électriques de frottement sont considérables, plus aussi les phénomènes lumineux doivent être marqués; mais nous verrons dans un instant que la présence de principes accidentels dans une substance suffit , outre son état moléculaire, pour produire la phosphorescence.

Le spath-fluor, dont la surface est grenue, est également phosphorescent par frottement, tandis que celui qui est compacte l'est moins. La chaux phosphatée de l'Estramadure et d'autres substances sont également phosphorescentes par frottement.

Des expériences de M. Th. de Saussure font connaître quelques-unes des conditions qui interviennent dans la production de la phosphorescence par frottement. Le marbre blanc ou de couleur, c'est-àdire, le calcaire compacte, calciné au rouge avec de l'acide phosphorique , n'est point phosphorescent par frottement , tandis que celte propriété est bien développée dans la craie (|ui a subi la même préparation ; le frottement d'une plume suflit pour produire la phosphorescence sous l'apparence de traits lumineux. Cette pro-

182 TRAITK DE PHYSIQUE.

priété se manifeste encore quand on enlève ia mince couche vitreuse formée à la surface. Ce lait montre ((ue, toutes choses égales traiileurs, la lueur phosphorique dégagée dans le frottement est d'autant plus marquée que les corps ont une texture plus lâche. Cette condition, nous le répétons, est également celle qui facilite le dégagement de l'électricité par frottement. C'est un des motifs qui nous ont fait donner à la lumière phosphorique une origine électrique.

Le phosphate qui se forme dans la calcination de la craie avec l'acide phosphorique cristallise facilement dans les petites cavités de la substance minérale , d'où résultent de nombreuses aspérités que l'on ne retrouve pas dans le marbre ou le calcaire compacte. C'est par un motif semblable que du gypse,^ traité comme la craie avec de l'acide phosphorique à un très-grand feu de fusion , et qui donne un sel blanc verdatre formé de lames prismatiques, souvent striées, superposées les unes sur les autres et coupées carrément à leurs extrémités , se trouve dans les conditions voulues pour être phosphorescent, aussi l'est-il fortement par le simple frottement des barbes d'une plume.

L'origine électrique de la phosphorescence ressortira d'un grand nombre de faits que nous exposerons ci-après. Nous dirons ici qu'outre les effets de clivage, il existe des phénomènes de phosphorescence par frottement qui sont accompagnés d'effets électriques , de même que le clivage nous en a présenté plusieurs exemples. En effet, quand on frotte certains diamants à surface bien sèche sur une étoffe de laine préalablement chauffée pour qu'elle soit également bien sèche, ils paraissent entourés d'une lueur, en même temps qu'ils sont trèsélectriques. D'un autre côté, il existe des diamants qui ne sont pas lumineux, bien qu'ils soient électriques après avoir été fi-ottés; mais le frottement de l'ongle fait jaillir de petites étincelles. Boyle a observé qu'il était possible d'exciter la lumière dans un diamant en le pressant fortement sur un morceau de faïence; d'autres le sont par un léger frottement sur la laine et la soie. Il faut donc, dans le premier cas, un frottement plus fort pour déterminer la phosphorescence. La pliosphorescence du diamant a provoqué les recherches de plusieurs physiciens, en raison des eflets variés que cette substance présente. Dufay a reconnu des différences très-considérables dans les effets produits par le frottement, particulièrement sous le rapport de la couleur; de tous les diamants jaunes qu'il a soumis à l'expérience, un seul fut médiocrement lumineux; tous présentaient le phénomène au même degré; un gros diamant fleur de pêcher émettait une vive

lumière dès le premier frottement , et cependant il était moins électrique que les jaunes. Un vert produisit un effet contraire, c'est-àdire que, bien qu'il fût électrique, il était difficilement lumineux par frottement. Un assez gros diamant bleu, rempli de glace, n'était point sensiblement phosphorescent. Comme il était électrique, il émettait une petite étincelle en approchant le doigt. Un diamant couleur améthyste se comporta de même. Dufay crut devoir en conclure que la faculté lumineuse n'était pas tellement dépendante de la vertu électrique, qu'il n'y eût des corps de même nature et de même espèce qui fussent, les uns plus lumineux et moins électriques, les autres, au contraire, plus électriques et moins lumineux.

Pour établir que la lumière phosphorique du diamant n'était pas le résultat de l'électricité dégagée dans le frottement lorsque la propriété électrique n'est pas développée , Dufay fit .voir qu'après avoir rendu un diamant électrique par frottement, si on le mouillait , la vertu électrique se trouvait anéantie, tandis que la lumière phosphorique persistait au même degré. La conséquence que Dufay a tirée de ses expériences n'est exacte que sous un certain point de vue. Les expériences précédentes montrent simplement que la lumière phosphorique ne provient pas du dégagement de l'électricité dans le frottement de deux corps hétérogènes, action en vertu de laquelle chaque corps prend une électricité contraire : l'origine électrique de la phosphorescence est tout autre; il faut la chercher dans cette électricité intermoléculaire qui se manifeste dans les actions chimiques et dans tous les changements d'état des corps ; aucune action moléculaire, en effet, n'ayant jamais lieu sans émission d'électricité. Deux molécules contiguës, en perdant leur position d'équilibre d'une manière quelconque, mettent en liberté une certaine quantité des deiu électricités, dont la recomposition est plus ou moins immédiate , suivant leur tension et la conductibilité du corps* d'où résulte une lueur plus ou moins vive , plus ou moins colorée. C'est sous ce point de vue que l'on doit envisager l'origine électrique de la phosphorescence; au surplus, les faits qui seront exposés ultérieurement ne laisseront aucun doute sur sa véritable cause.

De la j^hosphoresccîice produite dans la cristallisation.

11 a été démontré précédemment que le clivage des substances cristallisées non conductrices de l'électricité était une cause de phosphorescence due à lu recomposition des deux électricités mises en

134 TKAITÉ DE PHYSIQUE.

liberté k l'instant où est détruite l'attraction moléculaire. On doit donc penser qu'il l'instant où elle exerce son action, c'est-à-dire dans la cristallisation , il doit y avoir des effets analogues. Passons en revue les effets de phosphorescence les plus remarquables observés jusqu'ici dans la cristallisation.

Le fluorure de sodium donne, par une évaporation lente, des cristaux cubiques réguliers qui se déposent au fond du vase. Si la cristallisation s'opère lentement dans l'obscurité, il y a scintillation, effet de phosphorescence.

M. H. Roze a observé également, pendant la formation des cristaux d'acide arsénieux , une émission de lumière qui paraît même assez forte. Ayant pris 2 ou 3 gr. d'acide arsénieux transparent et vitreux , avec 45 grammes d'acide chiorhydrique non fumant , étendu de 15 grammes d'eau, il fit bouillir le tout pendant un quart d'heure, et laissa refroidir le mélange aussi lentement que possible, en diminuant graduellement la flamme de la lampe à alcool. Il vit, dans l'obscurité, que la cristallisation était accompagnée d'une forte émission de lumière , chaque cristal donnant lieu à une étincelle. En agitant dans le vase, il se forma un grand nombre de cristaux, et la lumière phosphorique augmenta d'autant. En opérant avec 30 ou 40 grammes d'acide arsénieux, et agitant le vase à l'instant de la cristallisation, l'émission de lumière fut si forte que la chambre obscure fut illuminée. Ce phénomène dura plusieurs jours, mais en diminuant toujours d'intensité, et ne cessa que lorsqu'il ne se forma plus de cristaux d'acide arsénieux. On n'observa que peu ou point de lueur quand le refroidissement de l'acide chiorhydrique se faisait rapidement.

Les autres acides, tels que les acides acétique et nitrique ainsi que l'acide sulfurique, qui ne dissolvent qu'une très-petite quantité d'acide arsénieux, ne donnaient que de très-faibles apparences lumineuses.

En traitant une grande partie d'acide arsénieux transparent avec de l'eau régale ne renfermant pas un excès d'acide chiorhydrique et en quantité suffisante pour ne pas le dissoudre complètement et le transformer en acide arsénique,on observa encore une forte émission de lumière.

On sait que l'acide arsénieux est vitreux ou opaque et d'une densité spécifique différente. Cet acide , après avoir été fondu , est d'abord parfaitement transparent ; mais quand il a été conservé pendant quelque temps, il devient laiteux et opaque sans avoir rien perdu de

son poids. IM. Rozc a obtenu la phosphorescence seulement avec les cristaux vitreux, et n'a observé qu'une faible lueur avec l'acide opaque, et encore en agitant le vase; on reproduit le phénomène à plusieurs reprises en faisant chauffer la dissolution de l'acide transparent jusqu'à l'ébullition, puis la laissant refroidir lentement : seulement, la lumière est plus faible que dans la première expérience. Il paraît que la lumière émise dans ce dernier cas est due à ce que l'acide chlorhydrique contenait en solution des portions d'acide transparent qui , passant de l'état vitreux à l'état opaque, ont donné naissance à une faible phosphorescence, conformément à l'opinion de M. H. Roze, qui pense que le phénomène est produit à l'instant où l'acide arsénieux passe à l'état de la formation isomérique qui n'est pas vitreuse.

Le sulfate de potasse produit un effet semblable ; mais il faut pour cela qu'il renferme une certaine quantité de sulfate de soude, laquelle peut varier en général dans la proportion de l atome pour 1 atonie et demi, 2 ou 3 atomes de sulfate de potasse.

Si l'on dissout dans l'eau bouillante, ce sel préalablement fondu, il y a toujours production de lumière. Il en est encore de même quand l'acide sulfurique est remplacé par les acides isomorphes, l'acide chromique ou l'acide sélénique.

Examinons quelques mélanges des deux sulfates alcalins, qui montrent le phénomène dune manière bien marquée. Des mélanges fondus de 11 p. de sulfate de potasse et 9 p. de sulfate de soude, 2 p. de sulfate de potasse et 1 p. de chl. de sodium, 8 p. de sulfate de potasse et 3 p. de carbonate de soude, ou des poids atomiques égaux de sulfate de soude et de cbromate ou de séléniate de potasse, qui sont beaucoup plus fusibles que le sulfate de potasse seul, quand on les dissout dans l'eau bouillante jusqu'à saturation, donnent toujours de la lumière en cristallisant. Cette cristallisation donne un sel qui a la même forme que le sulfate de potasse, et dont le sulfate de soude est un élément essentiel , quoiqu'il n'y entre pas toujours pour la même quantité; dans ce cas, il se forme probablement des sels doubles isomorphes qui cristallisent ensemble, tous deux avec production de lumière. I.a masse fondue conser>ée dans des Jlacons fermés retient la propriété démettre de la lumière en cristallisant, et elle la perd exposée à l'air, probablement en absorbant de l'eau. Le sel nouvellement préparé est lumineux dans l'obscurité en le frottant avec un corps dur. Dissous une seconde fois , il ne produit plus de lumière en le faisant cristalliser de nouveau ; mais alors le sulfate de potasse cristallise seul; le sulfate de soude reste en dissolution. H pu-

raît qu'en général, pour former nn sel qui cristallise avec émission de lumière, il faut que la dissolution renferme plus de sulfate de soude qu'il n'en faut pour la formation des cristaux.

M. H. Roze, qui a fait une étude approl'ondie de la phosphorescence produite dans la cristallisation , attribue ce phénomène à un changement isomère que le sel éprouve au moment ou il cristallise. Le sulfate de soude, dans ce cas, passe à une modification isomère, dans laquelle il est isomorphe avec le sulfate de potasse, avec lequel le sulfate sodique anhydre ne l'est point ordinairement.

M. Roze a cherché <à vérifier ce principe sur les effets de phosphorescence que présentent certains corps en passant, à une température élevée, de l'état soluble à l'état insoluble. Les expériences ont été faites sur l'oxyde de chrome, qui présente ce phénomène au plus haut degré. Il plongea la boule d'un thermomètre à air dans de l'oxyde de chrome non calciné et renfermé dans un creuset de platine. En chauffant graduellement jusqu'à ce que la lumière se produisît, il n'y eut point de dégagement d'air violent dans le tube du thermomètre qui plongeait par un autre bout dans l'eau, comme dans le cas ou le dégagement de lumière aurait été accompagné d'un dégagement de chaleur correspondante. Il obtint un effet semblable lors de la production de lumière pendant la cristallisation du sel. Cette expérience prouve donc que réellement le phénomène de lumière est un effet de phosphorescence. •

Le chlorure de calcium produit des effets non moins remarquables lorsque ce sel est complètement fondu dans son eau de cristallisation. Si l'on transporte le creuset dans une chambre obscure, et qu'on le laisse refroidir graduellement, non-seulement la lumière phosphorescente persiste pendant plusieurs minutes, mais on voit distinctement de larges étincelles et des coruscations accompagnées d'un craquement dû probablement à la contraction soudaine de la masse ou à la cristallisation.

On produit également le phénomène en plongeant une baguette de verre dans la solution, dont une grande partie se concrète autour de la baguette, et qu'on peut ensuite enlever. Quand le creuset est refroidi, et que la phosphorescence est disparue, on obtient de trèsbelles étincelles en frappant le chlorure avec un instrument aigu, en le rayant simplement ou en le frappant d un marteau. On obtient encore des étincelles de phosphorescence en broyaiit la substance dans un mortier.

La couleur et l'intensité des étincelles paraissent varier avec le

degré de la force mécanique employée. Si l'on raye doucement , on a de fortes étincelles ; si l'on raye fort, elles sont jaunes; un petit coup frappé avec le marteau donne une étincelle de couleur orangée.

On observe plus facilement ces effets avec le chlorure nouvellement fondu que lorsqu'il a absorbé de l'eau pendant son exposition à l'air. Dans ce cas, la propriété lumineuse diminue à mesure que la quantité d'eau augmente.

Peut-être n'est-ce pas la seule cause qui s'oppose quelquefois à la manifestation du phénomène, car il y a des chlorures qui ne possèdent pas cette faculté, quoique privés d'eau. Il pourrait se faire qu'il fût nécessaire que le sel contînt uue autre substance.

De la phosjjJiorescence par élévation de température.

La phosphorescence par la chaleur prend naturellement place après celle due aux actions mécaniques et à la cristallisation; car la chaleur produit un véritable clivage à mesure qu'elle se propage dans les corps, si ce n'est qu'il est plus général. Ce genre de phosphorescence est donc analogue; comme lui, il est dû à la recomposition des deux électricités mises en liberté quand les molécules s'écartent ou se séparent.

Tous les corps phosphorescents par la chaleur manifestent leur propriété quand on les projette en poudre ou en petits fragments sur un support plus ou moins chaud. La chaux fluatée occupe le premier rang, en raison de la vivacité de sa lumière et de la variété de ses teintes. Elle devient lumineuse, soit qu'on la projette sur un bain de mercure bouillant, dans un mélange d'eau et d'acide sulfurique, dans l'eau bouillante, soit sur une pelle de fer ou de cuivre obscurément chaude. Il existe des variétés de cette substance qui sont pour ainsi dire phosphorescentes à tous les degrés; il en est une, la chiorophane, qui est lumineuse à 20 ou 2.3".

Pour observer la phosphorescence dans toutes ses phases , particulièrement dans les corps qui n'en sont doués qu'à un très-faible degré, il faut opérer dans une obscurité profonde, et de manière à pouvoir déterminer à chaque instant la température à laquelle on opère. On emploie k cet effet \m canon de pistolet fermé à la culasse par une vis qui permet d'en nettoyer l'intérieur à volonté. Le canon, c, iig.23, pi. \ II, est placé verticalement dans un fourneau. A sa bouche se trouve une forte planche en bois de chêne cerclée en fer, et percée d'une ouverture à travers laquelle passe la bouche du canon. Ou projette

les substances en poudre ou en fragments dans le canon, et on ferme l'ouverture avec un veire, afin de préserver Treil du rayonnement calorifique. L'observateur doit rester longtemps dans l'obscurité avant d'expérimenter, afin de rendre sa rétine plus impi'essionnable aux radiations lumineuses les plus faibles.

Un grand nombre de substances soumises à l'expérience démontrent que presque tous les corps sont phosphorescents par la chaleur, mais non au même degré; ainsi le sulfate de potasse, les chlorures de sodium et de mercure, l'acide arsénieux vitreux ne luisent qu'à 200°, des variétés du spath fluor à 25°, "^0°, et au delà. Pour déterminer avec une certaine précision le degré et les phases de la phosphorescence, il faut chauffer graduellement ia culasse du canon jusqu'à ce qu'elle commence à paraître, s'arrêter un instant, et mesurer la température avec les appareils thermo - électriques précédemment décrits : mais comme on a fréquemment besoin d'observer à des températures inférieures à l'ébullition du mercure, on peut se borner à plonger le eauon dans un bain de ce métal chauffé sur un fourneau. La température du mercure sera celle de la culasse. On peut encore projeter les substances sur la surface du bain de mercure dans lequel plonge un thermomètre. .

A l'exception de la chaux fluatée, de la chaux phosphatée terreuse et de quelques autres substances qui n'émettent en général complètement de la lumière qu'un peuaudelàde 3.50°, presque tous les corps organisés ou non organisés non conducteurs de l'électricité deviennent phosphorescents quand ils sont projetés sur Talliage fusible de Darcet. L'intensité de la lumière émise parait être en général en raison directe de la température à laquelle elle est produite, et sa durée en raison inverse. Ainsi, quand la phosphorescence se manifeste à une température très-élevée, elle est de courte durée, et ne se produit plus quand on chauffe au delà.

Pour analyser le phénomène, on met de la chaux fluatée violette en petits fragments dans le canon de pistolet; cette substance commence à émettre une lueur bleuâtre. En continuant à la chauffer, la couleur passe successivement au violet clair, foncé, au bleu foncé, bleu violacé, bleu d'outre-mer, puis la phosphorescence s'éteint. A cet instant les fragments sont décolorés, et ont perdu leur propriété phosphorique. La ciiaux fluatée verte, dans une expérience, a commencé par émettre une couleur vert-olive, la plus éclatante de toutes, avant de prendre les nuances bleues. La chaux fluatée jaune a monti'é une teinte violacée très-claire qui a disparu peu à peu.

Ainsi, les effets lumineux sont modifiés d'une variété à une autre.

Quant à la chaux fhiatée blanche en général, elle n'est pas phosphorescente ; ou quand elle l'est, c'est toujours à un très-faible degré. La chaux fluatée violette, bleue ou jaune, etc., qui a été décolorée par l'action de la chaleur, se trouve dans le même cas. Nous verrons, en traitant de l'influence de la lumière électrique sur des fluors décolorés, qu'on leur rend la faculté phosphorique en les exposant à son action.

La chaux phosphatée terreuse de l'Estràmadure en petits fragments émet une couleur jaune clair qui disparaît assez promptement. En général, cette substance est phosphorescente par première impulsion sur le support chauffé au rouge naissant, et perd cette faculté immédiatement après, tandis qu'à une température inférieure, elle perd peu à peu la faculté phosphorique.

La strontiane carbonatée donne une couleur jaune orangé foncé qui disparaît promptement.

La baryte carbonatée ne devient pas phosphorescente sensiblement quand on élève successivement la température jusqu'au rouge; mais elle le devient par première projection sur le support chauffé au rouge naissant; alors elle donne une couleur jaunâtre.

La dolomie pulvérisée, projetée sur une pelle de fer chauffée audessous du rouge naissant, produit une très-belle lumière, qui est semblable, quant ta l'intensité et à la durée, à celle que, dans les mêmes circonstances, dégage la craie; seulement la lumière de la dolomie est d'un rouge orangé très-vif, tandis que celle de la craie est d'un blanc bleuâtre. La dolomie qui produit une fois cet effet n'offre à l'épreuve d'une pelle chauffée au rouge que quelques traces d'une lumière blanche à peine sensible, et encore après avoir été exposée pendant plusieurs heures au soleil.

On explique facilement les effets produits par une élévation lente et une élévation rapide de température. Dans le premier cas, le dégagement d'électricité ainsi que l'émission de lumière qui l'accompagne, doivent être très-faibles; mais quand l'élévation de température est rapide , le dégagement de l'électricité lest également, et la tension de l'électricité dégagée peut alors avoir la force nécessaire pour donner de la lumière.

Passons en revue d'autres substances soumises au même mode d'investigation. La craie, et en général les diverses variétés de carbonate de chaux d'une constitution lâche , sont lumineuses par première projection au rouge sombre. Les calcaires colorés, d'une texture un peu

140 TBAITÉ DE PHYSIQUE.

lyclie, sont plus phosphorescents que ceux à texture serrée; et généralement, les corps vitreux perdent plus difficilement leurs propriétés lumineuses par l'action de la chaleur que ceux qui ne le sont pas. Tous ces faits prouvent rinlluence de la constitution moléculaire sur la production des phénomènes de phosphorescence.

Il est bien démontré que l'élévation de température exalte les propriétés phosphoriques des corps; on peut se demander comment agit à leur égard l'abaissement de température. M. Edmond Becquerel a fait quelques expériences à cet égard, qui répondent à cette question. Ayant pris des coquilles phosphorescentes par insolation, dont nous ferons connaître le mode de préparation plus loin, et s'étant placé dans l'obscurité, une partie fut mise dans une capsule plongeant dans un mélange réfrigérant à — 20°, et l'auire dans une capsule à la température ordinaire. Les coquilles dont on avait abaissé la température perdirent plus rapidement leur phosphorescence. L'expérience fut répétée avec cette différence que les coquilles ne restèrent que peu d'instants cà la lumière solaire. Un quart d'heure après, elles émettaient à peu près la même teinte. Les coquilles étant devenues obscures, ou retira du mélange réfrigérant celles qui s'y trouvaient; elles de^inrent alors phosphorescentes à la température de l'air ambiant, mais elles s'éteignirent bientôt après; en les chauffant, leur lumière reparut. On voit par là un nouvel exemple de l'influence de la température sur la production de la phosphorescence.

Les substances métalliques et leurs composés, à très-peu d'exceptions près, ne sont pas phosphorescents par frottement; il en est de même quand elles sont soumises à l'action de la chaleur. Les limailles métalliques produisent, il est vrai, une lueur instantanée qui disparaît quand on les projette sur une pelle de métal chauffée au rouge; mais c'est un phénomène complexe dont nous parlerons dans un instant.

On a vu précédemment que quelques corps, après avoir été chauffés à un certain degré de chaleur^ perdaient leur faculté lumineuse. Cette assertion est vraie. Mais tous ne la perdent pas d'une manière absolue , entre autres les terres qui conservent leur propriété lumineuse, quelle que soit la chaleur à laquelle on les expose; elles brillent ordinairement très-bien à 250". La craie, les carbonates de baryte et de strontiaue, deviennent lumineux aune chaleur modérée; en continuant à élever leur température, leur lumière s'éteint peu à peu, puis se ravive quand ils ont été exposés pendant une demiheure à une chaleur blanche capable de les décomposer, et conti-

nuent à bnller indéfiniment tant qu'on maintient la température. Il est probable que la phosphorescence disparaît cà l'instant où les carbonates se décomposent, et reparaît lorsque leurs bases sont entièrement libres. Dans ce cas, les effets électriques produits à l'instant de la décomposition chimique ne sont peut-être pas assez intenses pour produire de la lumière.

Citons un autre ordre de faits. Les sels alcalins ou terreux hydratés , qui conservent leur acide à une forte chaleur, perdent cependant plus ou moins leur phosphorescence. Cet effet provient uniquement de la déshydratation , car si on les expose quelque temps à l'air pour qu'ils reprennent leur eau de cristallisation , ils recouvrent la propriété lumineuse qu'ils avaient perdue. II est d'autres substances , telles que les silicates , le quartz , le verre , l'adulaire , qui ne recouvrent plus leur propriété lumineuse une fois qu'elles l'ont perdue : cela tient probablement au nouvel arrangement moléculaire que la chaleur leur a fait prendre.

Il faut en excepter cependant plusieurs substances , entre autres le spath-fluor, qui recouvre cette propriété quand ou l'expose à la lumière solaire ou électrique, laquelle modifie probablement l'état moléculaire, comme nous aurons occasion de le montrer en exposant les effets de phosphorescence produits sous l'influence de la lumière électrique.

De la phosphorescence par la chaleur des substances combustibles.

Beaucoup de substances combustibles sont pliosphorescentes par la chaleur. îSous citerons entre autres la houille, la tourbe, la plombagine, le jayet, le soufre, etc.; dans les substances végétales, les fèves , le maïs en farine , la fécule de pomme de terre, la farine de seigle, le papier, etc.; parmi les substances animales, les os, les dents, les coquilles, les coraux, etc. La température cependant ne doit pas être assez élevée pour carboniser ces substances. Parmi les liquides, on cite les huiles volatiles qui deviennent phosphorescentes à la température de l'ébullition, tandis que les huiles empyreumatiques sont privées de cette faculté. En général , tous les liquides dont on peut élever la température jusqu'à l'ébullition sans les décomposer, comme l'eau , le vin , les acides, ne manifestent aucune phosphorescence.

Voici quelques indications ([iii ne seront pas sans intérêt : l'essence de térébenthine cesse d'être lumineuse à 75"; l'huile de pétrole à 9o";

— de lin à 106" ; — de noix et de pavot à 1 ?,-j:° ; — de menthe à 194" ;

— d'olive à 22.1° ; — d'amande douce à 250°. La distillation de ces huiles ne donne lieu à aucun effet de phosphorescence.

Des diverses espèces de lumière phosphorique.

On distingue deux lumières phosphoriques, l'une par émanation, l'autre par scintillation: la première est cette lumière légère, fugitive, plus ou moins colorée ; l'autre est une série d'étincelles qui s'échappent plus ou moins rapidement des corps. Les terres et les composés terreux alcalins offrent un exemple d'émission lumineuse; les métaux réduits en limaille Ime, leurs oxydes et les sels métalliques, et en général toutes les substances combustibles , un exemple du second genre.

jNous n'avons parlé jusqu'ici de la phosphorescence que d'une manière générale, en faisant connaître les diverses teintes par lesquelles passait sa lumière depuis l'instant de son apparition jusqu'au moment ou elle s'éteignait. Il s'agit de l'étudier sous le rapport des couleurs propres que les substances émettent suivant leur na'ture, non pas en suivant les développements successifs des teintes dans chaque substance, mais !a couleur qui est la plus persistante.

Certains marbres et le succin donnent une lueur d'un jaune doré ; le spath-fluor et la chaux arséniatée, une lumière verdàtre ; diverses variétés de spath-fluor, une couleur bleue violette; le grenat oriental, le sucre de lait, une lumière rouge; iadolomie, ! aragonite et quelques diamants, une lumière d'un blanc éclatant ; l'harmotome, une couleur jaune verdàtre; la chlorophane, une couleur verte.

Dans les carbonates calcaires, les couleurs jaune et bleue se montrent; le vert rarement. Les acides, dans leurs combinaisons avec les bases, paraissent exercer une influence sur la couleur. Dans les combinaisons de l'acide fluorique, les couleurs dominantes sont le jaune, le bleu et le vert, et le plus souvent ces deux couleurs; dans celles de l'acide phosphorique , le vert et le jaune; dans celles d'acide sulfurique, le jaune et le bleu ; dans celles d'acide arsénique, le verdàtre et le bleu ; dans les substances siliceuses, les couleurs dominantes sont le bleu , le jaune, le vert; dans les substances argileuses, le jaune et le blanc.

Qui ne reconnaît dans les couleurs variées que prend la lumière phosphorique , celles qui sont propres à l'étincelle électrique quand elleéclate entre des corps plus or, moins bons conducteurs? Or, comme nous n'avons aucun moyeu de reconnaître les rapports de conduc-

LUMIÈRE. t43

tibilité électrique des molécules du même corps à différents degrés de température, nous ne pouvons déterminer la couleur de la lumière électrique émise par les particules à l'instant où elles se dilatent, car cette lumière dépend de la tension des électricités dégagées, laquelle tension dépend elle-même du pouvoir conducteur des parties. Une preuve que le phénomène est moléculaire, c'est que la nature du milieu ne modifie en rien la phosphorescence par la chaleur. Il n'en est pas de même à l'égard des substances organiques qui jettent plus d'éclat dans l'oxygène que dans les autres gaz. Dans ce cas , deux causes concourent à la production de la lumière : la phosphorescence due au mouvement des molécules, et celle provenant d'une combustion lente. Placidus Henrich, (pii"*S*PlST beaucoup ocoupé de ce sujet, a établi ainsi la classification des substances relativement à leurs propriétés phosphoriques.

La chaux , qui est très-lumineuse par la chaleur, conserve cette propriété dans toutes ses combinaisons; les sulfates calcaires sont moins phosphorescents que les carbonates ; les substances siliceuses ne sont pas à beaucoup près aussi phosphorescentes que celles à base de chaux. La chaleur du cuivre chauffe au louge rend ces dernières luisantes quand elles sont réduites en poudre; quand les morceaux sont d'une certaine grosseur, il faut une température plus élevée.

Les composés minéraux les plus phosphorescents sont la topaze de Saxe, l'améthyste, le jaspe, Témeraude, le zircone. Les verres colorés par les oxydes métalliques luisent mieux que les verres blancs. Quant aux substances purement argileuses, elles occupent le dernier rang. Les nombreux exemples de phosphorescence par la chaleur que nous avons cités suffisent pour donner une idée assez nette du phénomène.

Des différentes causes qui influent sur les phénomènes de phosphorescence par la chaleur.

La combustion peut produire de la lumière , lors même qu'elle est très-faible, comme le phosphore, qui biùleà la température ordinaire, en est un exenq)le. Comment peut-on dès lors reconnaître , dans les cas de phosphorescence ou l'on a lieu de supposer qu'il y a combustion, que la lumière émise provienne de la phosphorescence proprement dite ou de la combustion? 11 est des cas où la distinction est bien difficile à établir.

Quand le phosphore brûle, la lumière a toutes les apparences de

la phosphorescence, aussi la dénomination de celle-ci dérive de la lumière du phosphore qui brûle. IJans ce cas l'origine de la lumière n'est pas douteuse.

La combustion du soufre, suivant la température ou elle s'opère, donne lieu à plusieurs espèces de lumières bien différentes : la lumière est blanche quand il brûle à une haute température; la lumière bleue , connue de tout le monde , est celle qu'il répand quand il brûle à une température rouge; puis cette autre lumière failde et fugitive comme la lumière phosphorique , qui est produite en projetant dans l'obscurité du soufre en poudre sur une pelle de fer chauffée au-dessous de la température rou^,jet,.à une température suffisante cependant pour le vtfÏÏltiliser. Dans les deux premiers cas, l'origine chimique n'est pas douteuse; il n'en est pas de même dans le dernier.

Cette faible lueur provient-elle d'une combustion lente ou bien d'un mouvement moléculaire ? On l'ignore. En plaçant un corps froid audessus du support chaud, on recueille du soufre sublimé. On en a conclu que la volatilisation était pour quelque chose dans la production du phénomène ; mais comme on n'a pas cherché à reconnaître dans la même circonstance la présence de l'acide sulfureux , on reste dans le doute.

Les combustibles proprem.ent dits, en général , placés sur une plaque de cuivre chauffée au point de ne pas les faire entrer en ignition , commencent toujours par brûler avant d'émettre une lueur si faible, qu'elle a toutes les apparences d'une lumière phosphorique. Quand on fait l'expérience dans l'oxygène , on peut admettre que le ' phénomène soit dû à une faible combustion ; mais il n'en est plus de même lorsqu'il se produit dans le vide, ou dans un milieu rempli de gaz acide carbonique, ou autre principe non comburant. L'antimoine, le graphite, l'ambre, le maïs, luisent et répandent une faible lueur dans ces différents cas.

Autre exemple du même genre. L'huile d'olive placée dans un tube et chauffée suffisamment pour brûler sans mèche , s'éteint aussitôt qu'elle est plongée dans l'acide carbonique, mais elle continue à répandre une faible lueur. On voit donc que la lumière phosphorique qui se développe quand on expose certains combustibles à l'action de la chaleur, provient tantôt de la combustion , tantôt d'un mouvement moléculaire.

Passons à un autre ordre de phénomènes. On a vu précédemment que les substances calcaires étaient en général les plus phosphorescentes. D'où peut donc provenir cette propriété ? M. Th. de Saussure

a fait quelques recherches dans le but de résoudre cette question. 11 a expérimenté à cet effet avec du carbonate de chaux très-pur, provenant de rhomboèdres de spath d'Islande limpide, et qui ne donnait point de lueur sensible dans l'obscurité quand on le projetait sur une plaque de métal chauffée au rouiçe.

Indiquons les observations préliminaires qui l'ont guidé dans ses rechej'ches. Toutes les pierres calcaires douées de la phosphorescence par la chaleur, traitées convenablement par l'eau distillée, donnent des signes non équivoques de la présence des acides sulfurique et chlorhvdrique. Ce dernier acide , d'après un grand nombre d'essais, parut à M. de Saussure une des causes de la phosphorescence. II reconnut encore que la combinaison de la chaux avec l'acide chlorhydrique n'émet jamais de lumière sur un fer rouge quand les deux substances sont parfaitement pures. Si l'on fait dissoudre jusqu'à saturation une certaine quantité de spath d'Islande dans de l'acide chlorhydrique, cette dissolution fdtrée laisse , par l'évaporation dans une capsule de verre, un résidu blanc et friable^ non phosphorescent. Il en est de même du résidu de la dissolution chlorhydrique faite avec le carbonate de chaux pur, et quand les i-ésidus ont été poussés au rouge jusqu'à la vitrilication. Un carbonate de chaux projeté dans le premier résidu , lorsqu'il est en fusion , produit une vive effervescence , mais sans aucune phosphorescence. Mais si le carbonate est chargé de protoxyde de fer, on aperçoit à la surface du mélange une très-belle phosphorescence. En retirant la substance du creuset avant que la combinaison ne soit achevée, et la plaçant, après le refroidissement, sur un fer rouge, elle est phosphorescente. Le résidu de l'évaporation de la dissolution chlorhydrique faite avec un excès de carbonate chargé de protoxyde de fer, donne toujours une très-belle phosphorescence à laide de la chaleur.

Enlin , si, dans du chlorure de calcium en fusion, l'on projette de la limaille de fer, le chlore , en s'unissant au métal , produit une lumière phosphorique d'un blanc bleuâtre , qui s'élève à plusieurs centimètres au-dessus du mélange. Cette lumière rend translucide le creuset qui, par là, se trouve lui-même dans une atmosphère bleue. 11 se dégage du mélange quelques bulles, qui , en éclatant à l'air, laissent échapper une lumière rouge éblouissante.

Le peroxyde de manganèse dégage du chlorure de calcium en fusion une fumée blanche qui colore en rouge la flamme des charbons. La lumière produite est toujours en raison inverse de l'oxygénation du métal.