FAITS EXPÉRIMENTAUX

344. Définition du phénomène. Lois de Biot. Nous avons vu que les cristaux isotropes ou les lames taillées normalement à l'axe optique de certains cristaux uniaxes, ne rétablissent pas la lumière entre les niçois croisés. Certains corps cependant font exception à cette règle, tel est le cas par exemple pour le chlorate de soude cubique, ou le quartz rhomboédrique; les cristaux taillés en lames suffisamment épaisses, rétablissent la lumière entre les niçois croisés, l'appareil étant éclairé avec une source de lumière monochromatique. Ce phénomène est d'ailleurs absolument distinct de celui de la double réfraction, car une rotation de la lame dans son propre plan ne produit pas de change-

Polarisation rotatoire

ment dans l'intensité lumineuse. Par contre, une rotation convenable de l'analyseur ou du polariseur, ramène l'obscurité dans le champ de Tappareil.

Ce phénomène particulier s'explique en admettant que la vibration incidente a (fig. 469) éprouve en traversant la lame, une certaine rotation, de sorte qu'au sortir de celle-ci elle s'effectue suivant une autre direction b faisant avec a un angle a. Elle n'est dès lors plus perpendiculaire à la section principale de l'analyseur; en pénétrant dans celui-ci, elle s'y décomposera forcément en rétablissant la lumière. L'extinction ne pourra être obtenue alors qu'en tournant l'analyseur d'un même angle, dans le sens de la rotation imprimée, de façon ù placer sa section principale perpendiculairement sur la vibration émergente b.

La normale à la lame étant, comme l'on sait, un axe de symétrie optique, la rotation de la plaque dans son propre plan ne pourra produire aucune modification du phénomène. Il est évident d'ailleurs que si la vibration éprouve une rotation mesurée par l'angle a, le plan de polarisation tourne autour du rayon du même angle.

Fig. 469.

Les lois du phénomène ont été données par Biot*, et se résument comme suit:

P L'angle de rotation est proportionnel à l'épaisseur de la lame.

2" Le sens et la grandeur de l'angle ne changent pas lorsque l'on retourne la lame face pour face, l'observateur regardant dans la direction d'où vient le rayon.

3" A épaisseur égale, la rotation est la même pour tous les cristaux d'un même corps, mais son sens est variable. Il existe deux espèces de cristaux; dans les uns appelés dextrogyres, la rotation se fait dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre, dans les autres appelés lévogyres, elle se fait en sens inverse.

4° La rotation, pour une épaisseur donnée, varie à peu près en raison inverse du carré de la longueur d'onde de la lumière employée.

1 F. Arago, Œuvres complètes 10. 36. J. B. Biot, Mém. de la Cl. des scienc.

tath. et phys. de l'inst impér. de France 13. 1812, 218 et Mém. de l'acad. roy. scienc. de l'Institut de France 2. 1817, 41; 1816.

Observation en lumière blanche 429

345. Obseryation en lumière blanche. Dans ce cas, la lumière rétablie par un cristal doué de polarisation rotatoire est colorée. En effet, chaque vibration subissant, en vertu de la quatrième loi de Biot, une rotation différente, sera transmise avec une intensité différente également, exprimée par la relation:

/" = /cos«a

dans laquelle a mesure l'angle compris entre la vibration émanant de la lame et la section principale de l'analyseur; cet angle est complémen* taire de celui de rotation. Celles d'entre ces vibrations qui sont perpendiculaires à la section principale de l'analyseur et pour lesquelles par conséquent a = 90°, sont complètement arrêtées, et font défaut dans la lumière transmise; les autres passent partiellement. La couleur observée ne sera pas modifiée par rotation de la lame dans son plan; elle change au contraire si l'on tourne l'analyseur, car suivant les différentes positions qu'occupe la section principale de celui-ci, d'autres radiations se trouveront éliminées. Si la rotation de l'analyseur s'effectue dans le sens de celle imprimée aux vibrations par la lame, les couleurs se succèdent dans un ordre qu'il est facile de prévoir, et qui fournit un moyen délicat pour reconnaître le sens de la rotation.

Prenons par exemple un cristal dextrogyre; en tournant l'analyseur, placé primitivement à l'extinction, dans le sens de la rotation des •aiguilles d'une montre, on éteindra successivement les différentes radiations du spectre dans l'ordre de leurs longueurs d'onde décroissantes, et la teinte complémentaire apparaîtra dans chaque cas. La lumière transmise sera donc successivement verte, bleue, violette, rouge, orangé et enfin jaune. De cette observation se dégage la règle importante qui suit: Le sens de la rotation de la lame est indiqué par celui de la rotation que Von doit imprimer à ranaiyseur, pour passer directement du violet au rouge.

Quant à la nature de la lumière transmise, elle pourra être reconnue au moyen de l'oculaire spectroscopique (a. 193, p. 183); les radiations éliminées détermineront dans le spectre de celle-ci des bandes obscures, dont la position sera aisée à repérer.

L'épaisseur de la lame active joue un grand rôle dans le phénomène de coloration; si elle est faible, les rotations étant très petites pour chacune des radiations composant la lumière blanche, leurs plans de vibration seront peu écartés les uns des autres, et l'analyseur éteint sensiblement toutes les radiations simultanément. Si l'épaisseur est telle, que les plans de vibration se répartissent pour les différentes couleurs sur une demi-circonférence, dans chacune de ses positions l'analyseur n'éteindra qu'une seule radiation, et les teintes de la

Polarisation rotatoire

lumière transmise seront vives, et disposées dans Tordre indiqué. Si enfin les rotations s'échelonnent sur 2, 3 ... w demi-circonférences, l'analyseur éliminera successivement 2, 3 . . . n radiations simultanément; les colorations s'atténuent alors et la lumière transmise se rapproche sensiblement du blanc au fur et à mesure de l'accroissement de l'épaisseur; elle y passe complètement, lorsque les radiations qui traversent sont en proportion voulue pour former le blanc d'ordre supérieur.

346. Teinte sensible. Avec une plaque d'épaisseur convenable pour donner de vives colorations, et lorsque l'analyseur est placé dans la position pour laquelle les rayons jaunes sont arrêtés, on obtient une teinte violacée dite teinte sensible, qui vire très rapidement au rouge ou au bleu pour le plus faible déplacement de l'analyseur. Aux niçois croisés, cette coloration est obtenue avec une lame de quartz d'épaisseur 7.5 mm ; aux niçois parallèles, la même teinte est donnée

par une plaque de 3.75.

Les fig.470 et 471 montrent les rotations des différentes radiations du spectre avec ces deux lames. Les teintes sensibles peuvent être employées pour reconnaître de faibles rotations;* on en augmente la sensibilité en juxtaposant deux lames de même épaisseur. Tune lévogyre, l'autre dextrogyre; la plus faible rotation introduite par un corps placé sur le trajet des rayons, fait virer l'une des teintes au bleu et l'autre au rouge. Cette disposition est utilisée dans l'oculaire de Bertrand (a. 60, p. 165).