MESURE DES ROTATIONS

347. Généralités. Pour mesurer la rotation produite pour une plaque d'épaisseur connue sur une lumière de longueur d'onde déterminée, on peut utiliser un microscope polarisant à lumière parallèle, éclairé par une source de lumière monochromatique quelconque, mais un analyseur mobile muni d'un cercle gradué est alors nécessaire. L'angle de rotation est celui dont il faut tourner cet analyseur pour ramener l'obscurité dans l'appareil, dont les niçois ont été préalablement croisés. Comme selon l'épaisseur, les rotations peuvent passer par tt, 27r etc. sans qu'on en soit averti, il est nécessaire d'expérimenter sur plusieurs lames d'épaisseurs différentes et de comparer ensuite les résultats. On exprime les rotations par millimètre d'épaisseur.

Mesure des rotations. Polarimètres de Wild, Laurent, etc. 431

Ce procédé comme tous ceux basés sur l'extinction de la lumière par un nicol, est peu sensible; aussi lui a-t-on substitué d'autres méthodes en vue d'obtenir plus d'exactitude. Dans la plupart des appareils utilisés, on intercale sur le trajet des rayons, des systèmes sensibles pour permettre d'apprécier avec plus d'exactitude le moment où la section principale de l'analyseur arrête la vibration transmise. Ces dispositifs sont utilisés dans des appareils spéciaux les polarimètres, permettant d'étudier aussi bien les cristaux actifs que les solutions ou les liquides possédant le pouvoir rotatoire.

348. Polarimètre de Wild. Le corps actif à examiner se place dans cet appareil en Jf, à la suite d'un nicol polariseur P (fig. 472). Les rayons qui l'ont traversé sont examinés après leur passage dans un polariscope de Savart 8 à l'aide d'une petite lunette de Galilée. Ce polariscope se compose d'un analyseur A et de deux lames de quartz 8 inclinées de 45° sur l'axe optique du minéral, et superposées après croisement préalable de leurs sections principales.

Lorsqu'on reçoit sur cette lame un faisceau de rayons polarisés faiblement convergents, on aperçoit un système de franges d'interférence parallèles, qui disparaissent lorsque le plan de polarisation des rayons incidents est parallèle à l'une des sections principales des lames.

Pour les mesures, il faut d'abord fixer la position du zéro du cercle gradué lié au polariseur, en se basant pour cela sur ce qui vient d'être dit ; puis on interpose le corps actif, et Ton cherche la rotation qu'il faut imprimer au dit polariseur qui est mobile, pour faire disparaître les franges de Savart.

349. Polarimètre de Lanrent. Dans cet appareil, la partie sensible est une lame m de quartz, de gypse ou de mica, donnant un retard de

-^ pour le jaune moyen. Elle recouvre à moitié l'orifice d'un diaphragme

D (fig. 473) placé entre le polariseur P et l'analyseur A. L'observation se fait au moyen d'une petite lunette placée derrière l'analyseur, et mise au point sur le diaphragme. Dans ces conditions, si Ton éclaire l'appareil avec de la lumière monochromatique jaune, le champ paraîtra divisé en deux parties d'inégale intensité lumineuse pour une position quelconque de l'analyseur, lorsque les lignes d'extinction de

Polarisation rotatoire

la lame de quartz font un certain angle avec la section principale du polariseur. Si les niçois sont croisés, le champ est obscur seulement dans la partie qui n'est pas recouverte par la lamelle cristalline, et par une rotation convenable de l'analyseur, on pourra toujours

Fig. 473.

trouver une position de celui-ci pour laquelle l'intensité lumineuse est la même dans les deux parties du champ. L'introduction d'un corps actif aura pour effet de détruire cette égalité et la rotation de celui-ci se déduira de celle communiquée à l'analyseur pour rétablir l'égal éclairement.

350. Polarimètre de Lippich. Cet appareil comme le précédent, est à pénombre, mais la lame sensible est ici remplacée par un nicol N placé (fig. 474) derrière le polariseur de façon à ce que sa section principale fasse avec celle de ce dernier un petit angle. En A se

Fig. 474.

trouve l'analyseur suivi de la lunette d'observation. En éclairant l'appareil par de la lumière monochromatique, le champ paraîtra uniformément éclairé si la section principale de l'analyseur est perpendiculaire sur la bissectrice de l'angle compris entre celles du nicol N et du polariseur P.

351. Polarimètre de Soleil. Cet appareil, contrairement aux précédents, s'emploie avec de la lumière blanche; il mesure les rotations pour le jaune moyen, radiation qui est éliminée lorsqu'il y a

Fig. 475.

formation de la teinte sensible. Il se compose d'un polariseur P (fig. 475), suivi d'une lame sensible B de 7.5 mm. formée par une lame dé quartz dextrogyre et une autre lévogyre d'épaisseur égale. Le

Observations relatives aux polarimètres 433

corps actif Jf se place derrière ce biquartz; il est suivi d'un compensateur de Soleil et d'un analyseur. Le compensateur consiste en une lame de quartz dextrogyre 2), d'une certaine épaisseur, surmontée d'une lame lévogyre, formée elle-même par deux coins pouvant glisser l'un sur l'autre, ce qui permet de réaliser une épaisseur du quartz lévogyre pouvant varier entre zéro et 2 e (fig. 475). Ces deux coins se meuvent en sens contraire l'un de l'autre sous l'action d'une crémaillère; l'un porte une graduation, l'autre un vernier. Ce compensateur permet, comme on le comprend, de produire à volonté une rotation dextrogyre ou lévogyre, en diminuant ou augmentant l'épaisseur de la plaque gauche; lorsque les épaisseurs des deux lames sont les mêmes, leurs rotations sont égales et de signe contraire ; elles s'annulent par conséquent et le champ de l'instrument éclairé par une source de lumière blanche, paraîtra uniformément coloré en violet par l'action de la teinte sensible. L'introduction d'un corps actif détruit cette uniformité, car sa rotation s'ajoute et se retranche à l'une et & l'autre des lames du biquartz, et le champ de l'appareil devient bicolore.

On peut alors déduire la rotation du déplacement que l'on doit communiquer aux biseaux de quartz pour compenser celle-ci, et ramener la teinte violette uniforme. Comme la couleur la plus sensible, c'est-à-dire celle qui permet d'évaluer de très faibles différences de coloration, n'est pas la même pour tous les yeux. Soleil place, à la suite de l'analyseur A^ une lame de quartz Q normale à l'axe, suivie d'un nouveau nicol A\ A fait l'office d'un polariseur vis-à-vis de la lame Q qui donne alors une teinte dépendant de l'orientation de A\ Une petite lunette de Galilée composée des lentilles L et L', est mise au point pour l'observation sur le biquartz.

352. Observations relatives aux polarimètres. Les divers appareils dont il vient d'être question, permettent de mesurer les rotations avec une grande précision. Celui de Wild serait très exact, mais fatigue la vue; de plus la persistance des images sur la rétine permet difficilwnent d'apprécier le moment de la disparition des franges. L'appareil de Laurent se prête très bien aux mesures, à condition que le retard de la lame de quartz soit égal à un ^A de la lumière employée; une même lame ne peut donc être utilisée pour toutes les radiations. Pour régler sa sensibilité, la lame de quartz est généralement montée sur un tambour permettant de la faire tourner dans son plan.

L'appareil de Lippich est d'un usage plus général, sa sensibihté est indépendante de la longueur d'onde et peut être modifiée à volonté par la rotation du nicol N, Quant à l'appareil de Soleil, il n'est applicable avec avantage qu'aux corps dont la dispersion rotatoire est la même

Dnpftrc A P«arc6 l. 28

Polarisaton rotatoire

que celle du quartz, comme le sucre de canne par exemple. De plus, dans cet appareil, les rotations sont mesurées pour la radiation du jaune qui est éliminée dans la production de la teinte sensible, et dont on ne peut pas déterminer avec précision la longueur d'onde. 353. Méthode de Broch.^ Ce procédé consiste à étudier, à l'aide d'un spectroscope, la teinte de la lumière transmise par l'analyseur placé devant la fente du collimateur (fig. 476). L'appareil se compose donc d'un polariseur P, du corps actif C, de l'analyseur A muni d'un cercle gradué G^, et d'un spectroscope; le collimateur de ce dernier a sa fente en /*, le prisme se trouve en 'p et la lunette d'observation en l. En éclairant l'appareil avec de la lumière blanche, l'on voit dans le spectre produit des bandes obscures, qui occupent la position qu'ont les radiations éliminées. Si on tourne alors l'analyseur, on arrête successivement des radiations de longueurs d'onde différentes, et l'on voit

ces bandes se déplacer du rouge vers le violet. La rotation éprouvée pour une radiation de longueur d'onde quelconque correspondant à celle d'une raie de Fraunhofer, se déduit de l'angle dont il faut tourner l'analyseur pour amener la bande obscure en coïncidence avec cette raie. Cette rotation devra, selon les cas, être additionnée d'un nombre entier de demi-circonférences qui se déduira de Tobservation du nombre des bandes obscures visibles dans le spectre. Le tableau suivant donne l'angle de rotation a du quartz par millimètre d'épaisseur.

Ligne de Fraunhofer

Broch

Stephan

VON Lano {t = 21 *^>

-' Broch, DovEsRep.d.Phys. 7.1846,91, 113. Ann. d.chim. et phys. (3)34. 1852,119.

Cristaux doaés de polarisatioD roUtoire en lumière convergente 435

§ 3. CRISTAUX DOUÉS DE POLARISATION ROTATOIRE, EXAMINÉS EK LUMIÈRE CONVERGENTE.

354. Forme des figures d'interférence. Si l'on examine en lumière convergente monochromatique une plaque taillée normalement à l'axe optique d'un cristal uniaxe, la figure qu'on obtient ordinairement est modifiée. Aux niçois croisOs, les bras de la croix noire n'arrivent pas jusqu'au centre, qui est éclairé si la rotation n'est pas un multiple de 7t. Si la section principale de l'analyseur n'est pas parallèle ou perpendiculaire à celle du polariseur, les anneaux ne sont plus circulaires, mais prennent la forme de carrés k angles arrondis, qui se dilatent ou se contractent par la rotation de l'analyseur, selon que celle-ci se produit dans le même sens ou en sens contraire de celle

Fig. 477, Double spirale d'Aoïy. Fig. 478. Quadruple spirale d'AiRY.

Quarts droit surmonté d'ane lame de Quartz gauche surmonté d'un quartz

mica 11. droit.

de la plaque. Avec des plaques relativement minces, les isogyres, dans le voisinage du centre de la figure d'interférence, sont simplement moins nettes qu'en temps normal; avec des lames très minces elles se produisent comme d'habitude. En lumière blanche, les anneaux sont colorés, ainsi que le centre de figure qui montre la même teinte que celle que donnerait la plaque en lumière parallèle; cette teinte change par la rotation de l'analyseur, en même temps (|ue les anneaux subissent les modifications que nous avons indiquées ù propos de la lumière monochromatique. L'introduction d'une lame de mica \)., il 45° de la section principale du polariseur et directement audessus de lui, produit une figure d'interférence composée de deux spirales qui partent du centre, et se développent en sens contraire de celui de la rotation de la lame (fig. 477), Si au contraire on place cette lame au-dessous de l'analyseur, les spirales se développent alors

436 Polarisation rotatoire

dans le sens même de la rotation. Enfin lorsqu'on superpose deux plaques de quartz de même épaisseur mais de pouvoir rotatoire inverse, on observe quatre spirales, nommées spirales d'AœY * (fig. 478), ayant même origine, mais dont le sens de rotation correspond toujours à celui du quartz inférieur par lequel pénètre la lumière polarisée. Ces spirales sont obscures en lumière monochromatique et colorées en lumière blanche; dans ce dernier cas leurs parties concaves sont frangées de rouge et leurs parties convexes de bleu.