DISPERSION ET ACHROMATISME, AUS

Ainsi l'indice de réfraction varie pour chaque couleur et méme pour les rayons d'une même couleur. Dans la zone rouge, par exemple, les rayons qui forment l'extrémité du spectre sont moins réfractés que ceux qui sont voisins de la zone orangée.

Aussi est-on convenu de prendre pour indice d'une substance l'indice moyen du jaune dans le spectre donné par cette substance,

412. Recomposition de la lumière blanche, — Après avoir décomposé la lumière blanche, il restait à vérifier qu'on pouvail la recomposer, Cela peut se faire par plusieurs procédés.

1° Prismes inverses, — Si l'on reçoit le spectre sur un second prisme de même angle réfrimgent que le premier, mais tourné

Fig. 419. Fig, 420

en sens contraire (fig. 419), le second annule la dispersion du

- premier, ét l'on obtient un faisceau émergent E, parallèle au faisceau incident et blanc, Tout se passe comme si le faisceau incident avait traversé une lame à faces parallèles, formée par la juxtaposition des deux prismes.

2 Lentille convergente, — On recoit le spectre sur une lentille biconvexe (fig, 420) et, plaçant un écran blanc à son foyer, on y récucille une image blanche du soleil,

9 Miroir concave, — On fait tomber le spectre sur un miroir concave (fig. 421); en placant au foyer un éeran de verre dé-

Fig. 421.

poli, on recueille une image blanche.

4° Sept miroirs plans. — On recoit les sept couleurs du spectre respectivement sur sept miroirs de verre, à faces bien parallèles, et pouvant s'incliner en tous sens (fig. 422).

En dirigeant convenablement

ces muroirs, on fait d'abord tomber, sur le plafond par exemple, les sépt faisceaux réfléchis, qui y donnent sept images distinctes, rougé, orangée, jaune, etc.; puis, dirigeant les miroirs de ma-

nière que les sept images viennent se superposer exactement, on obtient une image unique, qui est blanche,

o° Disque de Newton. — Enfin, on peut produire la sensation de

la lumière blanche an moyen du disque coloré de Newton. C'est

un disque de carton de 50 centimètres de diamètre environ: le

centre et les bords sont noirs, et dans l'intervalle sont collées des

handes de papier rouges, orangées, jaunes, vertes, bleues, fudigo

1 violettes, allant du centre à la circonférenee, de maniète

ACUEITE et CE Pari

DISPERSION ET ACHROMATISME. 105

liser cinq spectres circulaires successifs (lig. 423). Si l'on imrime à ce disque un mouvement de rotation rapide, la rétine reçoit, presque simultanément, l'impression des sept couleurs du

Pig, 424.

spectre, et le disque paraît blanc (fig. 424), ou du moins d'un blanc gris, car les couleurs qui le recouvrent ne sont pas exactement celles du spectre.

M3. Composition de la lumière et Couleur des corps : Théorie de Newton, — De ces diverses expériences Newton tira deux conclusions :

1° La lumière blanche n'est pas homogène, mais formée de sept lumières simples et inégalement réfrangibles : c'est ce qu'il nomma les couleurs simples ou primitives.

% C'est en vertu de leur différence de réfrangibililé que ces couleurs simples se séparent en traversant le prisme.

D'après Newton, les corps décomposeraient aussi la lumière par réflexion, et leur couleur propre ne dépendrait que de leur pouvoir réflecteur pour les différentes couleurs simples. Ceux qui les réfléchissent Loutes, dans les proportions qu'elles ont dans le spectre, paraissent blanes; ceux qui les absorbent loutes sont

RSION ET ACHROMATISME. 407 x : Pouvoir lumineux des divers faisceaux du spectre. les expériences de Fraünhofur et dersshol, maximum d'intensité de la lumière, et c'est dans

partie wisible du spectre varie avec la température de : c'est ce que montre l'expérience suivante de M, Draper, F dans un fi de platine un courant électrique dont on ité, Le fi s'écha A met pr mr pa

x vers GP, Or, si l'on analyse, à l'aide d'un prisme, la Poe on n'obtient d'abord que des rayons rouges; mais, continuant à eroltre, le gs s'échauffe davantage, et à là pars Vl'orangé. Au ur et à mesure que la tempére dé se montre le jaune, puis le vert, le Lleu,l'io

itine est chauffé à blanc.

orst] nn Dean EN mien pe nan Sr arts el eme, es rayons cariqes act ' perpend

la chaleur comine la lum est de mi rérangibles apr nr 2

pince thermo-électrique, ga $ ap pr agree dr 425) on porte une

Fig. 45.

à la même radiation dans la région intrade chaleur à lieu en B, bien en deçà du rouge, D nistaque est presque égale à celle du om

frangibilité. — Les lentilles, réfractant cp, d doivent aussi la décomposer, Il

LL réeangi ibles, incipal en un point r (fig. M6), \andis ses concourir en un point », plus Fay

noirs. Entre ces deux limites extrêmes se présentent une infinité dé nuances, déterminées par la proportion des rayons simples réfléchis ou éteints par chaque corps, Par conséquent, les corps ne seraient pas colorés par eux-mêmes, mais par l'espèce de lumière qu'ils réfléchissent.

La couleur des corps varie encore avec la nature de la lumière. C'est ce qui arrive pour la lumière du gaz et celle des bougies, dans lesquelles le jaune domine, et qui communiquent cette teinte aux objets qu'elles échairent.

Analyse physique des couleurs. — Un découpe une bandelette étroite dwcorps dont on veut analyser la couleur, on la fixe sur un fond noir et on léélaire fortement, En regardant, à la distance d'un à deux mètres, avec un prisme, la lumière réfléchie où diffusée par la bandelette, on la décompose, et l'on analyse les couleurs simples qui composent la couleur propre du corps. On à constaté ainsi que pour tous les corps la couleur est composée, Les pétales des fleurs, par exemple, donnent Loujours un spectre nuancé de plusieurs des éoleurs du spectre.

A4. Couleurs complémentaires. — Newton a nommé couleurs complémentaires celles qui forment du blane par leur superposilion, Le vert est complémentaire du rouge, le bleu de l'orangé, le violet du jaune. Toute couleur a sa couléur complémentaire : car, n'étant pas blanche, il lui manque quelques-unes des couleurs du spectre pour former de la lumière blanche ; le mélange de ces dernières couleurs doit donc donner une couleur composée, complémentaire de la première, Les couleurs complémentaires peuvent donc être elles-mêmes simples ou composées,

415. Constitution du spectre solaire : Spectres lumineux, calorifique et chimique. — Newton n'a connu du spectre que ln partie colorée, la partie visible, Or la radiation qui constitue le spectre possède beaucoup plus d'étendue, et se compose en réalité de trois parties distinctes : 1° des rayons lumineux qui, agissant sur la rétine, constituent le spectre proprement dit; 2% en dec du rouge, des rayons impropres à exciter la vision, mais possédant une puissance calorifique beaucoup plus grande que les autres parties du spectre : ce sont les rayons calorifiques ou infrarouges, constituant le spectre calorifique; 5" au delà du violet, des rayons encore impropres à la vision, comme les rayons en dech du rouge, d'un pouvoir calorifique très faible, mais doués d'une grande énergie chimique : ee sont les rayons chimiques on wltraviolels ; ils constituent le spectre chimique, I y a donc dans ln Jumibre blanche trois espèces de radiations, lumineuses, calori-

fiques et chimiques, que l'on peut, plus où mots, séparer à l'aide des prismes.

DISPERSION ET ACHROMATISME, 467

M6. Speotre lumineux : Pouvoir lumineux des divers faisceaux du spectre, — Expérience de Draper, — D'après les expériences de Fraûünhofer et d'Herschel, c'est dans le jaune qu'a lieu le maxinum d'intensité de la lumière, et c'est dans le violet qu'a lieu le minimum,

La composition de la partie visible du spectre varie avec la température de La source de lumière : c'est ce que montre l'expérience suivante de M. Draper. Lorsqu'on fait passer dans un fil de platine un courant électrique dont on accroît successivement l'intensité, le fil s'échautle de plus en plus et commence à devenir lumineux vers 600, Or, si l'om analyse, à l'aide d'un prisme, la lumière émise par ce fil, on n'obtient d'abord que des rayons rouges; mais, l'intensité du courant continuant à croître, le fl s'échautfe davantage, el à La suite du rouge on voit apparaitre l'orangé. Au fur ot à mesure que la tempérw ture du fi s'élève, après l'orangé se montre le jaune, puis le vert, Le bleu,l'it digo et enfin le vialet, lorsque le platine est chauffé à blanc.

417. Spectre caloritique, — Lorsqu'on reçoit un faisceau de lumière solaire sur un prisme d'une substance parfaitement diathermane (c'est-à-dire transparente pour la chaleur), telle que le sel gemmme, les rayons calorifiques obscurs s'épanouissent, comme les rayons lumineux, perpendiculairement aux arêtes du prisme, et forment ainsi un spectre calorifique.

Cette expérience prouve que la chaleur, comme la lumière, est composée de plusieurs espèces de rayons inégalement réfrangibles. On les met en évidence à l'aide d'un dhermoscope très sensible, tel qu'une pinces thermo-électrique,

Fiquration du spectre calorifique. — Sur la droite AV (fig. 42%) on porté une longueur proportionnelle à l'étendue totale de la radiation calorifique dans le spectre, et sur cette c droite on élève des perpendiculaires « proportiannelles aux intensités ca- D lorifiques en chaque point. M, Mul- , ler, de Fribourg, a obtenu ainsila A es y courbe ABCV : la partie VOR correspond à la radiation calorifique dans Fig. 423. le spectre visible, du violet jusqu'au rouge, et la purlie noire RCBA à la mème radiation dans la région infrarouge. On voit que le raximurm de chaleur à lieu en B, bien en doçà du rouge, et que l'étendue totale du spectre calorifique est presque égale à celle du spectre lumineux.

418. Aberration de réfrangibilité. — Les lentilles, réfractant la lumière comme des prismes, doivent aussi la décomposer, Il en résulte que les images qu'elles donnent sont irisées sur leur conlour, Ce défaut se désigne sous le nom d'aberration de réfrangibilité.

Lorsqu'une lentille convergente, par exemple, reçoit un faisceau de lumière blanche, parallèle à son axe principal, les rayons rouges, Fig. 126.

qui sont les moins réfrangibles, vont former Jeur foyer principal en un point r (Ag. M6), \mds queles rayons violets vont concourir en un point v, jus raies

AÛ8 OPTIQUE,

proché, Entre ces deux limites se forment les foyers orangé, jaune, vert, bleu et indigo, L'aberration de réfrangibilité est d'autant plus sensible que les lentilles sont plus convergentes et que les rayons incidents sont plus éloignés de l'axe.

419. Effet d'aberration de réfrangibilité : Irisation des objets vus au travers d'un prisme, — Lorsqu'un corps est vu au travers d'un prisme, les portions de son contour qui sont parallèles aux arêtes du prisme paraissent colorées des teintes du spectre : on dit que l'image est frisée.

Ce phénomène est un effet d'aberration de réfrangibilité; il s'explique par l'inégale réfrangibilité des rayons réfléchis par le corps. Si l'on regarde, par exemple, une bande très étroite de papier blanc collée sur uo carton noir avec un prisme dont les arôtes lui soient parallèles, elle parait colorée de toutes les couleurs du spectre, et c'est la teinte violette qui est la plus relevée vers le sommet du prisme, Dans cette expérience, la lumière blanche que diffuse In bande de papier est décomposée en traversant le prisme, et lu teinte violette, qui est la plus réfrangible, étant la plus déviée, parait plus élevée que toutes les autres.

420. Achromatisme, — En combinant des prismes dont les augles réfringents sont différents et qui sont faits de substances

inégalement dispersives, on est parvenu à réfracter la lumière blanche sans la décomposer. Le mème résultat s'ob- A nm tient à l'aide des lentilles de substances différentes, dont les courbures sont convenablement combinées. Les contours des objets, vus à travers ces systèmes de prismes ou de lentilles, ne paraissent plus irisés : on dit que ces systèmes réfringents sont achromatiques, el l'on nomme achromatisme la suppression de l'aberration par réfrangibilité.

Fig, 427. C'est Dollond, opticien de Londres, qui montra le premier, en 17957, qu'en juxtaposant deux lentilles, l'une biconvexe, en crown-glass, et l'autre concave-convexe, en flint (fig. 427), on obtenait une lentille sensiblement achromatique,

121. Théorie de l'achromatisme (rayons centraux), — 1, Cas des prixmex, — 1° Lemme préliminaire, — La déviation totale produite sur un rayon simple par deux ou pluseurs prises successifs est la somme algébrique des déviations rartielles, — Les déviations partielles s'ajoutent quand les prismes sont orientés ilans le même sens (lg, 438, 1}, et elles se retranchent quand les prismes sont orientés en sens contraires (1). Dans le premier cas, en effet, la déviation totale D est l'angle extérieur d'un triangle KAA,, qui a pour angles à la base les déviations purbelles d et d,. Dans le deuxième cas, l'angle D est lui-même un des augles à la base, lundis que l'angle extérieur est devenu l’une des déviations purtielles, et l'on a D = d — d,.

2 Formule de la dupermon. — Considérons maintenant un système do doux vrismes accolés en sons contraire, d'angles réfringonts À et À’, et inégalement

rélringents. Si m ét m' sont les deux indices correspondants à un inéme rayon

DISPERSION ET ACHROMATISME. 469

du spectre, lu déviation totale de ce rayon sera, d'aprés la formule des petils prismes, D = Am — 1) — A'(m'—1).

Four un autre rayon, défini par ses indices mi + Am el m + Am, on aura D + AD — À (mi +- Am — 1) — A'(m' + Am — 1).

La variation Lotale de déviation, AD, c'est-à-dire la dispersion, sera donc

AD = Am — A'am'.

Fig, 428,

5"dÉquation et condition d'achromatisme, — Si done on choisit les indices et es angles réfringents des prismes de manière qu'on ait

Aôm = À'am', on aura AD — 0,

c'est-à-dire que La dispersion sera nulle et le prisme composé scra achromatique pour ces deux couleurs. L'équation

(ni Len Le — 0 ‘ou bien -4 — 2" \ am

est appelée équation d'achromatisme. Elle exprime lu condition d'achromatisme des prismes : les angles réfringents des deux prismes accolès en sens inverses doivent être inversement proportionnels aux dispersions des deux rayons.

Le rapport se détermine expérimentalement pour deux substances inégalement réfringentes, à l'aide d'appareils spéciaux appelés dinsporamétres.

Il, Cas des lentilles, — Une lentille convergente accol une lentille divervente forme un système équivalent à celui de deux prismes d'angles opposés, En appélant y les dimmétres, supposés égaux, des deux lentilles, R et ht, les rayons de courbure de l'une, et K', R', ceux de l'autre, on sait que les angles réfringents À et A' des deux prismes équivalents sont déterminés par les fortuules connues

1 1 F 1 ll 1=1(5+x) Ba. À (rt)

On peut, d'autre part, exprimer les courbures des deux lentilles à l'aide des formules connues

1 1 1 1 1 \ Am (+ et . — (9! Fe \:

saûl TR ; T MN REX :

En substituant ces valeurs duns l'équation [1] ci-dessus, elle devient

Telle est l'équation d'achromatisme des lentilles. à am am"

Les quotients ET et nr tilles (pour les deux rayons qu'il s'agit d'achromatiser), on peut dire que deux lentilles forment un système achromalique pour deux couleurs du spectre, quand leurs pouvoirs convergents sont inversement proportionnels & leurs pouvoirs dispersifs.

frmanque, — On voit d'ailleurs que, contrairement à cé que pensait Nowlon, on peut détruire la dispersion sans annuler la réfraction, puisque l'équation d'achromatisme exprime que aD = 0, mais non que D— 0,

Lentilles achromatiques. — Les lentilles achromatiques se forment de deux lentilles de substances inégalement dispersives, L'une À, de flint, est concaveconvexe divergente (fig. 427) ; l'autre B, de erown-glass, est biéonvexe, et l'une de ses faces cofncide exactement avec la face éoncave de la première, Avec les lentilles, comme avec les prismes, il faudrait sept verres pour obtenir un achromatisme parfait; mais deux suffisent en général dans tous les instruments d'optique : on leur donne la courbure nécessaire pour achromatiser les rayons rouge et jaune.

422, Absorption de la lumière par les milieux transparents. — On ne connait pas de substance d'une transparence parfaite. Le verre, l'eau, l'air même, éteignent graduellement la lumière qui les traverse. On observe, en effet, qu'un grand nombre d'étoiles qui ne sont pas visibles, méme par le ciel le plus pur, quand on ést dans les plaines, deviennent visibles sur les imutes "montagnes,

Cette perte graduelle qu'éprouve la Inmière en traversant les milieux 1diaphanes se nomme absorption. Si tous les rayons simples étaient également transmissibles à travers les milieux diaphanes, ceux-ci seraient incolores, Or il n'en est jamais ainsi : les corps diaphanes laissent passer certains rayons lumineux plus facilement que d'autres, Le milieu prend alors la couleur des rayons pour lesquels il est le plus diaphane. C'est pour cette raison que, sous une grande épaisseur, l'air parait bleu; de même, une lame épaisse de verre est verte; le verre coloré en rouge par le protoxyde de cuivre ne laisse passer que les rayons rouges, el absorbe tous les autres, même sous une petite épaisseur,

Pour plusieurs milieux transparents, la coloration varie avec l'épaisseur. Pur exemple, le perchlorure de chrome, qui est vert sous une faible épaisseur. devient rouge foncé sous une épaisseur plus grande. On nomme polyehroiques les substances dont la teinte varie ainsi avec l'épaisseur.

étant appelés pouvoirs dispersifs des len-

425. Raies du spectre. — 1° Définition el produelion. — Quand on produit un spectre solaire très pur (règle de Newton), on voit que ce spectre n'est pas continus est sonné, perpendiendaire

ment à sa longueur, de raies sombres qu'on appelle raies du spectre solaire.

Pour les bien observer, on reçoit un faisceau de lumière solaire dans une chambre obscure, par une fente très étroite, et à la distance de 3 à #4 mètres on regarde cette fente à travers un prisme de flint exempt de stries, en tenant les arêtes parallèles aux hords de là fente + an voit alors un grand nombre de raies sombres, très déliées, parallèles aux arôtes du prisme et très inégalement espaces. On les voit encore mieux en observant à l'aide d'une lunette.

2 Historique el description. — 1 est étonnant que Newton n'ait pas aperçu ces raies: il est probable que la substance de ses prismes n'était pas assez pure. C'est Wollaston qui les signala le premier, en 1802; mais c'est Fraünmhofer qui le premier, en 4815, les étudia avec soin et en donna une description détaillée, avec un dessin précis de 0,594 m de longueur, contenant 554 raies. 11 désignait les plus apparentes par les lettres À, à, B, C, D, E, b,F, G, H; on les appelle ordinairement raies de Fraünhofer. La raie A (fig. 4, pl. F et Il) est à la limite du rouge; B, au milieu du rouge; C, à la limite du rouge et de l'orangé; D, dans le jaune; E, dans le vert; F, dans le bleu; G, dans l'indigo et IH dans le violet. 1 y a encore d’autres raies remarquables, telles que a dans le rouge et b dans le vert. Avec la lumière solaire, ces raies ont des positions fixes dans les différentes régions du spectre, ce qui donne le moyen de mesurer avec précision les indices de réfraction des couleurs correspondantes.

De nombreuses recherches ont été faites depuis Fraünhofer sur le mème sujet, et l'on a publié des dessins plus complets des raies du spectre solaire. On peut citer *

Le dessin de S. Brewster, de 1,727 m de long, contenant 2000 raies.

— Kirchow, — 1:35 m — 3000 raies (et plus). — Angstron, — 2,90 m — -- 1000 — — Thollon, — 15 1 — — 4000 —

424. Spectroscopes. — [. Définition. — Tout appareil qui sert à étudier le spectre est un spectroscope. Le dispositif qui a servi à Fraünhofer a été le premier inodèle et le type de ces instruments. Il était formé : 1° d'une fente pratiquée dans un volet de chambre obscure, par où arrivaient les rayons solaires; 2 d'un prisme, qui décomposait la luraière solaire ; 3° d'une lunette pour observer le spectre. La nécessité d'avoir des rayons incidents à peu près parallèles faisait placer le prisme à une asser grande distance, environ 10 mètres de Ja fente. Ce spectroscone pm

était donc d'un usage peu commode, Le but de la construetion des spectroscopes proprement dits a été d'obtenir les mêmes résultats avec un dispositif plus commode et plus précis.

IL. Description schématique. — Tout speelroscope se compose essentiellement de quatre pièces :

1° Un?système dispersif V, simple où composé, formé d'un où de plusieurs prismes qui sont convenablement disposés pour que leurs effets puissent s'ajouter (fig. 429).

2 Un collimaleur €, pièce destinée à envoyer sur le prisme un faisceau de rayons parallèles, 1l se compose d'une lentille et d'une fente porlées par un même tuyau de lunette, La lente peut être éclairée par la source de lumière quelconque qu'il s'agit d'analyser, Elle est disposée au loyer principal de la lentille, de sorte que le faisceau divergent qu'elle envoie sur celleci en émerge parallèlement à l'axe principal, lequel coïncide avec l'axe géométrique du tube.

3° Une lunette L, dont l'axe oplique est dirigé de manière à recevoir les rayons émergents du prisme. Cette lunette a un faible grossissement et, par suite, un champ étendu, Si le collimateur à été bien réglé, le faisceau blanc qui en sort est parfaitement parallèle; de mème les faisceaux colorés qui émergent du système réfringent sont chacun parallèles à une même direction, quelle que soit la dispersion, Chacun des faisceaux peut donc être reçu successivement dans la lunette, parallèlement à l'axe principal, et venir former uné image colorée au foyer de l'objectif : c'est celte image qu'on examine à l'aide de l'oculaire t,

4 Un micromètre M, C'est une sorte de deuxième collimateur, ayant à son foyer un micromèlre, c'est-à-dire une échelle graduée à divisions très fines et équidistantes, photographiées sur verre. Cet objet, étant bien éclairé, envoie sur la lentille des faisceaux divergents qui en sortent parallèles à l'axe, puis viennent se ré-

Fig. 429.

1. Nous avons vu précédemment que si la lunetle est mise au point sur un quelconque des foyers colorés du prisme, ellc 4 est également six ous Les autres (390, 2%), pourven qu'on soit placé au minimum le Aésralon:

fléchir en F, sur la face d'émergence du prisme, et entrent dans la lunette parallèlement à son axé optique. On voit donc à la fois, dans une mème direction LR, l'image du spectre et l'image de l'échelle divisée : on s'arrange de manière que celle-ci vienne se projelér un peu au-dessus de celle-là.

425. Spectroscope ordinaire. — Les quatre pièces de l'instrument (fig. 450) sont montées sur un pied commun, et les axes

Fig. 430.

des trois tubes convergent vers les faces du prisme de flint P, La lunette À peut seule tourner autour du prisme. On la fixe par une vis de pression x dans la position qu'on veut lui donner, Le bouton m sert à mettre au point, c'est-à-dire à faire avancer on reculer l'oculaire, jusqu'à ce qu'on voie nettement l'image du spectres; enfin le bouton s donne le moyen d'incliner plus ou moins la lunette, La lumière qu'il s'agit d'analyser est en G. Elle est placée devant la fente du collimateur, lequel est porté par le tube B.

Le mierométre, fixé dans le tube C, est édare par une

hongie F.

La fente st verticale et étroite : on l'ouvre plus ou moins en faisant marcher à l'aide d'une vis de pression » la pièce à, qui est mobile (fig, 451). On peut

observer simultanément deux

spectres en plaçant à la par-

lie supérieure de la fente un

pelil prisme à À réflexion to-

tale, qui renvoie dans l'axe

du collimateur les rayons ve-

nus de la flamme auxiliaire.

4%. Spectroscopes à vision directe. — Ce sont des appareils où la lunette, au lien d'être plus où

Pig, 451. moins inclinée sur la direction du collimateur, se trouve exactement

sur son prolongement : il en résulte que lu spectroscope cormplet à l'air d'une simple lunette, L Spectroxcope d'Amuci. — A est fondé sur le principe inverse de l'achromatisme, à savoir qu'on peut annuler In déviation sans détruire là dixpersion. Aiei employait un prisme multiple, composé d'un prisme en flint, placé entre deux prises en crown. Hoffmann a construit un prisme multiple formé de cinq prismes (fig. 482) : F et F' sont en int; C, C' C!' sont en crown,

Fig. 452.

1, Speetroscope de Thollon, — La solution de Thollon est fondée sur un tout autre principe, Son speotroscope à vision duwrecle est constitué par une comhinaison de prismes qui, lout en faisant subir au rayon incident une dispersion progressive, le raménent dans sa direction d'incidence, C'est un instrument d'une précision et d'une puissance Incomparables; aussi il peut donner un spectre solaire de 185%, qui à une longueur apparente de 15 mdtres et où l'on voil nettement plus de 4000 rarex obscures.

Dans l'intervalle de la double raie D, on on voit disténclement 12 autres, dont 3 sont métalliques et 9 produites pur notre atmosphère,

Enfin Thotlon, par le déplacement des raies métalliques, a pu non seulement constater le mouvement de rotation du soleil, mails encore le mesurer avec une vortrine précision,

#27. Applications du spectroscope. — Analyse spectrale, — A l'aide de ce précieux instrument, plusieurs physiciens, après Fraünhofer, ont poursuivi l'étude du spectre pour lontes les sourres de lnmière connues, naturelles au artificielles,

1° Spectres continus. — Si l'on emploie un spectroscope à fente large pour regarder la lumière du jour, ou bien un spectroscope à fente étroite pour observer des liquides où des solides incandescents, où aura un spectre continu, c'est-à-dire sans raies sombres.

2% Spectres des vapeurs mélalliques, — Frañnholer, en 181%, avait déjà remarqué que les spectres des étincelles électriques étaient sillonnés de raies brillantes.

Plusieurs observateurs, et entre autres Fox Talbot (1826), remarquérent que les raies brillantes sont caractéristiques des mélaux.

Enfin, en 1860, MM. Kirehhoff et Bunsen fondérent la méthode d'analyse spectroscopique où analyse spectrale. Elle consiste à observer au speetroscope la flamme d'un bec Bunsen, trés pile par elle-même, qui s'illumine et se colore lorsqu'on y introduit un sel métallique. On constate alors dans le spectre correspondant la présence d'un nombre plus ou moins grand de raies colorées brillantes, loujours situées à la inème place et caractéristiques du métal introduit.

Les sels métalliques les plus propres à ces expériences sont les sels facilement volatilisables, tels que les chlorures. Quand on n'a pas de chlorure sous la main, on plonge la lame métallique dans de l'acide chlorhydrique ; le chlorure se forme à sa surface et on met alors la lame dans la flamme. Quelquefois, au lieu d'un bec Bunsen, on emploie les décharges électriques à travers les métaux; quelquefois aussi on fait passer la décharge entre un métal et un liquide.

428. Découvertes principales de l'analyse speotrale. — La planche coloriée montre les spectres de plusieurs métaux. La figure 1 représente le spectre solaire, qui sert de repère pour placer les raies métalliques.

La figure 2? donne le spectre du sodium. Ce spectre ne contient ni rouge, ni orangé, ni vert, ni bleu, ni violet; et il est caractérisé par une double raie jaune très brillante, qui tient exactement la place de la raie D (de Fraünhofer). Le sodium est de tous les métaux celui qui possède la plus grande sensibilité spectrale. En effet, on a constaté que LE gramme de soude suffit pour faire apparaitre la raie jaune du sodium. Aussi est-il difficile d'éviter cette raie. Un peu de poussière soulevée dans un appartement la fait naître, ce qui montre combien le sodium est abondamment répandu dans la nature.

La figure 3 est le spectre du potassium. Il est caractérisé par deux raies brillantes, l’une dans l'ertréme rouge, et correspondant à la raie de Fraünhofer l'autre dans l'extrême violet.

Le spectre 4 est celui du lithium : deux raies principales, l'une jaune d'un faible éclat, l'autre rouge et brillante.

Le calcium (5) donne une raie verte, très vive, une raie vrangée eL une re bleue.

Le strontium {6j donne huit raies, six rouges. une orangee, wne bleue.

Le baryum (7) donne deux raies principales vertes et d'autres dans le jaune et le bleu.

Le eæsium et le rubidium sont des métaux relalivement nouveaux, verts par Kirchhoff et Bunsen au moyen de l'analyse spectrale, Le premier se distingue par deux raics bleues, le second par deux raies rouges très éclatantes, et par deux raies violettes moins intenses, Un troisième métal, le Chaïllium, à été trouvé à l'aide de la même méthode par M. Crookes en Angleterre, et en méme temps par Lamy en France, Le thallium est caractérisé par une raie vérle unique.

L'indium, caractérisé par une raie imdigo, a été découvert récemment. Enfin, on 1876, M. Lecoq de Boisbaudran a découvert le gallium, métal qui se distingue par deux raies violettes.

Nemanques. — 1° L'analyse spectrale s'applique très bien à tous les métaux alcalins, Pour les métaux des autres sections, les expériences deviennent plus diMciles, Ces métaux ne se vaporisant qu'à des températures très élevées, il faut avoir recours à une source de chaleur plus intense que celle qu'on obtient avec la lampe de Bunsen. C'est de l'étincelle électrique ou de l'arc voltaïique qu'on fait alors usage. On obtient aimsi des spectres parfaitement déterminés ; inais ici la méthode devient complexe par le grand nombre de raies brillantes qu'on obtient. On conçoit que celte multiplicité de raies permette difficilement de distinguer entre eux certains métaux.

? Le spectre des métaux dépend de leur température; il n'est done pas le méme, suivant la manière dont on Le produit. Ainsi, à une certaine température le sodium ne donne que la raie D; à une plus haute température, quelques raies s'ajoutent à la raie D,

3° La planche coloriée I montre les spectres des principaux métalloies.

129. Résumé de spectroscopie — Speetres de divers ordres. — 1. Spectres des

jas. ls ont dé découverts par Plücker en 1856. Sa méthode consisté dans l'emploi de petits tubes capillaires renflés à leurs extrémités et pouvant être

aversés par uno déchar ctrique. On a un trait de feu plus où moins eolequel donne un spectre (fig. 455). Ce spectre peut être de deux espèces

cire de premier ordre ou cannelé, observé dans l'azote; 2 Spectre de deuriéme ordre, à raies brillantes, observé dans l'hydrogène.

Le premier peut devenir spectre du deuxième ordre, suivant la nature de la décharge : par exemple, dans l'azote, lorsqu'on fait passer la décharge à travers une bouteille de Leyde, on ablient un spectre de deuxième ordre,

Ces spectres dépendent encore de la pression : ainsi M. Plücker n'avait constaté qu'une raie brillante pour l'hydrogène, et M, Vüluer en a constaté quatre,

H. Spectres électriques. — Ces spectres dépendent de la nature des électrodes, de celle des milieux et de celle de la décharge. 11 y a quatre modes de décharge À l'étincelle, l'aigrette, la lueur et La décharge obscure.

L'étincelle donne des spectres du deuxième ordre; l'aigretie el la lueur, des spectres du premier ordre.

I. Spectres d'absorplion., — Quand on fail passer la lumière à travers des verres colorés avant de la décomposer par le prisme, elle donne des spectres brillunts, mais sillonnés de bandes obscures : ce sont des spectres d'absorption. Le verre le plus curieux à ce point de vue est le verre de cobalt.

On peut aussi produire l'absorption à l'aide des liquides colorés. Ainsi les dissolutions de sel de didyme donnent un spectre sillonné de plusieurs raies noires.

Un autre spectre d'absorption très curieux ost celui que fournissent les gas colorës, notamment les vapeurs nitreuxes (ou acide hypoasotique) bien sèches. On voit un spectre qui se remplit de cannelures ; elles commencent dans le violet et finissent par s'étendre jusqu'au rouge.

IV. Raies telluriques. — Brewster, en 1835, avait déjà remarqué que le spectre solaire n'est pas le même à toutes les heures du jour. Ainsi, vers le soir, et surtout par un ciel brumeux, on n'observe pas les mêmes bandes que vers midi et par un ciel clair, Il en conclut l'existence de bandes spéciales d'absorption dues à l'atmosphère terrestre. Ce sont les raies telluriques.

Expériences de M. Janssen. — M. Janssen reprit ces expériences (1862) avec un spectroscope puissant qui lui permit de résoudre en raies très fines les bandes observées par Brewster, Il obtint jusqu'à 3000 raies, Il fit une expérience directe en regardant le spectre solaire à Lravers un tube de vapeur d'eau de 57 mètres, Î a remarqué ainsi que la vapeur d'eau, vue sous une grande épaisseur, paraît orangée, comme le soleil couchant.

V. Spectres intervertis. — Fraünhofer, en 1815, avait déjà remarqué que la raie brillante de l'alcool salé coïncide exactement avec la raie noire D du spectre solaire. Foucault, en 1849, avait vu la raie noire en D au-dessus du jaune en siperposint un spectre solaire au spectre électrique, mais il n'avait tiré aucune conséquence de sa remarque.

M. Kirchhoff à fait la même observation et il l'a généralisée, I a lait passer un spectre solaire à travers la vapeur de sodium, et il a vu la raie noire D. Or la raie de la vapeur de sodium est ordinairement brillante : quand elle est noire, on dit qu'elle est énfervertie, IL a fait de même pour la raie rouge du lithium, Toutes les fois qu'on regarde un spectre solaire continu à travers une vapeur qui donnerait seule dés raies brillantes, ces mêmes raies apparaissent sombres. On dit alors que le spectre de la vapeur est in{ervertr.

Si l'on regarde un fil de platine incandescent avec le spectroscope, on aura un spectre continu, Si entre le AI continu el le spectre on interpose la flamme de l'alcool salé, on verra une raie noire D à In place même où l'on verrait une raie

aune,

Conclusion, — Les raies sombres des spectres d'absorphon sont dues à l'absorption de certaines radiations lumineuses par les vapeurs métalliques qui, si elles étaient plus chaudes, émettrnient ces mêmes radiations, sous la forme de raies brillantes.

VI. Constitution des astres. — 11 résulle de ces falls un nouveau genre d'études : c'est celle de la constitution des astres. Dans le spectre solaire, il ÿ à une raie noire en D ; c'est que l'almosphère solaire contient du sodium: de

LrE OPTIQUE.

même les raies qui correspondent aux métaux connus indiquent Is présences de ces métaux dans l'atmosphère solaire, Ainsi, un grand nombre de raies brillantes du fer coïncident exactement avec des raies sombres du spectre solaire : done il ya du fer en vapeurs dns le Soleil. Les métaux dont ln présence dans le Soleil paraît certaine, sont le fer, le calcium, le magnésium, le sodium, le chrome, le nickel, le manganèse et l'hydrogène, et probablement le baryum, le cadmium et le aime.

La Lune donne le méme spectre que le Soleil : cela prouve qu'elle n'étmet que de La lumière réfléchie, en est de même des planètes, à quelques raies près, produites par leurs atmosphères,

Les étoiles donnent des raies cnractéristiques, un général noires, rarement brillantes, Elles sont done lumineuses par elles-mêmes, conume le Soleil.

Les nébuleuses donnent des spectres à raies brillantes, comme les gaz 0 un est de même dés comèles,