DOUBLE RÉFRACTION. —— INTERFÉRENCES. — POLARISATION

DOUBLE RÉPRACTION.

473. Définitions. — Préliminaires. — On a déjà vu (376) que la double réfraction est la propriété que possèdent un grand nombre de cristaux, dits biréfringents, de donner deux rayons réfractés pour un seul rayon incident; d'où il résulte que, lorsqu'on regarde un objet à traversun cristal biréfringent, on en voit une double image (fig. 486).

Cette propriété s'observe, à des degrés inégaux, dans tous les cristaux qui n'appartiennent point au système cubique. Au contraire, tous les corps cris tallisés dans ce dernier système, et toutes les substances amorphes, comme le verre, ne possèdent pas la double réfraction. Cependant ils peuvent l'acquérir accidentellement, soit par la {rempe, soit par une compression dissymélriaue .

Les liquides et les gaz ne sont jamais biréfringents.

De toutes les substances, celle qui présente le phénomène de \a double rètraction de la manière la plus apparente est le spath d'Islande (Mg. A8).

#74. Loi de Brewster. — Cristaux à un axe. — Dans un eristal hiréfringent, il Ya toujours wne où deur directions enivant lesquelles on n'obsérve que la réfrac-

tion simple, c'est-à-dire suivant lesquelles on ne voit qu'une seule image des uhjete, Ces directions s'appellent axes opliques du cristal.

On nomme cristaux à un axe Ceux qui ne présentent qu'une seule direction suivant laquelle la lumière ne se bifurque pas, él crixtaur à deux axés ceux qui en présentent deux.

Les cristaux à un axe, dont l'emploi est le plus fréquent en optique, sont le spath d'Islande, le quartz et la lourmaline,

Lé spath a la forme d'un rhomboëdre dont les faces sont inclindes de 105 (fig. 487). Les faces, au nombre de six,

Fig. 487. sont des rhombes qui se réunissent, rois par trois, par leurs angles obtus, aux ex»

trémilés d'une droite ab qui est l'axe de cristallisation.

La figure 488 montre un échantillon de quartz ou eristal dé roche, cristallisé

Fig. 488.

f, Le quarts où ertslal de roche est de l'acide scique {on silice) parfaite

ment pur ot cristallisé,

DOUBLÉ RÉFRACTION. 597 dans lé systhne rhomboëdrique, sous la forme d'un prisme hexagonal à six

pans, surmonté de deux pyramides hexagonnles. La ligne qui joint les deux souimets des pyramides extrêmes est l'ure de cristallisation.

Fig. 489, Fig. 400.

Drewsler à constaté celle loi générale : Dans les cristaux à un axe, l'axr optique coincide toujours avec l'are de cristallisation.

On nomme section principale d'un e enistal à un axe lout plon perpendi- Es culaire à une face naturelle ou arti- ae ficielle du cristal, qui passe par l'axe dede

uptique du eristal où lui est simple- * ment parallèle. La figure 489 monre AL!

l'axe optique AA’ d'un spath, el plu- Je sieurs sections principales, Lelle que 1 ABA' D. /

Tout rayon lumineux Lombant sur / le cristal, dans l'une quelconque de ses sections, se bifurque en deux rayons réfractés (Mg. 491). Au contraire, Lout rayon lumineux qui tomberalt normalement sur une face ortiticiellé, telle que ABC (fig. 4901, taillée perpendieulairement à l'axe optique NI, ne s0 bifurquerait pas en se réfimctant, car il serait parallèle à l'axe optique du cristal. f

475. Rayon ordinaire et rayon ex- / traordinaire. — Des deux rayons réfractés éuxquels donnent naissance les eristoux à un ave, l'un suit Lon- ras jours les lols de la réfraction simple, Fig. 4, mais l'œutre n'est généralement pas soumis” & «és lois, Le premier de ces rayons est dit rayon ordinaire, et l'autre royen extraordinaire. Les images qui leur correspondent se désignent clles-méhes sous les noms d'image ordinaire el d'image esfraordinaire.

On peut metire ce fait en évidenre dé deux maniéres

1° On fait amber wa rayon lomineuz sur un rhombobdre de spall, €k ù en

sort deux, qui vont marquer leurs traces en E et en Q sur nn écran (fig. 4), Quand on fait tourner le spalh autour du rayon incident, l'un des rayons émergents reste immobile : c'est le rayon ordinaire; l'autre tourne en même temps que le cristal autour du premier rayon : c'est le rayon extraordinaire.

Supposons qu'à un instant donné les deux images se projettent sur ane même ligne verticale (fig, 491) : si l'ou projette alors la face du rhomboëdre, on voit que la petite di do ce rhombe (ou lasange) est aussi verticale, Et si nous tournons los de manière à amener les deux images sur une même Jigne horizontale, nous retrouvons encore la polite diagonale en coïncidénce avec la ligne des images, "2

SL she pla gnd] la ligne Je Jar, OÙ RES El ten tèle à la petite dingonale des faces traversées par la lumière, Ce plan qui par les deux petites diagonales des deux faces é ar où inent ln section principale du rhomboèdre, 1 mérite done d'être puisqu'il contient toujours les deux rayons,

476, Cristaux positifs et cristaux négatifs. — Le rayon ordinaire et le rayon

extraordinaire ont des indices différents : dans certains cristaux, c'est l'indice du rayon ordinaire qui est le plus grand; dans d'autres, c'est l'indice du payon extraordinan sr ne a notimé les premiers crixtaux négatifs, et les derniers LE * Le spath d'Islande, la tourmaline, le saphir, le rubis, l'émeraude, le mics, le prussiate de potasse, le phosphate de chaux, sont négatifs ; le quartz, le ircon, la glace, l'npophyllite à un seul nxe, sont positifs. La classe des cristaux négafs est beaucoup plus nombreuse que celle des cristaux positifs.

477. Lois de la double réfraction dans les cristaux À un axe. — Le pihénornène de ln double réfraction dans les cristaux à un axe est soumis qux lois suivantes :

1°" Le rayon ordinaire, quel que soil son plan d'incidence, suit toujours les deux lois générales de la réfraction simple.

% Dans toute section perpendiculaire à l'axe, le rayon extraordinaire suit aussi ces deux lois comme le rayon ordinaire, mais avec un indice de réfraction différent de l'indice ordinaire : d'où la distinction d'un indice ordinanre et d'un indice extraordinaire pour les cristaux biréfringents,

% Dans toute section principale, le rayon extraordinaire ne suit pas la seconde loi de Descartes : lex plans d'incidence et de réfraction cnincident, mais Le rapport des sinus des angles d'incidence et de réfraction n'est pas conalant,

478. Construction des rayons réfractés : Règle d'Huygens', — On doit à Huygens une construction géométrique, dite règle d'Huygenx, qui permet d'obtenir graphiquement les deux rayons réfractés, au moyen du rayon incident, dans loutés sos positions par rapport à l'axe, £

1° Cas de la réfraction simple. — Soit MM la surface réfringente, SI le rayon incident, IN la normale (fig. 492). Du pont I comme centre, déerivons deux

sphères concentriques, l'une de rayon égal à l'unité, l'autre à L (Ces deux

sphères sont coupées par le plan de Ju figure suivant deux cercles concentriques A ot B.) Prolongeons le rayon incident jusqu'à sa rencontre en À avec la sphère de rayon 1, et menons on À le point langent à la sphère [ou plan tangent est coupé sutvant la ligne AT, langente en À nu cercle correspondant}, Da point T,

menons un plan tangent à la sphère de rayon : (il est coupé par le plan de ln

1. Nous la donnons telle qu'elle à été simplifiée par le physicien: français Billet.