Malus était professeur à l'École polytéchnique de Paris
ÿ42 OPTIQUE.
L'angle de polarisation est l'angle d'incidence pour lequel le rayon réfléchi est perpendiculaire au rayon réfracté.
Ainsi, lorsqu'un rayon lumineux SI (fig. 506) tombe sur une glace de verre sous l'angle de polarisation (5° #5), il se partage en deux rayons, l'un DR qui est réfléchi dans l'air sous un angle de réflexion égal à l'angle d'incidence, et l'autre Dr qui est réfracté dans le verre, perpendiculairement au rayon HI,
Hi. Polarisation par réfraction simple, — Dans la réfraction siaple, le rayon réfructé se trouve également polarisé, mais dans un plan perpendiculaire su plan d'incidence. Donc les deux rayons, réfléchi el réfracté, qui correspondent au rayon incident unique, sont polarisés dans des plans roc
IV. Conclusion. — Ainsi toutes (ou presque toules) les modifications que subit la lumière naturelle (réflexion, réfraction simple el double réfraction), la polsvisent plus ou moins complètement, El comme, à la surface de la terre, on reçoit bien peu de lumière qui n'ait plus où moins subi l'une de ces modifienlions, il en résulte qu'il est difficile non pas d'avoir de Lx lumière palarisée, mais d'avoir de la lumière qui ne soil pos polarisée partiellement.
Lumière naturelle, — 11 résulte en outre de ces divers procédés de polarission qu'on peut considérer un faisceau de lumière naturelle comme formé de deux faisceaux d'égale intensité, polarisés à angle droit.
192. Interférence des rayons polarisés. — Après la découverte de la polartsation, Arago ct Fresnel cherchèrent si les rayons polarisés présentaient entre eux les imémes phénomènes d'interférence que les rayons non polarisés. Leurs expériences les conduisirent aux deux lois suivantes :
Le Lor, — Deux rayons polarises danx le même plan interfèrent entre eux absolument comme deux rayous naturels.
# Loi, — Deux rayons polarisés dans dens plans perpendieulaires n'interferenut pas dans le cus où interféreraient deux rayons naturels *,
195. Appareils de polarisation, — Toutes les expériences de polarisation s'effectuent aisément à l'aide d'instruments spéciaux, dits appareils de polarimlion. Ces appareils, quoique très différents de forme, se réduisent tous à deux vryanes essentiels ;
1° Le polariseur, pitec qui reçoit la lumière incidente naturelle, et qui ls polarise par l'un des procédés ci-dessus étudiés ;
2 Le polariscope où analyseur, pièce qui reçoit la lumière polarisée et qui sert à l'analyser, c'est-h-dire à reconnaitre si elle est polarisée et à en délerminer le plan de polarisation.
La pièce qui sert d'analyseur peut d'ailleurs être la méme que celle qui sert de polariseur, Ge sera tantôt une glace noire où un nicol, si l'on veut m'avoir qu'une seule image; tantôt un rhomboëdre de spath, si l'on veut avoir deux images.
Entre le polariseur et l'anulyseur se plicent les substances que l'on veut observer dans la lumière polarisée. Cette observation peut se faire de deux manières : tantôt on rend les rayons parallèles, tantôl on les fait convergerà l'aide d'une lentille, Dans le premier cas, on dit qu'on observe dans ln lumière polarisée parallèle, et dans le deuxième cas on observe dans la lumière polart sée ronvergenle .
Les appareils de polarisation les plus connus sont :
1° L'appareil primitif de Malus, perfectionné par lot, qu'on appelle quelquefais le polariscope de Biot,
2! L'appareil de Norremberg.
3 Les divers saccharimètres, dont le type est le saccharimètre de Biot.
1. On déduit de ces lois l'explication des brillants phénomènes de coloration dans les lunes minces qui constituent la polarisation chromatique dite.
434 Appareil de Norremberg. — Norremberg à translormé l'appareil purimilif et incommode de Biol en un appurcil simple et peu dispendieux.
Deseriplion, — 11 se compose de deux colonnes de cuivre 4 et d (lg. #07), qui soutiennent ne glace non élumée n, mobile antour d'un 1xe horizontol. Un petit cercle gradué € indique l'angle de cette glace avec ln verticale, Entre les pieds des deux colonnes est une glace élamée p, fixe et horizontale. À leur extrémité supérieure, ces mêmes colonnes supportent un Himbe gradué, dans lequel peut tourner un disque ».
Celui-ci, au centre duquel est une ouverture quadrangulaire, porte une glace de verre noir mi, faisant avec lu verticale un angle égal à l'angle de polarisation.
Eafin, un disque annulaire graduë k peut se fixer, par une vis de pression, à différentes hauleurs sur les colonnes, Un deuième anneau #, soutenu par le premier, peut prendre autour d'un axe horiontal différentes inclinaisons, el porte un diaphragme €, percé à son centre d'une ouverture cireulaire.
Fonctionnement. — La glace n faisant avec la verticale un angle de 55725, c'est-à-dire égal à l'an- «lg de polarisation du verre, les rayons Sa qui rencontrent celte glace sous col angle se polartsent en se réfléchissant duns la direction np, vers la glace p, qui les renvoie dans la direction pur, Après avoir traversé la glace n, le faisceau polarisé tombe sur la glacé noire m sous un angle de 55° 2%", puisque cette glace fait précisément le mème angle avec la verticale, Or, si l'on fait tourner horizontalement le disque 6 auquel est fixée la Fig. 07, ginéu m, celle-ci se déplace en conservant loujours la méme inclinaison et l'on remarque deux positions où colle ne réfléchit pas le faisceau incident #r : c'est lorsque le plun d'incidence, sur celle glace, est perpendiculaire au plan d'incidence Snp sur la glace n. Telle est la position représentée dans le dessin. Dans toute autre position, le faisceau polarisé est Loujours réfléchi par la glace m en quantité variable, et le maximum de lumière réfléchie a lieu lorsque les plans d'incidence, sur les glaces om et n, sont parallèles entre eux Si la glace m lit avec la verticale un angle plus grand ou plus petit que 33%, le faisceau polarisé esl loujours réfléchi duns toutes les positions du plan d'incidence.
POLARISATION NOTATOINE.
45, Rotation du plan de polarisation. — Définition du phénoméne. — qu'un rayon polarisé traverse une plaque de quart taillée perpendiculairement à l'axe de cristallisation, ce rayon est encore polarisé à l'émergence, mais mom plus dans le môme plan de polarisation qu'avant son passage dans le quarts. Avec certains échantillons, lo nouveau plan esi tourné à gauche de l'ancien; avec d'autres, il l'est à droite, C'est à ce phénomène qu'on à donné le nom de polarisation rotatoire. Biot en a trouvé les lois.
Lois, — 1* La rotation du plan de polarisation n'est pas la même pour le diverses couleurs simples; elle est d'autant plus grande que ces couleurs sont
plus réfrangibles.
2 Pour une même couleur simple et pour des plaques d'un mème cristal, la rotation est proportionnelle à l'épaisseur.
5* Dans la rotation de droite à gawche ou de gauche à droite, la même épaisseur imprime sensiblement la même rotation.
496. Coloration produite par la polarisation rotatoire. gg pe +
Fig. 508.
avec un prisme biréfringent" une lnme de quartz de quelques millimètres d'épaisseur, taillée perpendiculaire ment à l'axe, et traversée par un faisceau de lumière riste, on observe deux images vivement colorées : teintes sont complémentaires, car, en se recouvrant leurs bords, elles donnent du blanc (fig. 609). Et si tourne alors le prisme, les deux images changent de teinte el prennent successivement toutes les couleurs du spectre, lout en continuant à être complémentaires.
Ces phénomènes de coloration s'observent très bien avec l'appareil de Norremberg (fig. 508). Pour cela on plaée sur l'écran e une plaque de quartz s, taillée perpendieulairement à l'axe et fixée dans un disque de liège; puis, la glace n étant inclinée de manière à faire passer duns le quarte un faisceau polurisé, on regarde au travers d'un prisme biréfringent y, et, en faisant tourner le tube dans loquel est ce prisme, on observe les images com plémentaires dont nous avons parlé ci-dessus (fly. 508).
Ce phénomène est une conséquence de la première loi. En effet, Biot reconnu que le quarts fait tourner le plan de polarisation du rayon
Fig. 509.
rouge de près de 1730, celui du ravon violet de 45, et ceux des autres rayons d'angles intermédiaires; par suite, lorsque la lumibre polarisée qui à traversé la plaque de quartz émerge, les diverses cottleurs simples qu'elle renferme sont polarisées dans des plans différents, lur conséquent, lorsque le faisceau ainsi transmis par le quartx est reçu à travers un prisme biréfringent qui le décompose en deux autres polarisés à angle droit, les diverses couleurs simples se partagent inégalement entreles
deux images, ordinaire el extraordinaire, fournies par le prisme ; d'où it résulte que ces images sont nécessairement complémentaires, les couleurs qui manquent à l'une se retrouvant dans l'autre.
497. Pouvoir rotatoire des Uquides. — Expériences de Biot, — Jusqu'en 1815
1. Le prisme biréfringent (Mg. 508) est un polariscope où analyseur très erm-
ployé,
POLARISATION HOTATUIRE. 54
on ne connaissait que le pouvoir rotaloire du quartz. À cette époque, Biot retrouva celle propridté dans un grand nombre de liquides, tels que l'eau sucrée, la solution d'acide tartrique, l'essence de tévébenthine, ete. TE opérait avec de la lumière simple, cor avec de la lumière blanche on aurpit eu des
de coloration mois faciles à apprécier que l'extinction. I trouva d'abord que, parmi les liquides où les dissolutions qui jouissent du pouvoir rotatoire, les uns font Lourner à droite le plan de polarisation, comme le quartz droit, et les nuütres le lont tourner à gauche, comme le quarts gauche. nomma les premières substances dextrogyres : telles sont le sucre de ennne (en dissolution dans l'enu), l'essence de citron, là teinture de camphre (dissolution alcoolique de cnmplue), la dextrine, l'acide tartrique; 1 nomma les autres substances lévogyres : Lelles sont l'exence de térébenthine, l'essence de laurier, la gomme arabique.
Il trouva en outre que la rotation produite par les liquides est beaucoup moindre que celle du quarts, à épaisseur égale, Ainsi, le sirop de sucre de canne concentré, qui est une des substances les plus actives, fait tourner trenle-sir fois moins que le quartz.
Il trouva enfin que la rotation du plan de polarisation peut faire connaitre, dans une dissolution, des altérations ou des changements dé constitution que l'analyse chimique serait impuissaute À révéler. Par exemple, le sucre de raisin fait tourner à gauche le plan de polarisation, tandis que le sucre de canne, toutes choses égales d'ailleurs, le fait tourner à droite, et cependant les deux substances sont identiques au point de vue dé ln composition chi-
mique.
5 Loi dé Biol. — Pouvoir rolaloire moléculaire, — La rotation imprinée au plan dé polarisation por une mène substance en dissolution dépend, — loutes choses égales d'ailleurs, — du degré de concentration de cette dissolution, ainsi que de l'épuisseur de la couche liquide traversée par la lumière. Biot à déterminé la Joi de ces variations,
La rotation du plan de polarisation produile par une solution active est
rlionnelle au poids de la substance dissoute dans l'unité de volume du liquide neutre et à la longueur du tube dans lequel on l'observe.
Par exemple, l'expérience prouve que, en opérant sur du sucre soc, il faut en dissoudre 16,51 dans0,1t litre d'eau et observer la dissolution dans un tube de 20 centimètres pour obtenir la même rotation qu'avec une plaque de quartz de 1 millimétre d'épaisseur.
Soit done Ÿ le volume d'une solution contenant un poids P de la substance
ù active, Le poids dissous dans l'unité de volume sera : ist l'on observe eelle dlissolution dans un tube de longueur L, la rotation »« imprimée au plan de polari- »
salion sera, d'aprés In loi de Biot, proportionnelle à “4 L. En désignant par ç un
coefficient qui est conslaut pour ne méme substance dissoute, mais qui est variable d'une sibstince à l'autre, on aura pour expression algébrique de la loi de Biot
PL
