ABSORPTION DES RADIATIONS

malyse extrêmement sensible pour reconnaître la présence de tel tel corps dans un mélange. Rappelons, en outre, que ce proléd'analyse, dite spectrale, a conduit à la découverte d'un certain mbre de corps simples nouveaux.

Eq ce qui concerne la technique de l'analyse spectrale, nous iverrons aux ouvrages de Physique générale et aux traités spéux de spectroscopie.

309. Absorption des radiations. — Lorsque des radiations versent ua corps, elles sont en général absorbées en proporn plus ou moins considérable suivant leur degré de réfrangibiî et suivant la nature du corps.

)ans cette absorption, il doit y avoir communication desmouvents vibratoires éthérés, qui constituent les radiations, aux molées pondérables ou matérielles du corps absorbant. La force vive n mouvement ne peut, en effet, être annulée ou simplement oindrie que par communication d'une partie de ce mouvement à utres corps; la communication se fait ici des molécules éthérées t molécules matérielles dont les mouvements ne donnent pas ssance à des sensations lumineuses, ce qui entraîne une diminu- D d'intensité dans la partie correspondante du faisceau transmis. Toutes choses égales d'ailleurs, l'absorption est d'autant plus inde, pour une môme radiation, que l'épaisseur du corps traversé plus considérable. Si l'on appelle lo l'intensité de la radiation lidente, I l'intensité de la radiation émergente et a l'épaisseur du ps traversé, l'expérience montre que l'on a :

mule dans laquelle e est le nombre 2.1828. . . base deslogaimes népériens et k une constante spécifique du corps, laquelle, raison de sa signification physique facile à trouver, a reçu le m de coefficient d'absorption.

La traduction en langage ordinaire de cette formule algébrique la suivante :

j'intensité de la radiation émergente décroît en progression (métrique lorsque l'épaisseur du corps traversé croît en progrès- D arithmétique.

Suivant que les diverses radiations lumineuses sont absorbées proportions égales ou inégales, la couleur du faisceau transmis

sera évidemment identique à celle du faisceau incident ou diffé rente de celle-ci ; il résulte de là que la couleur d'un corps, vu pat transmission, est réglée par l'absorption que ce corps exerce sur lei diverses radiations de réfrangibilité différente, la couleur résultan*, toujours de la superposition des diverses radiations simples no absorbées.

La couleur des corps, vus par réflexion, reconnaît d'ailleurs la même origine. En effet, une partie au moins de la lumière qui es réfléchie par un corps, même lorsqu'il est opaque, ne change d direction qu'après avoir pénétré dans ce corps jusqu'à une certaiDi profondeur d'ailleurs très faible. Si le corps est rugueux, avant d. pouvoir se propager de nouveau en ligne droite dans le miliei ambiant, la lumière subira un nombre plus ou moins considérabl de semblables réflexions sur les aspérités du corps et pénétrer chaque fois jusqu'à une certaine profondeur. Chaque réflexio s'accompagnera donc d'une faible absorption, et les radiations dé nitiveraent réfléchies seront dans le môme état que si elles avaie traversé une épaisseur totale du corps égale à la somme des faible épaisseurs traversées à chaque réflexion successive.

Le nombre de ces réflexions est d'ailleurs évidemment d'auta plus faible que la surface des corps est plus exactement polie l'état de la surface d'un corps doit donc influer sur la constitution c la lumière réfléchie et par suite sur la couleur de ce corps. L'exp ' rience montre en effet que la constitution de la lumière inciden est d'autant moins modifiée, par la réflexion sur un corps color que le degré de poli de sa surface est plus parfait.

Nous dirons, dans le chapitre suivant, comment ces phéo mènes d'absorption ont été utilisés pour doser la matière gras du lait et l'hémoglobine contenue dans le sang.

310. Relation entre l'absorption et l'émission. Origin des raies de Fraunhofer. — Il existe une relation remarquai entre la nature des radiations absorbées par un corps et celles q ce corps peut émettre. Celte relation peut être énoncée ainsi: Tout corps a la propriété d'absorber les radiations de mô réfrangibilité que celles qu'il peut émettre.

La démonstration expérimentale de cette relation résulte l'expérience classique du renversement des raies du sodium. C'est sur cette égalité des pouvoirs émissif et absorbant d

SPECTROSGOPE.

ôme corps que Kirchoff a basé l'explication de l'origine des raies de raunhofer, en admettant que le soleil est constitué par un noyau Qcandescent, ia photosphère, à l'état de fusion ignée et par une nveloppe gazeuse, formée de vapeurs métalliques. Cette explicaon admise, la comparaison des positions des raies sombres du pectre solaire a\ec celles des raies brillantes des diverses vapeurs étalliques a démontré la présence, dans le soleil, du sodium, du er, du cuivre, etc.

Il importe d'ajouter toutefois qu'un certain nombre de raies ombres du spectre solaire, dites raies telluriques, sont dues à absorption par notre atmosphère des radiations émises parle soleil. 311. Spectres d'absorption. Spectroscope. — On appelle pectres d'absorption les spectres obtenus par la dispersion, à traers un prisme, d'un faisceau de lumière blanche qui a traversé ne épaisseur convenable d'un corps absorbant et qui était primitiement constitué par l'ensemble de toutes les radiations lumineues simples.

Les spectres d'absorption sont caractéristiques des substances aversées par la lumière, comme les spectres d'émission sont aracléristiques des corps qui les émettent. Leur étude est d'ailleurs un grand intérêt pour le médecin surtout à cause des résultats u'elle fournit, soit pour caractériser le sang dans les recherches e médecine légale, soit pour doser l'hémoglobine ou pour contater les actions qu'exercent tels ou tels agents chimiques sur ette substance.

L'étude des spectres d'absorption est facilitée par l'emploi du ôme instrument, le spectroscope, que Bunsen et Kirchoff ont ombiné pour l'observation des spectres d'émission. Spectroscope. — La partie principale du spectroscope est un risme en verre, fixé sur une plate-forme (fîg. 215) et destiné à taler en spectre les radiations émises par une source E, qui est énéralement une flamme à gaz. Quelques spectroscopes possèdent lusieurs prismes que le faisceau lumineux doit traverser successiement; on obtient ainsi une dispersion plus considérable des iverses radiations simples incidentes et par suite un spectre plus talé ; mais ce perfectionnement est en général plus nuisible uuiile si l'iDstrument est seulement destiné à l'observation des pectres d'absorption dont l'étude intéresse le médecin, Imbert. — Physique biolog. 35

La lumière venue de la source E n'arrive au prisme qu'après avoir traversé un tube fixe B qui porte le nom de collimatewt

ig 215. - Disposition expérimentale pour Vélude des spectres d'absorption.

L'extrémité du collimateur tournée vers la source porte une fent étroite, parallèle à l'arête de réfringence du prisme et dont 1 diamètre peut être augmenté ou diminué, mais dont les bore restent toujours parallèles entre eux; à l'extrémité opposée, plus voisine du prisme, le collimateur est muni d'une lentil dont l'un des foyers principaux coïncide avec la fente dont il vici d'être parlé. Grâce à ces dispositions, c'est la fente éclairée q' ioue le rôle d'objet lumineux; le faisceau qui sort de la lentille tombe sur le prisme est, en conséquence, formé de rayons to; parallèles entre eux, condition nécessaire pour que les radiatioi simples soient nettement séparées par la dispersion et que spectre soit pur.

Le phénomène observé est dès lors identique à lui-môme da tous les plans perpendiculaires à la fente et à l'arête, et les radiatio de môme réfrangibilité, contenues dans des plans parallèles a

SPECTROSGOPE. 547

nte, sont toutes distribuées, dans le spectre, suivant des directions arallèles à l'arête du prisme.

Le collimateur et le prisme sont d'ailleurs fixés, l'un par rapport l'autre, dans la position qui correspond au minimum de la délation prismatique. Dans ces conditions, le prisme, ainsi que eus l'avons dit précédemment (§ 255), donne de véritables imaes; dès lors le spectre, qui n'est autre que l'ensemble des images e la fente du collimateur correspondant aux radiations de diveres réfrangibilités, présente le maximum de pureté.

Le spectre, au lieu d'être reçu sur un écran, est observé à traers une petite lunette astronomique A, disposée pour les petites istances, qui en donne une image virtuelle et renversée. Le champ e la lunette est en général trop petit pour que l'image virtuelle u spectre y soit contenue tout entière; aussi la lunette est-elle

obile autour du bord de la plate-forme, de telle sorte qu'elle puisse UGcessivement être dirigée vers les diverses régions du spectre u'il peut être utile d'explorer.

Il est indispensable de pouvoir désigner avec exactitude dans uelle région du spectre se montre telle ou telle particularité du MDomène observé. A cet effet, on munit le spectroscope d'un roisième tube 0 qui porte à l'intérieur un micromètre, c'est-à-dire a photographie d'une échelle linéaire à divisions arbitraires ; au

oyen d'un bouton extérieur, invisible sur la figure, on peut pprocher ou éloigner ce micromètre d'une lentille convergente xée à celle des extrémités du tube G qui est voisine du prisme.

'échelle est d'ailleurs éclairée au moyen d'une source lumineuse

, et le tube 0 est orienté de telle sorte que les rayons lumineux

ui en sortent tombent obliquement sur la face d'émergence du

risme et sont renvoyés, par réflexion, dans la lunette astrono-

ique.

D'après ces dispositions, l'œil observateur placé derrière l'œille- D A recevra simultanément, d'une part les rayons qui, venus de la oarce E et dispersés par le prisme, donnent le spectre à observer, 'autre part les rayons qui, venus de F ou mieux de l'échelle, ont "é simplement réfléchis sur une face du prisme et donnent une mage de cette échelle.

Pour voir simultanément avec netteté le spectre et l'image des Yi.sion3 du micromètre, l'observateur met au point : 1° pour le

spectre, au moyen de l'oculaire A de la lunette astronomique ; 2° pour les divisions de l'échelle, en déplaçant celle-ci par rapport à la lentille du tube 0.

Le tube G est, en général, mobile dans un plan horizontal et on règle sa position de telle sorte que la division 100, par exemple,! du micromètre coïncide avec la double raie D ; celle-ci est d'ailleurs obtenue en plaçant en E une flamme chaude mais peu éclairante dans laquelle on introduit un fragment de chlorure de sodium. Par ce moyen, les divisions du micromètre donnent à l'observateur la possibilité de repérer et de rapporter à des positions toujours les mêmes les particularités observées dans des expériences successives avec le même instrument.

312. Graduation du spectroscope en longueur d'onde. Mais toute comparaison est évidemment impossible entre les résul tats obtenus au moyen de spectroscopes différents. A6n de rendre possible cette comparaison, il faut établir pour chaque instrument une graduation indépendante de l'instrument lui-même; on y arrivai de la manière suivante.

Nous verrons, dans le chapitre consacré à la théorie physique-: de la lumière, que chaque radiation simple lumineuse est caractérisée par un mouvement vibratoire d'une durée d'oscillation déterminée. En appelant encore longueur d'onde d'une radiation, la distance à laquelle se propage le mouvement vibratoire pendant, la durée d'une vibration, la longueur d'onde sera différente pour, chaque radiation, puisque la durée de la vibration est variable pour, chacune d'elles. Nous dirons en outre, lors de l'étude des phénomènes de l'Optique physique, comment on peut calculer chacune de ' ces longueurs d'onde ; nous pouvons dès lors regarder, en particulier, comme connues les longueurs d'onde des radiationssimples qui constituent les spectres discontinus des vapeurs métalliques incandescentes.

Ceci posé, réglons le spectroscope, comme nous l'avons dit plus, haut, de telle sorte que, par exemple, la division 100 du micro- • mètre coïncide avec la raie double du sodium. Supprimons alors ■ la cuve D de la fig. 215 ; substituons à la flamme E, la flamme peu i éclairante d'un bec Bunsen dans laquelle nous introduirons des sels = de divers métaux, potassium, thallium, cœsium, etc., et notons = chaque fois les divisions du micromètre sur lesquelles viennent se •