VI

. i47l. Si on fait passer à travers une plaque de cristal de roche perpendiculaire à l'axe un faisceau de lumière blanche que l'on ijeçoit à travers un rhomboibe de chaux carbonatée , on obtient deux images colorées. L'image ordinaire résulte de la superposi* tion de toutes les images ordinaires fournies par les différents rayons colorés , et il en est de même de l'image extraordinaire : or, comqie les plans de polarisation des différents rayons ne coïncident pas , chacune des deux images n'aura pas une teinte constante ; mais il est facile de voir que les teintes des deux images seront complémentaires. En employant les données précédentes et la mé- IL 30

hit LUMIÈEB.

thode de Newton poar obtenir la teinte résultant d'un mélange quelconque de rayons y on peut déterminer la teinte des deux images: c'est ce que M. Biot a fait dans plusieurs cas particuliers , et les résultats du calcul se sont trouvés parfaitement d'accord avec Tezpérience.

I47S. Les anneaux colorés produits par des plaques épaisses dq cristal de roche ne présentent pas le& mêmes apparences que ceux qui sont produits par les autres cristaux à un axe. Dans la lumière blanche, une large plaque centrale est couverte d'une teinte uniforme qui change par la rotation de la plaque de tourmaline ; au delà , on aperçoit à peine des traces des croix blanches ou noires. Lorsqu'on observe à travers un verre rouge , en faisant tooroer la tourmaline dans un sens | on voit nature , du centre ^ des cercles alternativement noirs et rouges; par le mouvement contraire, les cercles diminuent de diamètre et disparaissent au centre. Quand, en tournant la tourmaline de gauche à droite , dans le sens de la rotation d'un tire-bouchon quion enfonce dans le liège , les cercles marchent du centre à la circonférence , le cristal tourne à droite; dans le cas contraire il tourne à gauche.

Lorsque les plaques ont une épaisseur comprise entre 1 et 5 millimètres , la partie centrale des anneaux n'a plus une teinte uniforme ; elle est occupée , tantôt par une croix colorée , qui ne s'étend pas jusqu'aux premiers anneaux , et dont les branches sont d'autant plus courtes que le cristal sera plus épais; tantôt par quatre tacbes colorées; il y a toujours une position de la tourmaline pour laqaeUe la croix est bleue. Cette teinte passe au violet quand on toime très peu la tourmaline dans le sens de la rotation du quartz. Lorsque ' les plaques sont très minces , ce bleu est très foncé , et le moindre mouvement le fait passer au violet sombre peu appréciable, etensuite au jaune sale. Lorsqu'on met une plaque de quarts de )*' sur la glace FF de l'appareil ( fig. 879 ) , et au dessus une lemffle convergente, on aperçoit deux S croisées (fiff. 893^) dont les coi' vexités sont tournées dans le sens de la "rotation de la plaque. S on superpose deux plaques qui tournent en sens contraire, es oIh servant avec deux tourmalines croisées, on voit les mêmes figom; le sens des courbures est déterminé par la plaque la plus yàUa^ de l'œil. On rencontre souvent des cristaux de quartz dans fel- i' quels des accidents de cristallisation troubtent la réguIariti^tlBs 1. apparences que nous avons décrites. On trouve dans les Mémrirf L de la tiociété de Lille , 188 A , plusieurs Mémoires de M. Ddeiii'

POLAAI8ATIOir G1RGULAIBB. 467

qai contiennent beaaconp d'observations très curienses sur les phénomènes dont il est question.

1475. De toQtesIes substances solidesexaminëes jusqu'ici, le quarts est la seule qui présente les phénomènes dont il s'agit Mais M. Bioc a rencontré la même propriété dans plusieurs corps liquides et gszenx ; telles sont les huiles essentielles de térébenthine , la dissolution de camphre dans Talcool , Thuile essentielle de laurier , rbnile essentielle de citron et le sirop de sucre concentré. Les trois premières substances font tourner le plan de polarisation de droite à ganche , et les dernières de gauche à droite. Les actions de ces substances sont cependant beaucoup plus faibles que celles du cristal de roche ; on en jugera par le tableau suivant , dans lequel tous les corps sont supposés avoir une épaisseiurde i millimètre, ec éclairés par la lumière rouge.

Cristal de roche rotation. i8<> HV 50**

Huile essentielle de térébenthine iO iO

Solution alcoolique de camphre i 5

Huile essentielle de citron 26 10

Sirop de sucre concentré 83 44

Pour les autres teintes les relations sont dans les mêmes rapports. Ainsi y pour obtenir la même déviation avec une lame de quiyrtx el les liquides dont nous venons de parler , il faut faire traverser au rayon polarisé des épaisseurs beaucoup plus grandes de liquide que de quarts. On fait les expériences sur les liquides ^ en les renfainnanl dans de longs tuyaux fermés par des plaques de verre à faces parallèles. Lorsqu'on méledifférentsliquideSiCt mémedes vapeurs,refrel total est égal à la somme on à la différence des effets qui seraient produits séparément par les corps mêlés , et ce résultat a liey sséme ]poar les corps qui agissent chimiquement. Les physiciens qui se iOnt le plus occupés de ces phénomènes sont MM. Biot et Seebedk.

1474. Double réfraction produite dan» les corp» par fo èompreêiion. Dès Forigine de la décoaverte de la doid>le ré6*ao* tien 9 on a pensé qu'elle résultait de l'inégalité de l'élasticité des corps dans différentes directions. D'après cela , les corps qui ré- Uractent simplement la lumière devaient acquérir la propriété des cristaux jouissant de la double réfraction , si leur conSjtitution phy« iique était modifiée de manière à rendre inégale leur élasticité dans différentes directions. Les expériences suivantes confirment ces inflaciions théoriques.

&68 LUMliUE.

Soient A^B^C,Dy (fig. S9k ) quatre prismes de verre égaui rectaDgalaires , et placés les uns à côté des autres par les faces op- 1 potées à Fangle dièdre droit ; supposons qu'on ait placé des cartont sur les bouts des prismes , ensuite des barres d'acier ^ et qa*à l'aide d'un ou de plusieurs étaux , on les ait fortement comprimés , de manière à en diminuer la longueur. Les prismes étant dans cet état de compression , on applique entre eux cinq autres prismes E, Fj G, H, Ij destinés à former avec les premiers un parallélipipède IfiV/'Q. L'appareil étant ainsi disposé, si on regarde à travers lestées MN et PQ un objet situé à une distance d'un mètre, on aperçoic deux images qui jouissent de toutes les propriétés de celles qui se forment dans les cristaux doués de la double réfraction. La combinaison des prismes que nous venons d'indiquer est destinée à augmenter la déviation des deux images ; elle serait insensible si on avait opéré sur un parallélipipède de verre. La cause de Faccroissement de déviation résulte du passage de la lumière dans des prismes qui sont alternativement comprimés et dans Féut naturel.

1478. La double réfraction produite par la compression déreloppe dans la lumière polarisée des images colorées , analogues i celles que font nattre les corps cristallisés y mais qui ont bien piv IZ d'éclat et qui peuvent prendre des formes bien plus variées. /^.

Lorsqu'on courbe une lame de verre longue et étroite, d'oM épaisseur à peu près égale à sa largeur , au moyen de l'appareil fig. 895, en faisant traverser la plaque de verre par de la lumière n^. polarisée que l'on reçoit ensuite à travers une plaque de tounnalio^ on voit de brillantes bandes colorées parallèles à sa longueur /sf- 1|-~ métriquement placées, et dont le nonÂre et l'éclat augmentent aiff ^ . la compression (fig. 896).

Si on comprime une plaque de verre épaisse rectangulaire, p^ exemple une plaque de glace de 2 à 3 centimètres de cAté , au msfl de l'appareil fig. 897, il se produit autour des centres de compresiioi des anneaux colorés très brillants, semblables à ceux des plumes <b paon. Quand la lumière émergente de la tourmaline est perpeadi' culaire au plan primitif de polarisation, et que la direction delaK' gne passant par les centres de compression est parallèle ou perpo^ diculaire au plan primitif de polarisation, le champ éclsuré eBHàt culaire , il est traversé par une croix noire dont une des branckei aboutit aux centres des anneaux (fig. 898); et quand la directio* de la ligne des centres est inclinée de A 5^ au plap primitif de polf

îiSOI

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COLOAATlOir BB LA LUMiiEV tOLAEISÂB PAR LES PLAQUB8. &69

ion , les anneaax sont rëauis par une bande colorée uniforme ide au centre (fig. 899).

. BrewsCer a reconnu des phénomènes analogues dans les ge* animales comprimées entre deux lames de verre, conçoit facilement d'après cela, que la compression des pla* cristallisées change complètement la nature et la disposition tanges colorées qu'elles produisent dans la lumière polarisée. |r6. Influencé de la chaleur tur le verre. Si on chauffe unifenent dans l'huile bouillante une plaque de verre circulaire , %oia la place ensuite dans un anneau métallique de manière à Mir promptement sa circonférence , la plaque , par suite de l'ililë de température qui s'établit , produit dans la lumière pola* ^4e8 anneaux circulaires avec une croix noire on blanche , qui t lorsque le refroidissement est complet. Si on place rectangulaire de verre épais dans un cadre métallique lune haute température , la plaque fait voir dans la lumière ■Me une croix noire ou blanche, et aux quatre angles des an- Ci colorés. Si on pose une plaque de verre par son bord infésur une plaque métallique chauffée au rouge , les bandes fei produisent la fig. 900 ; la symétrie provient probablement ? cofflpreirion que la partie supérieure éprouve par suite de Intatîon des parties voisines de la plaque métallique ; en croitoux plaqués chauffées de la même manière^ la partie commune Me des anneaux elliptiques.

py. Influence de la chaleur sur les plaques cristallisées. n â observé que la chaleur dilate moins le sulfate de chaux dans fection du plan des axes que dans une direction perpendicu- Si. Mitsctierlich a trouvé le contraire pour la chaux carbonatée, que par la chaleur, la forme primitive se rapproche du cube. 1er physicien a reconnu que dans le sulfate de chaux la chaprêchait graduellement les deux axes , qui se réunissaient à ine température, et au delà se séparaient en marchant dans le même sens. M. Brewster a reconnu la même chose glauberite.

. Infliiencede la trempe sur les plaques de verre. Si on chaufge des plaques épaisses de verre de différentes formes, et si froidit rapidement en les agitant dans l'air, elles prennent riété permanente de développer dans la lumière polarisée brillantes couleurs ; les franges colorées sont disposées de tes maniées , suivant la forme du contour de la plaqué.

470 LUMIÊEE.

Nous décrirons seulement les figures qu*on observe dans des plaques circulaires et carrées. Avec une plaque circulaire on obtieat les mêmes apparences qu'avec les cristaux à un axe taillés perpendiculairement à Taxe : on voit des anneaux colorés traversés par une croix noire ou blanche , suivant la position de la section principale de la tourmaline oculaire ; mais les anneaux sont moins nombreux et moins nets. Lorsqu'on emploie une plaque carrée, et que la tourmaline oculaire est placée d^abord de manière à absorber complètement la lumière réfléchie par la glace, et ensuite à 90% od obtient les figures 901 et 902 , qui sont d'une grande régularité. Avec des plaques triangulaires, on obtient des figures différentes et des systèmes d'anneaux à chaque angle. Ces figures sont exactement les mêmes que celles qu'on obtient en mettant des plaques de verre non trempées dans des cadres métalliques de même forme et fortement chauffés.

On peut constater par une expérience directe la double réEnctioa du verre trempé : si on prend un prisme de verre trempé ayant on angle au sommet de 90"* , et si , après l'avoir divisa en quatre, od range ces quatre prismes, A^B yC^D^ {fig. 89&) sur une plaqoe de vecre , et si on remplit les intervalles par des prismes, EjF,G^ fffifde verre ordinaire collés^ avec de la térébenthine, en observant à travers tous ces prismes un fil placé à un ou deux mètres^ et parallèle aux arêtes des prismes , on voit deux images très distinctes ( M. Guérard).

1479. Influencé de VinduraHon. Lorsqu'on fait sécher de b eoUe de poisson dans un moule de verre circulaire , la plaque donne des anneaux circulaires avec une croix , comme les pbques de ve^ re circulaires trempées. Avec des moules de différentes formes oi obtient, des figures analogues à celles des lames de verre trempéei de même forme .: on en conçoit facilement la raison , car la dessiccation produit un effet de même nature que celui qui résulte de l>

trempe (Brewster).

Les images colorées produites artificiellement dans les plaque*

par la compression, la chaleur, la trempe et l'induration sont bean*

coup plus brillantes , et les franges sont beaucoup plus nombreuses

quand on emploie l'appareil de M. de Norremberg, et que les plaqoei

^ont placées sur la glace étaniée , que quand on les place sur lagbc^

IK^ ou quand on emploie tout autre appareil polarisant : ainsi, p^

exemple, avec un verre circulaire trempé vu dans une glace noire,

avec une tourmaline , ,on n'aperçoit qu'un seul système d'auneuU

ABSOaPTION DB LA LUMIÈRE POLA.RIS£b PAR LES CRISTAUX. 47}

placé près de la circonférence , tandis que la même plaque mise siir la glace EF de l'appareil de M. de Norremberg en laisse apercevoir trois bien distincts. Vec une plaque carrée de verre trempé le$ croiK blanches et noires des fig. 901 et 902 sont environnées de quatre fran^ ges colorées parallèles à la frange unique de ces deux figures. Cette différence provient de ce que^ dans l'appareil deM.de Norremberg, quand la plaque est placée sur la glace étamée , elle est traversée deux fois par la lumière polarisée y et se comporte comme si son épaisseur était double, circonstance qui diminue la largeur de9 franges et en augmente le nombre.

Tous les phénomènes produits par la compression , la chaleur, ta trempe , l'induration , diffèrent complètement de ceux que présen* tent les plaques cristallisées, par ces deux circonstances essentiellesy que les figures dépendent de la forme du contour des plaques , et qu'elles se produisent dans la lumière parallèle , tandis que dans les lames cristallisées elles sont indépendantes de la forme des plaques , et qu'elles exigent de la lumière convergente. De la première cir« constance il résulte que dans les lames cristallisées les phénomè* nés dépendent d'une structure qui est la même autour de chaque normale , tandis que dans les lames chauffées ou comprimées ils dépendent de l'élasticité de l'ensemble. Aussi , pour observer les phénomènes des lames cristallisées, il suffit ^'observer une partie quelconque de leur surface ; tandis que , pour observer les couleurs développées artificiellement dans les plaques , il faut les voir dans toute leur étendue. C'est pourquoi ces derniers phénomènes ne pen« vent pas être observés en plaçant les plaques entre deux tourmalines, qu'il faut employer les appareils fig. 869 et 879 , ou la lumière réfléchie par une glace , et observer avec une tourmaline.

1480. Absorption de la lumière polarisée par les eristau». Les cristaux colorés jouissent presque tous delà propriété d'absorber inégalementlalumière homogène qui les traverse dans différentes directions, et par conséquent d'avoir dans la lumière blanche différentes couleurs par transmission : ainsi l'hydro-chlorate de palladium est d'an rouge foncé vu dans le sens de raxe,^et d'un vert brillant dans ta direction transversale (Wollaston)^ l'iolite ou dichroîte présente te mêïne phénomène. Cette propriété porte le nom de dichrotsme. On peut facilement reconnaître cette inégale absorption, en prenant des plaques assez épaisses qu'on fait traverser par la lumière polarisée : en regardant directement à travers, les teintes ne sont pas les mêmes quand la section principale est parallèle ou perpendiculaire au plan

ft72 LUMiÈas*

primitif de polarisation. La propriété de la tourmaline d'absorber complètement sous une certaine épaisseur la lumière polarisée parallèlement à sa section principale rentre évidemment dans la classe des phénomènes de dichroïsme.

S IX. Polarisation de la chaleur.

1481. En 1810, M. Bérard avait annoncé que la chaleur rayonnante éprouvait la double réfraction , et se polarisait comme la lumière. Les résultats des expériences de M. Bérard furent ensuite révoqués en doute par M. Powell , puis par M. Melloni et Nobili; m^iS) à la fin de 183Zi| M. Forbes reconnut des signes bien marqués de polarisation dans la chaleur transmise à travers des plaques de tourmaline ou des piles minces de mica. Dans ces expériences; la plus forte quantité de lumière polarisée fut donnée par un système de piles de mica, et s'éleva à ZiO/100, en employant la chalear émanée d'une spirale de platine , maintenue à l'état d'incandesceoce par la flamme de l'alcool ; mais cette proportion descendit à 17/100 ou 6/100 en faisant agir les mêmes piles sur la chaleur émanée d'un vase chauffé par le mercure ou l'eau en ébuUition.

Depuis y M. Melloni a étudié avec beaucoup de soin la polarisation de la chaleur , et ses expériences ont confirmé celles de M. Forbes. Nous décrirons succinctement l'appareil employé par M. Melloni I et nous rapporterons les principaux résultats qu'il a obtenus.

1482. L'appareil consistait en un multiplicateur d'une grande sensibilité , en relation avec une pile thermo-électrique , dont une des extrémités recevait le faisceau de chaleur, après qu'il avait traversé deux tourmalines , dont les axes étaient successivement parallèles et perpendiculaires. Mais , pour éviter l'influence de Tinégalité de température de Tair , la pile était renfermée dans une cloche garnie de deux orifices latéraux dans la direction de Taxe de la pile ; et, pour obtenir un accroissement d'intensité dans les faisceaux incidents et émergents , la chaleur émanée de la source était reçue sur une large lentille de ^1 gei^me , et arrivait ensuite à la pile eu traversant une seconde lentille de la même substance , d'un plus court foyer , placée à une distance du foyer de la première égale à sa distance focale principale. Le système des deux tourmalines était placé au delà du foyer commun des deux lentilles , afin que les rayons provenant de réchauffement des tourmalines fussent diver-

POLABISATIOV DE LA GHALBUH. &73

genU après la seconde lentille ^ et n'arrivassent point à la pile. La première lentille avait 2 pouces et demi de diamètre et 3 pouces de distance focale, la seconde 14 lignes de foyer. Avec certaines tourmalines et une lampe sans verre et à réflecteur placée à 1 mètre , les déviations étaient portées de 60 à 80*. M. Melloni a employé différentes espèces de tourmaline, différentes sources de chaleur et différentes plaques diathermanes , et il observait les déviations lorsque les axes des tourmalines étaient successivement parallèles et perpendiculaires; des déviations il déduisait les forces de déviation et les intensités relatives des rayons de chaleur absorbés par la pile , car ces deux dernières quantités sont proportionnelles ; il estimait ensuite la perte de chaleur en centièmes de la quantité de dialeur transmise quand les axes étaient parallèles.

i485. En employant la flamme d'une lampe de Locatelli (lampe sans verre), l'absorption varie avec la nature des tourmalines de S,7i à S2 centièmes; les tourmalines vert-foncé et jaune-fauve donnent les limites extrêmes.

En se servant du système des tourmalines qui produisait la plus grande absorption , et plaçant dans le faisceau incident des plaques diathermanes de différente nature , on trouve que les verres de différentes couleurs ne changent pas sensiblement l'absorption ^ excepté les verres vert et noir opaque, qui la font baisser de 22 à S ou 3 ; que , pour la chaux sulfatée , l'ambre jaune , Teau pure ou chargée de sels et l'alun , les quantités de chaleurs absorbées s'élèvent de 22/100 à 38/100 , 51/100, 67/100 et 96/100. Ainsi , pour la chaleur qui sort de l'alun , l'absorption est aussi complète que pour la lumière.

Les mêmes expériences, répétées avec d'autres couples de tourmalines qui absorbent moins la chaleur directe de la source, donnent d'autres résultats.

En employant différents systèmes de tourmalines et différentes sources de chaleur, on trouve des résultats qui ne varient pas dans le même sens.

i484. Le fait d'une diminution dans la quantité de chaleur transmise à travers un système de deux plaques de tourmalines , quand les axes d'abord parallèles deviennent perpendiculaires , ne permet pas dé douter que la chaleur , en traversant les plaques cristallisées, ne se polarise comme la lumière ; quant à la variation des quantités de chaleurs absorbées, on en rend compte très facilement, en considérant que la chaleor.émauée de différentes sourr

ces est formée de rayons de nature différenle en différentes pro^ portions , qu^il en est de même du faisceau de chaleur transmis à travers une tourmaline , et que la faculté absorbante des rayons polarisés dans la section principale varie pour chaque rayon élémentaire et chaque espèce de tourmaline.

§ X. Météores lumineus.

1483. Les phénomènes lumineux qui se développeat dansTitmosphère sont nombreux ; nous les examinerons successivement

i486. Crépuscule. On désigne ainsi la lumière qui précède le lever du soleil et qui suit son coucher : le crépuscule du matin porte aussi le nom d'aurore. Le crépuscule du soir et du maUn proneot de la réflexion de la lumière par les parties supérieures de l'atmosphère. L*aurore commence quand le soleil est encore à 18* soos l'horizon ; le crépuscule finit quand le soleil est descendu plus bas, à cause que Fatmosphère échauffée est plus élevée le soir que le nutin. En admettant qu'à la fin du crépuscule du soir la lumière provienne de la réflexion par les dernières limites de Fatmosphère, b durée du crépuscule peut servir à déterminer une valeur approximative de la hauteur de Fatmosphère : en effet, désignons parlb durée du crépuscule estimée en heure , ^ : 24 sera Farc décrit par le soleil au dessous de Fhorizon , la circonférence étant i, et cet arcei degrés sera ^X ^60 : 24 ; nous le désignerons par 9. Cela posé, soient a (fig. 903) un point de la terre, om le rayon de la limite de FaliDO* sphère : à la fin du crépuscule , les rayons solaires réfléchis i b limite de Fatmosphère seront dans la direction ma de l'horizon da point a , et les rayons solaires auront la direction mp ou or^ Fangle qor sera 6, Fangle amo sera égal à 90<» — 6 2 ; et, en connaissant le rayon oa de la terre , on pourra, dans le triangle rectangle mM, calculer mo , et par suite mo — ao. On a trouvé ainsi enviroa 71,000 mètres pour la hauteur de Fatmosphère. Plusieurs physiciens pensent que , pour déterminer la hauteiur par la durée du crépuscule , il faudrait considérer plusieurs réflexions.

1487. Déviation des rayons qui traversent FahnospUrt» L'atmosphère ayant une densité décroissante à partir de la surCMe de la terre , tous les rayons qui ne le traversent pas perpendicobirement aux surfeces de même densité sont déviés et se rapprochent de la verticale d'une manière continue ^ de sorte que la i*'