COULEURS DIFFÉRENTIELLES

Gris. . .

Gris.

Bleu clair.

Noir.

Bleu clair.

Bleu clair.

Jaune.

id.

Jaune . .

Jaune.

Bleu.

id.

Orangé .

Orangé.

Jaune.

id.

Eouge . .

Eouge.

Rouge.

id.

Les couleurs additionnelles fournies par la duplication de plaques cristallisées donnant des couleurs d'un ordre plus élevé sont semblables a celles du tableau précédent :

[NTERFÉRENGE DE LA LUMIÈRE POLARISÉE. 447

tout au plus passent-elles au ton voisin. Le jaune du deuxième ordre, par exemple, donne avec le jaune du premier ordre un bleu clair ; mais deux jaunes du deuxième ordre fournissent un vort du quatrième ordre.

11 va de soi que la coloration chango quand on fait tourner les deux plaques, l'une par rapport a l'autro, en sorte quo lours axes homologues no soient ni parallèles ni croisés, mais qu'ils occupent une position intermédiaire. Ainsi, le bleu clair, produil par la superposition de deux gypses orientés do la même manière, et donnant chacun, séparément, un gris de premier ordre, so fonce do plus en plus à mesure qu'on fait tourner l'une des lames, et devient finalement du noir, quand les axes homologues sont perpendiculaires l'un à l'autro. Dans les mômes circonstances, la duplication de deux plaques, fournissant chacune le bleu clair du premier ordre, donne une couleur jaune qui passe successivement parle blanc et le blanc bleuâtre, pour arriver au noir etc.

233. Courbes colorées des cristaux à deux axes. — Si la plaque taillée parallèlement à deux axes, au lieu d'être très-mince, possède une épaisseur suffisante pour qu'il en résulte une différence de marche sensible quand l'obliquité du rayon incident, varie, on observe les mêmes phénomènes d'interférence que eeux qui se montrent dans les plaques des cristaux uniaxiaux parallèle'* à l'axe (cf. § 229) ; il apparaît des franges hyperboliques semblables à celles de la Fig. 257.

La similitude entre les effets des cristaux à un et à deux axes ne subsiste plus du moment que la plaque n'est pas taillée parallèlement à deux des axes. Le cas le plus intéressant est celui dans lequel la lame est perpendiculaire à ce qu'on appelle la ligne moyenne ; cette ligne partage en deux parties égales l'angle aigu que font entre eux les axes optiques. Une lame ainsi taillée donne, avec les niçois croisés, une croix noire, dont les bras correspondent aux plans de polarisation ; sous ce rapport, l'apparence est analogue à celle qu'on observe dans une lame perpendiculaire d'un cristal à un axe. Mais, au lieu d'un seul système d'anneaux ayant pour centre le milieu de la croix, on en aperçoit un autour de chacun des points par où passent les axes (Fig.

262). Ces anneaux ne sont pas circulaires; ils appartiennent à une forme particulière de courbe qui porte le nom de lemniscate. Les anneaux les plus extérieurs des deux systèmes s'allongent vers la ligne moyenne et se portent à la rencontre les uns des autres de manière à former une seule courbe.

Nous venons de supposer le plan des axes parallèle ou perpendiculaire au plan primitif de polarisation.

Si on fait tourner la lame autour de la ligne moyenne , la forme des anneaux ne change pas, mais leur ensemble tourne dans le même sens que la lame, et, en outre, la croix noire se sépare en fleux courbes, qui finissent parveprésenter deux branches d'hyperbole quand le plan des axes fait un angle de 45» avec le plan primitif de polarisation

Fig. 262. Fig. 263.

Courbes d'interférence des cristaux à deux axes dans

les lames perpendiculaires à la ligne moyenne, avec

les niçois croisés.

Fig. 262. — Plan des axes perpendiculaire ou parallèle

au plan primitif de polarisation.

Fig. 260. — Plau des axes Incliné de 45" sur le plan

primitif de polarisation.

448 OPTIQUE

Lorsqu'on oriente le polariscur et l'analyseur de la môme manière , on obtient les mûmes figures; seulement les parties qui se détachaient en noir, dans le cas où les plans de polarisation étaient croisés, sont devenues brillantes, et inversement.

234. Emploi des lames de mica , de gypse et de quartz pour produire et pour reconnaître la lumière polarisée circulairement. — Les lames de mica et de gypse, placées entre deux prismes de nicol, sont fréquemment employées pour produire la polarisation circulaire dont nous avons parlé au § 218. Dans ce but, il suffit de donner à la lame cristallisée une épaisseur telle qu'elle

occasionne entre les deux rayons une différence de marche égale à —j- >, ; [une

lame remplissant cette condition se nomme lame quart d'onde. L'épaisseur doit être de 0mm,0158 pour le gypse, et de 0mm,032 pour le mica.

Une lame quart d'onde, associée à un analyseur ordinaire, constitue un polariscope à l'aide duquel on peut reconnaître la lumière polarisée circulairement; car les rayons polarisés à angle droit, qui engendrent cette lumière, ont

déjà une différence de marche de — j-, et, en traversant la lame quart d'onde,

ils éprouvent un nouveau retard égal au premier, en tout un retard de -5- ;

il en résulte un rayon polarisé dans un plan , qui se reconnaît aux caractères ordinaires de la polarisation rectiligne.]

Un cristal encore plus fréquemment employé que le gypse et le mica , pour polariser circulairement la lumière, est le quartz ou acide silicique cristallisé, et particulièrement la variété la plus pure connue sous le nom de cristal de roche. [L'épaisseur d'une lame quart d'onde est la même pour le quartz que pour le gypse. On verra § 238 qu'une lame de quartz perpendiculaire à l'axe produit encore un autre genre de phénomènes , qui consisté dans la rotation du plan de polarisation.]

[234a. Double réfraction et polarisation chromatique des corps organisés. — Ce

ne sont pas seulement les corps cristallisés appartenant aux cinq derniers systèmes qui présentent le phénomène de la double réfraction. D'une manière générale', toutes les fois qu'un milieu transparent ne possède pas la même densité dans toutes les directions, ce milieu est anisotrope , et, par suite , biréfringent, car les variations de densité de la matière pondérable s'accompagnent de variations correspondantes dans la densité de l'éther. C'est ainsi que, par la compression , on peut développer la double réfraction dans les cristaux du système régulier, ou dans les milieux non cristallisés, tels que le verre.

Les corps dont la structure est stratifiée, c'est-à-dire ceux qui sont formés de couches concentriques , ont une densité qui augmente du centre à la super- • ficie; cette circonstance suffit, comme l'ont montré MM. Neumann et G. Valentin , pour donner naissance aux phénomènes de polarisation chromatique qui décèlent l'existence de la double réfraction. Aussi la plupart des tissus el des productions qu'on rencontre dans les animaux et les végétaux sont-ils biréfringents ; on s'en assure en les observant à l'aide du microscope polarisant

.§236). Les grains d'amidon, par exemple, examinés dans la lumière larisée, montrent une série d'anneaux colorés, entrecoupés par une croix lire ou blanche, suivant que les plans de polarisation sont croisés ou parallèles ; la figure ressemble à celle que donne un cristal à un axe taillé en lame perpendiculaire.

La cornée et le cristallin des animaux se comportent aussi dans la lumière polarisée comme un cristal à un axe positif; toutefois le phénomène de double Réfraction ne devient manifeste dans le cristallin , que lorsque ce tissu transparent commence à se troubler.

Parmi les tissus biréfringents nous citerons encore le tissu élastique, les tendons, le tissu osseux, le contenu des tubes nerveux après coagulation de la moelle , certains éléments renfermés dans la fibre des muscles striés , et qui , en raison de cette propriété, portent le nom de disdiaklastes. Les cellules épidermiques, les ongles, les cheveux possèdent aussi la double réfraction à un haut degré.

Presque tous les tissus se comportent comme les cristaux uniaxiaux positifs. La dessiccation augmente , en général , la double réfraction , et quelquefois la l'ait changer de sens en la rendant négative ; c'est ce qui arrive pour le cristallin notamment.]

[Bibliographie : E. Bhuecke, Untcrsucbmigen ùber den Bau der Muskeli'ascrn mit Hûlfe des polarisirten Lichtes (Denlcschriften der Alcademie der Wissenschaften zu Wîen, 1858). — G. Vai.extin, Die Untersucbung der Pflanzen- und Tbiergcwebe im polaiïsirten Licbt. Leipzig 1861. — Die physikalische Untersucbung der Gewebe. * Leipzig et Heidelberg 1867.]

[235. Houppes de polarisation de Haidinger. — Un phénomène qui se rattache à ceux de polarisation chromatique est le suivant, découvert par M. Haidinger. Lorsqu'on reçoit directement dans l'œil de la lumière polarisée , on aperçoit dans la région du point de fixation une croix formée de quatre houppes trèsdiffuses à leur extrémité; deux d'entre elles sont jaunes, tandis que les deux autres sont violettes. Pour observer ce phénomène, il suffit de regarder à travers un prisme de Nicol une surface blanche, telle qu'un nuage lumineux ou une feuille de papier blanc, bien éclairée. Si les houppes n'apparaissent pas immédiatement, on les rend visibles en faisant tourner le polariseur sur luimême ; cependant tous les yeux ne sont pas également propres à percevoir ce phénomène. Les houppes jaunes marquent la direction du plan de polarisation ; lorsqu'on fait tourner le prisme de Nicol , le système des houppes tourne de la même quantité. Les individus qui voient nettement les houppes ont ainsi un moyen de distinguer, sans instrument particulier, la lumière polarisée de la lumière naturelle, et même de déterminer la direction du plan de polarisation.

Un certain nombre- d'hypothèses ont été émises pour expliquer la production des houppes de Haidinger. M. Helmhollz admet que les éléments fibreux de la tache jaune sont faiblement biréfringents , et qu'ils absorbent plus fortement le rayon extraordinaire de la couleur bleue que son rayon ordinaire ; l'observation montre, en effet, que les houppes de polarisation n'apparaissent que dans la lumière qui contient du bleu. Dès lors, quand la lumière bleue, polarisée

WUNDT, Pliyolqua inddicale. 29

450 OPTIQUE

d'une manière quelconque, traverse, dans le sens de leur longueur, des fibres ainsi constituées , elle est absorbée en grande quantité; mais si elle les traverse perpendiculairement à leur direction, elle est absorbée fortement ou faiblement, suivant quelle est polarisée perpendiculairement ou parallëlemenl à la direction des libres. Or les filtres do la couche fibreuse externe sont obUques dans la tache jaune; et par suite, dans cette région, la lumière éprouvera une absorption plus grande aux endroits où les fibres sont parallèles au plan de polarisation; de là, l'origine des deux houppes obscures.

L'explication des houppes de polarisation a été cherchée par M. Silbermann, dans la double rétraction du cristallin; par M. Jamin, dans les réfractions multiples que subit la lumière en traversant les diverses surfaces réfringentes de l'oeil ; mais , suivant M. Helmholtz , ces théories ne concordent pas dans tous leurs détails avec les faits.]

236. Appareils de polarisation pour l'étude de la polarisation chromatique. —

On a imaginé un certain nombre d'instruments, destinés à faciliter l'observation des corps clans la lumière polarisée. Tous ces appareils renferment deux parties essentielles : un polariseur, qui a pour but de polariser la lumière incidente avant de la laisser arriver sur l'objet à examiner, et un analyseur ou polariscope , qui ramène dans le même plan de polarisation les rayons polarisés à angle droit , transmis par le milieu biréfringent.

La pince à tourmaline, décrite dans le § 211, représente un appareil de polarisation des plus simples'. La tourmaline qu'on tourne vers la lumière incidente, fait l'office de polariseur; l'autre tourmaline, derrière laquelle l'observateur applique l'œil, remplit le rôle d'analyseur. Le cristal C (Fig. 240] p. 422) se met entre les deux plaques de tourmaline.

Deux, prismes de nicol, entre lesquels on place le corps à examiner, constituent également un appareil de polarisation fort simple.

Les appareils plus compliqués renferment, en sus du polariseur et de l'analyseur, un certain nombre de pièces auxiliaires destinées, les unes à déterminer l'orientation des plans de polarisation et de la lame cristallisée; les autres, à rendre la vision plus nette. Nous nous bornerons à décrire deux des appareils les plus employés, Y appareil de Nœrremberg , et le microscope p>olarisant. Le premier sert à l'examen des cristaux, dont on possède des échantillons assez grands pour qu'on puisse les tailler en lames ; le second est destiné à l'observation des objets microscopiques..

Appareil polarisant de Nœrremberg. — [Le polariseur consiste en une glace sans tain q (Fig. 264), mobile autour d'un axe horizontal; l'inclinaison de la glace est donnée par une aiguille qui se meut sur le cercle gradué./', ej qui tourne avec l'axe de rotation. La lumière incidente est polarisée par réflexion sur la glace q, qui la dirige de haut en bas sur une glace clamée s : celle-ci renvoie les rayons verticalement de bas en haut; ces rayons, après avoir traversé la glace sans tain, passent par l'ouverture centrale h d'un écran d, destiné à porter la lame cristallisée, et tombent sur la glace de verre noir p$ qui remplit l'office d'analyseur. La glace p t'ait un angle de 35°25' avec la ver-

INTERFÉRENCE DE LA LUMIÈRE POLARISÉE. iï>\

ticale; elle est portée par un disque r percé d'une ouverture centrale, et mobile dans son plan à l'intérieur d'un cercle gradué l; par ce moyen le plan de polarisation de l'analyseur peut être amené dans tel azimut qu'og désire. L'écran d, sur lequel on place le cristal à examiner, repose sur un anneau n, dont le limbe est divisé en degrés, le zéro de la graduation correspondant au plan de polarisation des rayons incidents.

Fig. L'fii. — Appareil de polarisation do Ncorromberg. d) Écran porte-objet. — e, g) Colonnes qui supportent toutes les pièces de l'appareil. — /) Cadran gradué qui indique l'inclinaison de la glace servant de polarisateur. — h) Ouverture destinée à laisser arriver la lumière polarisée sur la plaque cristallisée. — /) Anneau il limbe gradué pour mesurer l'angle que fait le plan de polarisation de l'analyseur avec celui du polarlseur. — n) Anneau à limbe gradué indiquant l'orientation de la lame cristallisée. — p) Analyseur formé d'un miroir de verre noir. — tf) Glace sans tain servant de polarisateur. — r) Disque mobile qui porte l'analyseur. — s) Glace étnmée renvoyant de bas en liant les rayons polarisés par la glace sans tain.

Fig. 265. — Autre analyseur employé dans l'appareil de polarisation de Noerremberg et consistant, soit en un prisme de spatb d'Islande, soit en un prisme de Nicol, monté dans le tube le. — i) Ecran percé d'une ouverture centrale sur laquelle se pose le cristal o, serti dans une monture de liège.

Le miroir p, qui sert d'analyseur, peut, être remplacé par un prisme bi-réfringent en spath d'Islande , monté dans le tube k (Fig. 265). On obtient alors deux images de l'ouverture h. On peut aussi se servir, comme analyseur, d'un prisme de Nicol, qui ne donne qu'une image.]

Quand on veut observer clans la lumière divergente, on dispose au-dessous du porte-objet une lentille convergente qui concentre les rayons lumineux sur la lame cristallisée ; une seconde lentille convergente, placée au-dessus , sert dé loupe pour distinguer les courbes chromatiques qui ont pris naissance.

452 OPTIQUE

Microscope polarisant. — Cet appareil est surtout employé pour étudier les tissus animaux et végétaux dans la lumière polarisée.

Le microscope^polarisant de Hoffmann est un microscope composé ordinaire muni de deux prismes de Nicol j l'un fixé au-dessous du porte-objet et servant de polariseur, l'autre placé au-dessus de l'oculaire et remplissant l'office d'analyseur. Chacun de ces niçois peut tourner autour de son axe. Le porteobjet est mobile à la fois autour d'un axe vertical et autour d'un axe horizontal ; les angles décrits dans ces mouvements de rotation se lisent sur des limbes gradués.

Le polariseur et l'analyseur peuvent être séparés de l'appareil, et l'on a alors un microscope composé ordinaire, à l'aide duquel on peut observer les objets à la lumière naturelle , avant de les examiner dans la lumière polarisée.

237. Application de la polarisation chromatique ' à la détermination des axes d'élasticité et des axes optiques des cristaux. — Les phénomènes de polarisation chromatique fournissent un moyen extrêmement précieux d'investigation pour étudier les propriétés optiques des corps relativement à leur réfraction, et pour pénétrer par là leur structure intime.

A l'aide des appareils de polarisation que nous venons de décrire, on reconnaît, en effet, si le cristal examiné appartient au système régulier, ou bien s'il possède un ou deux axes optiques. On peut, en outre, déterminer la position des axes, l'angle qu'ils font entre eux, et dans le cas d'un cristal à un axe, savoir s'il est positif ou négatif. Bien plus, il est encore possible de déterminer la position des axes d'élasticité et leur grandeur relative.

L'observation dans la lumière parallèle suffit, en général, pour trouver les directions des axes d'élasticité d'un cristal et leur grandeur relative. Ces déterminations se déduisent des changements de teinte qu'on obtient en faisant tourner la lame cristallisée autour d'un axe horizontal , tantôt dans un sens , tantôt dans l'autre, ainsi que de la position à donner à la lame pour produire de l'obscurité, quand les plans de polarisation du polariseur et de l'analyseur sont croisés. Une fois la direction des axes connue, on pratiquera des coupes parallèles ou perpendiculaires , qui permettront alors de procéder à la recherche de la longueur relative des axes. On rendra cette recherche plus rapide et plus sûre, en ayant recours à l'emploi d'une lame d'un cristal biaxial taillé parallèlement au plan de deux axes d'élasticité . et qui , superposée à la lame du cristal étudié, donnera naissance à des couleurs additionnelles ou différentielles , selon que la duplication sera parallèle ou croisée (cf. § 232). On se sert ordinairement, dans ce but, d'une plaque de gypse donnant le rouge du premier ordre.

En opérant clans la lumière divergente et sur des lames perpendiculaires, on peut aussi, au moyen des franges colorées, distinguer immédiatement un cristal à un axe d'un cristal à deux axes, et, dans ce dernier cas, connaître l'angle des axes optiques.

[Consultez, pour plus de détails, C. N-egele et Schwenuenee, Das Mikroskop. Leipzig 18G7.]

1 237". Chromatomètre à polarisation de Rose(0- — Nous avons indiqué, § 210, l'application que M. Edm. Rose a faite du spectre des réseaux au diagnostic de ['achromatopsie. Mais ce modo d'observation n'est utile que pour donner une première idée de la nature de l'anomalie fonctionnelle relative à la perception (1rs couleurs; cl d'ailleurs il ne fournit plus d'indications du moment qu'il y a, non pas achromatopsie absolue, c'est-à-dire cécité complète pour une couleur, mais seulement diminution de sensibilité (dyschromatopsie) pour une ou plusieurs couleurs déterminées.

Que l'acliromatopsie soit complète ou non, il est évident que toute couleur dans la composition de laquelle entre la couleur non perçue ou incomplètement perçue produit pour Yachromatope la même sensation que la couleur complémentaire, à condition que l'intensité des deux couleurs diffère d'une quantité déterminée, variable suivant le degré de l'affection. Ainsi, pour tout individu affecté d'acbromatopsie, il existe deux couleurs complémentaires' d'inégale intensité qui sont confondues par lui. C'est là un fait dont on a tiré parti pour déterminer exactement la nature de l' achromatopsie,, et pour en mesurer le degré. Il suffit de chercher quelles sont les deux couleurs complémentaires confondues par l'individu, et quelle est leur intensité relative. On s'est servi clans ce but du disque rotatif de Maxwell, qui permet d'obtenir le mélange de deux ou plusieurs couleurs dans telle proportion'q l'on désire. Mais la manœuvre de cet appareil exige toujours beaucoup de temps et de patience. Aussi M. Edm. Rose a-t-il rendu un véritable service en imaginant un chromatomètre, à l'aide duquel, ces essais se font avec une très-grande rapidité.

Le chromatomètre a la forme d'un microscope polarisant ; il se compose d'un prisme de Nicol qui sert de polariseur et qui tient la place de l'objectif. Audessus se trouve un diaphragme à ouverture rectangulaire , puis un prisme de spath d'Islande achromatisé, et, plus haut, une lame de quartz de 5 millimètres d'épaisseur. Enfin, la place de l'oculaire est occupée par un second prisme de Nicol faisant office d'analyseur. Le prisme biréfringent donne deux images de l'ouverture du diaphragme, et la lame de quartz, en vertu de son pouvoir rotatoire (cf. § 238a), colore ces deux images de teintes exactement complémentaires. En faisant, tourner l'analyseur, on obtient, dans l'intervalle d'un demitour, la série complète des tons du spectre. La rotation du polariseur ne modifie que l'intensité relative des couleurs, sans en altérer le ton. Chaque prisme de Nicol porte un index qui tourne avec lui sur un cercle divisé en degrés ; on peut de cette manière indiquer par des chiffres les positions du polariseur et de l'analyseur.

Cet appareil permet donc d'obtenir deux images qui passent par toute la série des couleurs spectrales, les deux teintes étant toujours complémentaires, et présentant, relativement l'une à l'autre, une différence d'intensité à laquelle on peut donner telle valeur qu'on désire. Pour examiner avec le chromatomètre l'état fonctionnel d'un œil, relativement à la perception des couleurs , on fera regarder l'individu dans l'appareil et on le laissera tourner l'analyseur -

(i) Edm. ROSE, ueber dio Halluclnationcn Im Santonraus'oh ( Virchow's Archivf. pathologische Anatomie 71. Phytioloffie, u. fur kliniache Medizin, 18G3, t. XXVIII). — Ueber dio einfaoliste Untersiichmijjsmothodc Fnrbenkrailket (Berliner kliniache Wochcnschrift , lSCfi, n" 61),

et le polariseur jusqu'à ce qu'il affirme la parfaite identité des deux images vues par lui. Les yeux normaux n'arrivent jamais à obtenir dans ces conditions deux images de môme couleur; mais ces yeux-là sont excessivement rares.

D'après M. Edm. Rose, tous les héméralopes seraient affectés de dyschromatopsie; on aurait donc, dans l'emploi du chromatomètre, un moyen rapide et sur de diagnostiquer la nyctanopie ou héméralopie , et d'en découvrir la simulalion.]