RELATION ENTRE LE POUVOIR ROTATOIRE ET L*HÉMI£DRIE

rhémiédrie dans le même sens, et reconnut que la dissolution déviait le plan de polarisation toujours d*une môme quantité, et dans le sens indiqué par cette héroiédrie. Du reste, les deux sortes de cristaux sont identiques sous tous les rapports ; sauf en ce qui concerne l'hémiédrie, Tun étant comme Timage de l'autre dans un miroir. Dissous ensemble et en même quantité, ils donnent un liquide inactif.

Ayant alors chassé la base, en la remplaçant d*abord par la baryte, puis traitant par Tacide sulfurique, M. Pasteur obtint un acide dextrogyre avec les cristaux hémiédriques à droite, et un acide lévogyre avec ceux qui étaient hémiédriques à gauche. Le premier est identique sous tous les rapports avec l'acide tartrique ordinaire ou acide dextrotartrique ; Tautre, désigné sous le nom i*acide tartrique gauche ou lévotar trique, ne diffère du premier que par la constitution de sa molécule physique, qui présente la forme symétrique et non superposable à celle du premier. Ces deux acides ont même composition, même densité, même solubilité, même pouvoir rotatoire, sauf le sens, et dispersent de la même manière les pians de polarisation (2502). Tous les deux sont pyro-électriques au même degré ; mais les électricités qui se montrent aux extrémités homologues sont de signe contraire.

H. Pasteur, ayant mélangé des dissolutions des deux acides, a obtenu Tacide paratartrique inactif, et il a reconnu qu'il se forme une véritable combinaison chimique ; car il y a dégagement sensible de chaleur. Tous les essais faits pour transformer l'acide droit en acide gauche, et vice versa, ont été infructueux ; de sorte qu'on n'a pu, jusqu'à ce jour, obtenir l'acide lévotartrique, qu'en le tirant de l'acide paratartrique.

M. Pasteur a passé en revue les sels des acides dextrotartrique et lévotartrique ; il a reconnu que deux sels de même composition présentent la même rotation et les mêmes caractères d'hémiédrie, mais en sens inverses.

SS06. Ces résultats remarquables conduisent à poser ces deux questions : l^ Toutes les substances dont les solutions dévient le plan de polarisation présentent-elles, quand elles peuvent cristalliser, l'hémiédrie non superposable ? 2« L'hémiédrie non superposable accuse-t-elle toujours l'existence de la pro- .priété rotatoire, tandis que l'hémiédrie superposable en indiquerait l'absence ? M. Pasteur a fait un grand nombre de recherches sur ce sujet important. Voici quelques-uns des faits nouveaux qu'il a découverts.

Vasparagine présente rhémiédrie non superposable à gauche, et sa dissolution aqueuse dévie faiblement le plan de polarisation dans le même sens. Il en est de même quand elle est dissoute dans les alcalis, tandis qu'elle dévie à droite avec les acides. Cependant les alcalis et les acides agissent sur cette substance d'une manière tout à fait semblable, en donnant naissance à Vacide aspartiquCy qui possède aussi la propriété rotatoire à gauche avec les alcalis, et i droite avec les acides.

Vacide malique présente, avec l'acide tartrique, de nombreuses analogies ; la dissolution aqueuse est lévogyre, et la déviation augmente avec la température IV 41

et avec là proportioD d*eau ; Tacide borique agit aussi comme sur Tacide tartrique (2498). Le bimalaU d^ ammoniaque tourne à droite, ainsi qae le malate neutre de chaux, tandis que le biroalate de chaux est lévogyre. Tous les trois présentent Thémiédrie non superposable. Le malate neutre de zine, et le mal(Ue double d'ammoniaque et d'antimoine^ dévient à droite.

Les dissolutions d'acide fumarique et de ses sels ne dévient pas le plan de polarisation ; et leurs cristaux ne présentent rien qui annonce rhémiédrie.

Le formiate de stronliane et le sulfate de magnésie présentent rhémiédrie non superposable ; cependant leurs dissolutions n*ont donné aucun signe de rotation. Mais M. Pasteur fait remarquer qu'il suffirait de changer certains angles des cristaux, de quelques minutes, pour que rhémiédrie devint superposable. Il semble donc que, si la propriété rotatoire existe, elle doit être trop faible pour être observable.

On peut conclure des faits qui précédent, que rhémiédrie non superposable indique l'existence du pouvoir rotatoire, et en fait connaître le sens quand les dissolutions sont formées avec des liqiiides cbimiquement neutres. On peat admettre aussi que les substances dont les solutions possèdent la propriété rotatoire, sont susceptibles de présenter rhémiédrie dissymétrique, quoiqu'il puisse arriver qu'on ne l'ait pas observée; c'est ainsi que M. Pasteur n'avait pu d'abord la produire en faisant cristalliser les bimalates de chaux et d'amiDOniaque. C'est après avoir observé rhémiédrie non superposable, sur certains cristaux du système régulier, que H. Marbach a été conduit à découvrir la propriété rotatoire dans ces sortes de cristaux (2484).

S506. Acides aspartiqae et oialiqae iBactifli. — Nous avons TU l'inutilité des efforts faits pour transformer l'acide tartrique droit en acide gauche (2504). La chimie manifeste la même impuissance quand il s'agit de communiquer à la molécule physique d'une substance, la constitution qui loi donnerait la propriété rotatoire. En un mot, toutes les substances dont les dissolutions sont capables de dévier le plan de polarisation, possèdent naturellement cette propriété, ou la doivent à une autre substance entrant dans leur composition et la possédant aussi naturellement. M. Pasteur a donné une nouvelle confirmation à ce principe, en montrant que les acides aspartique et . mulique tirés de l'acide fumarique, qui est inactif, ne possèdent pas la propriété rotatoire des mêmes acides tirés directement des végétaux ^ Entrons à œ sujet dans quelques détails.

M. Dessaignes, en 4850, ayant fait agir l'acide chlorhydriqne sur le fumarate d'ammoniaque^ en tira de l'acide aspartique. Mais cet acide est complètement inactif, comme la substanôe qui lui a donné naissance. M. Piria, en traitant l'acide aspartique par l'acide azotique azoteux, l'a transformé en acide malique. Or, suivant que l'acide aspartique employé est actif ou inactif, l'acide malique obtenu présente la propriété rotatoire, ou en

1 Amuilef de chimie e( de jihyfiqtie, 3« série, t. XXIIY^ p. 30.

est complètement dépourvu. Il y a donc deux espèces d'acide aspàrtique, et deux espèces d'acide malique. L'une des espèces est active, et s'extrait directement de certains végétaux ; l'autre est inactive, et dérive de l'acide fumarique, qui est inactif. Les sels de deux acides de même nom, ont même composition et présentent les mêmes propriétés chimiques, mais ils ont des cristallisations différentes, et ceux qui contiennent l'acide actif possèdent seuls le pouvoir rotatoire.

On serait porté à croire que l'acide inactif est le produit de deux acides actifs de sens inverse, comme l'acide paratartrique ; M. Pasteur combat cette opinion, en faisant remarquer que cet acide provient de l'acide fumarique, dont il faudrait supposer que les molécules sont partagées par la chaleur en deux groupes binaires symétriques, ou bien admettre une constitution binaire dans l'acide fumarique ; hypothèses inadmissibles.

SS07. Dans la séance du 27 novembre 1845, M. Faraday annonça à la Société royale de Londres ce fait capital, qu'une masse homogène transparente solide ou liquide acquiert , sous l'influence d'un fort aimant , ou mieux d'un électro-aimant, la propriété de faire tourner le plan de polarisation de la lumière polarisée qui la traverse dans la direction de la ligne des pôles de l'aimant. Il reconnut aussi que le sens de la déviation change avec la direction du courant dans l'hélice magnétisante de l'électro-aimant. M. Faraday fut d'abord tenté d'attribuer ces phénomènes à une action directe du magnétisme sur la lumière, mais on les considère aujourd'hui, avec raison, comme produits par une modification qu'apporte le magnétisme intense dans l'arrangement des molécules pondérables. Cette découverte capitale de M. Faraday a été le point de départ de ses recherches sur le magnétisme universel et sur le diamagnétisme (111,1791) ; elle fut connue en France par une lettre adressée à M. Dumas. Aussitôt plusieurs physiciens, parmi lesquels MM. Pouillet, E. Becquerel, Wiedmann, Matthies^en, etc., s'empressèrent de répéter les expériences.

. «S08. Modes d'obserration. •— Dans les expériences de M. Pouillet, lin parallétipipéde rectangle en verre, ayant ses bases bien parallèles et bien polies, était appuyé, comme un contact, sur les pôles d'un électro -aimant en fer à cheval. Les deux extrémités d'un saccharimètre de Soleil, séparées et installées sur un banc de diffraction (â223) de chaque côté de la pièce de verre, , servaient, l'une à polariser, l'autre à analyser le rayon qui la traversait.

M. E. Becquerel pose sur les pôles de l'électro-aimant vertical, deux pièces en fer doux, entre lesquelles il place les corps transparents. Ces pièces de fer sont forées parallèlement au plan des branches de l'électiro ; et portent, l'une

le polarisateur, l'autre Tanalyseur. De cette manière, le rayon passe suivant la ligne même des pôles, et les déviations du plan de polarisation sont beaucoup plus grandes : un flint de 48"*"* d*épaisseur a donné une déviation de 25<»,6 avec les armatures, et de 6^,30 seulement sans les armatures.

L'appareil que M. Ruhmkorff a imaginé pour ces expériences, donne des effets encore plus marqués. Dans cet appareil {fig. 1762), dont nous avons indiqué d'autres usages (111,1786); les cylindres de fer doux enveloppés par les bobines, sont forés suivant leur axe. En m est un prisme de Nicol, destiné à polariser la lumière ; en o, le prisme analyseur muni de son limbe R. La pièce transparente se place en ab, après qu'on a dévissé les bonnettes a et b, avec lesquelles on ferme les tubes de fer, pour d'autres expériences. Nous

Fig, 4762.

rappellerons que les pôles peuvent s'écarter, et être fixés à différentes distances, au moyen des vis t;, v\ et qu'il y a en c, un commutateur au moyen duquel on peut changer le sens du courant.

On peut enfin opérer avec de simples hélices, dans l'intérieur desquelles on place le parallélipipède transparent, et l'on trouve qu*il est indifférent que ce corps soit sur l'axe ou à côte de l'axe de l'hélice, pourvu qu'il reste en d^ans ; car en dehors l'action est nulle.

Voici maintenant comment on procède : la section principale de l'analyseur étant placée de manière à donner l'obscurité avec la lumière simple, ou la teinte sensible avec la lumière blanche, suivant la disposition du polarisateur, on fait passer le courant dans l' électro-aimant; aussitôt la lumière reparaît, ou la teinte change. En tournant l'analyseur, on cherche à rétablir l'état lumineux primitif, et l'on trouve ainsi de combien de degrés a tourné le plan de polarisation, et dans quel sens il a tourné. — M. Bertin projette le faisceau émergent, sur un écran, en enlevant les diaphragmes qui limitent la grosseur du faisceau, polarisant la lumière solaire avec une pile de glaces, et employant pour analyseur un gros prisme bi-réfringent, dont les deux images s'éteignent alternativement quand on le fait tourner. En mettant immédiatement après la

pile de glaces, la plaque à deux rotations de Soleil, on observe les changements déteinte des deux moitiés.

On a reconnu par ces diverses méthodes, que le plan de polarisation tourne d'une quantité angulaire, qui dépend de la nature de la substance, de son épaisseur, de l'intensité du courant, de la distance des pôles magnétiques, et enGn de la direction des rayons lumineux par rapport à la ligne des pôles ; l'action étant maximum quand les rayons sont parallèles à cette ligne, et nulle quand ils lui sont perpendiculaires.

S509. Seas de la rotation. — M. Faraday a reconnu que le sens de la rotation ne dépend pas des substances, et qu'il est le même que le sens du courant dans l'hélice magnétisante de l'électro-aimant. Cette loi ne s'applique pas aux substances qui contiennent certains métaux magnétiques. Elle montre que si l'on renverse le courant, la déviation change de sens. Quand le corps transparent est appuyé sur les pôles de l'électro-aimant, on détermine le sens au moyen de celui qu'auraient les courants d'Ampère (111,1714) dans une pièce de fer doux qui serait mise à la place de ce corps. Si ce dernier est simple* ment placé dans une hélice, la rotation se fait encore dans le sens du courant.

Il résulte de là que : i« Si le parallélipipède de verre appliqué sur les pôles de l'aimant dépasse ces pig. 4763.

pôles , les portions qui dépassent feront tourner le plan de polarisation en sens contraire de la portion placée entre les pôles ; car, une pièce de fer doux mise à la place du corps transparent, posséderait deux points conséquents avec deux pôles contraires aux extrémités. Il pourra donc arriver que l'effet soit nul, comme l'a vérifié M. Pouillet. %<> Si, le courant restant le même, on faisait passer le rayon lumineux en sens contraire, ce qui obligerait l'observateur à aller se placer du côté opposé de l'appareil, il verrait la déviation se faire en sens contraire ; ce qui est tout différent de ce qui a lieu avec les substances douées du pouvoir rotatoire moléculaire (9477). M. Faraday a profité de cette circonstance pour amplifier l'effet produit : la pièce de verre (fig, 1763) étant argentée à ses deux extrémités, excepté sur une étendue de d*"*", on fait réfléchir le rayon plusieurs fois intérieurement; s'il se réfléchit quatre fois, la rotation est la môme que s'il avait traversé une masse de verre cinq fois plus longue. Dans une expérience de M. Faraday, la rotation était de ii"* quand le rayon ne faisait que traverser, et elle était de 36^ et de 60^, quand il subissait deux réflexions ou quatre réflexions intérieures. On peut, en employant cet artifice, opérer sur des masses de verre peu épaisses, permettant de rapprocher beaucoup les pôles magnétiques, et employer alors un fort aimant ordinaire. Le quartz, ou un liquide possédant k polarisation rotatoire moléculaire, ne donneraient pas, après plusieurs réflexions, plus d'effet que si le rayon n'avait traversé qu'une fois ; et même la rotation serait nulle s'il avait traversé un nombre pair de fois, deux fois par exemple, comme

646 POLARISATION HOTATOIRE

«ela a lien quand on place une plaque de quartz sûr le miroir inférieur de l'appareil de Norremberg.

Si, au contraire, on place , comme l'a fait M. Bertin , une lame de verre sur ce miroir, après avoir appliqué en dessous le pôle de Télectro-aimant, on observe facilement la rotation du plan de polarisation ; surtout si Ton place sons l'analyseur, la plaque à deux rotations de Soleil (2481).

ssio. Cas des sniisUiaees oiacBéti^ves. — Les substances diamagnétiques tournent toutes le plan de polarisation dans le sens du courant. Mais il n'en est plus de même de toutes les substances magnétiques, comme il résulte des expériences de M. Verdet sur un grand nombre de liquides ^ M. Verdet commence par établir» en opérant sur des solutions étendues à divers degrés, que, dans une solution aqueuse d'un sel, les molécules salines et celles du liquide agissent sur la lumière polarisée indépendamment les ânes des autres, chacune d'elles apportant son pouvoir roiatoire magnéiique spédal, de manière que la rotation produite est la somme des rotations individuelles dues aux molécules des deux substances. Cela posé, il trouve que certains sels dissous dans l'eau diminuent la déviation qu'elle produit seule. La déviation peut même avoir lieu en sens contraire ; par exemple, pour la dissolution concentrée de perchlorure de fer, qui donne une déviation égale i peu près à celle du verre pesant de H. Faraday, et égale par conséquent à 6 à 7 fois celle que l'eau pure produit en sens contraire. Nous avons donc une solution qui fait tourner le plan de polarisation en sens inverse du sens du courant. En employant un dissolvant agissant moins fortement que l'eau, comme l'alcool, l'éther, et surtout l'esprit de bois dont l'action rotatoire magnétique est à peine sensible, on arrive plus facilement à obtenir de ces effets inverses. Par exemple , une partie de perchlorure de fer dans 4 d'éther, a donné on liquide qui tournait en sens inverse du courant ; et avec deux fois phs d'éther, la solution s'est trouvée inactive. Une dissolution de li parties de perchlorure de fer dans 9 d'esprit de bois, donne une rotation inverse considérable.

On voit donc que certains liquides, sous l'influence du magnétisme, font tourner le plan de polarisation en sens inverse du courant ; ils possèdent, suivant l'expression de M. Verdet, un pouvoir rotatoire magnétique négatif. Il était important de constater celte propriété dans des substances non dissoutes. Tous les essais tentés jusqu'à présent sur des corps solides ont été infructueux ; mais M. Verdet a trouvé une substance, le bidUorure de titane, qui est liquide i la température ordinaire, et qui donne une rotation magnétique négative sans intervention d'aucun dissolvant.

M. Verdet a conclu de ses nombreuses expériences, que toutes les substances diamagnétiques dans lesquelles il n'entre aucun métal magnétique, présentent un pouvoir rotatoire magnétique positif. On ne peut en dire autant de cdies

< Annales de chimie et de physique, 3« série, t. LU, p. 1 29.

qai contiennent un métal magnétique, et Ton peut, à cet égard, diviser les métaux en trois classes, ayant pour types le fer^ le nickel et le manganUe, Les métaux de la première classe (fer, titane, cérium, lanthane..., )> communiquent aux substances qui les contiennent, le pouvoir rotatoire négatif. Ceux de la seconde (nickel, cobalt, molybdène...) communiquent le pouvoir positif. Le manganèse forme un type intermédiaire , dont les composés ont un. pouvoir tantôt positif, tantôt négatif.

SSII. DlspeniloB des plans de polarisation des dUe^es eoalears. — M. Bertin a constaté, avec le flint, que cette dispersion se fait suivant les mêmes lois que pour le quartz : ayant compensé la rotation du flint an moyen du compensateur de Soleil (2501), il a trouvé que Timage restait blanche dans toutes les positions de l'analyseur, avec tous les flints qu'il a essayés. Cette loi, que M. E. Becquerel avait également constatée de son côté, a été vérifiée par M. Wiedemann sur Fessence de térébenthine.

SStS. Tarlatlens du pouToir rotatoire ■M^^aétiqve avee la sabstaaee. — Tous les corps liquides et tous les solides transparents non cristallisés qu*a essayés M. Faraday, lui ont montré, à divers degrés, le pouvoir rotatoire magnétiquoi M. Matthiessen n'en a trouvé aucun signe dans l'acide phosphorique fondu, le silex, Fagateet le fluorure de calcium. Les gaz n'en ont aussi donné aucun signe. Quand une substance possède naturellement la propriété rotatoire, le magnétisme agit comme si elle était inactive, et le pouvoir rotatoire qu'il produit s'ajoute à celui que possède la substance, ou s'en retranche, suivant le sens du courant.

Les corps cristallisés semblent, en général, rebelles à l'action magnétique. Sur une centaine de cristaux, M. Matthiessen n'a trouvé que le sel gemme qui soit susceptible de prendre la propriété rotatoire ; mais aussi il la prend à un haut degré, car il dévie le plan de polarisation à peu près autant que le verre pesant de Faraday. Les cristaux de chlorure de mercure, de carbonate et de chromate de plomb sont insensibles, et cependant les mômes substances amorphes produisent des effets remarquables. M. E. Becquerel a produit la rotation magnétique, dans le cristal de roche rendu inactif par la réunion de deux plaques de sens opposé '. Il l'a aussi observée en employant la lame à deux rotations de Soleil, donnant la teinte de passage ; il a vu l'une des moitiés tourner au rouge, et l'autre au bleu, sous l'influence du magnétisme. M. Bertin, avec l'appareil de Norremberg disposé comme nous l'avons dit plus haut (2509), n*a besoin d'employer qu'une simple lame de quartz, dont la rotation moléculaire est annulée dans les deux trajets du rayon réfléchi sur la glace inférieure de l'appareil. M. Ë. Becquerel a encore obtenu des signes de rotation, avec le béril et la tourmaline, et il a reconnu qu'ils sont d'autant plus marqués que les substances sont moins pures.

On a fait beaucoup d'expériences pour comparer les pouvoirs rotatoires

1 Amuilei de chmit $i de physique, 3* série, t. XYll ,437.

magnétiques des diverses substances, placées dans les mêmes conditions. On a longtemps regardé le verre pesant (boro- silicate de plomb) comme ayant le plus grand pouvoir ; mais sur SOO espèces de verres artificiels qu'il a exami* nées, M. Matthiessen en a trouvé 23 plus énergiques ; parmi lesquelles, le silicate de plomb pur lui a donné une déviation plus que double (20 au Keo de 9) ^ M. Verdet a produit, avec la dissolution de {4 de perchlorure de fer dans 9 d'esprit de bois, une rotation négative presque double de celle du verre pesant, et triple de celle du sulfure de carbone.

D'après M. Matthiessen, les silicates, et peut-être les chlorures, ont le plus grand pouvoir rotatoire. L'oxyde de plomb est la base qui, introduite dans un verre, en augmente le plus le pouvoir rotatoire. Ensuite viennent le bismuth, l'antimoine, le zinc, le mercure, l'argent. La présence de la magnésie, de la strontiane, de la baryte, ne parait pas avoir d'influence ; celle de la chaux, de la potasse, de la soude, diminue l'effet.

Voici quelques résultats trouvés par M. Bertin ; le pouvoir rotatoire magnétique du verre pesant étant représenté par i 00 :

Verre pesant 400

Flint de Guinand 87

Flint de M. Matthiessen 83

Flint commun 53

Bicblorure d*étain 77

Sulfure de carbone 74

Protochlorure de phosphore 51

Dissolution de chlorure de zinc 55

Dissolution de chlorure de calcium. . . 45

Eau 25

Alcool à 36* 48

EUier 45

On ne peut donner les déviations absolues, parce qu'elles dépendent de circonstances très variables ; comme le poids de l' électro-aimant, la longueur et la grosseur du fil de l'hélice magnétisante, la force de la pile, la distance des pôles magnétiques. On a cherché inutilement quelques relations entre le pouvoir rotatoire magnétique et l'indice de réfraction ou les autres propriétés physiques des corps transparents. Cependant il semble résulter des expériences de Wertheim, que le pouvoir le plus grand appartient aux corps les moins bi- réfringents, soit naturellement, soit par compression.

S5t3. Belatlon eatre l'aetloB rotatoire et riateMlté naipBétl^Me. — M. Wiedemann et M. Bertin ont, les premiers, cherché les lois qui lient les intensités rotatoires à la force magnétisante et à la distance aux pôles magnétiques. Le premier plaçait la substance transparente dans une hélice ; le second se servait d'un électro-aimant. Nous reviendrons sur les principaux résultats auxquels ils sont arrivés, après avoir exposé les recherches plus complètes de M. Verdet. Ce dernier physicien s'est proposé de trouver la relation entre l'action élémentaire exercée en un point du corps transparent, et l'action magnétique qui existe en ce point ^.

1 Bibliothèque universelle de Genhe (Arcb. des se.), t. Y, p. 425. ^ Annalet de chimie et de physique^ 3« série, t. XL1, p. 370.

Commtf, à la petite distance à laquelle Taction s'exerce, elle ne peut être la même sur tous les points de la pièce transparente, M. Verdet commence par former, suivant la méthode de M. Faraday et de M. Plùcker, un champ magnétique d'intensité uniforme, en vissant aux pôles des électro-aimants de Tappareil de Ruhmkorff (/ïjf. 1763), deux disques percés, en fer doux, dont le diamètre égale celui des bobines, et entre lesquels un point magnétique devait être partout également influencé (excepté près des bords) ; les différences de distance à ces disques étant compensées par les différences d'obliquité des actions exercées. Du reste, M. Verdet a vérifié cette constance» dans les eQets, au moyen d'une pièce de verre pesant ; tant qu'elle ne touchait pas une des armatures circulaires, ou ne s'approchait pas trop des bords , on pouvait la déplacer sans que la teinte sensible donnée par l'analyseur fût modifiée. On peut conclure de là que les propriétés optiques développées dans la masse de verre sont les mêmes (sauf la grandeur de la rotation) que celles qui sont développées dans un élément quelconque infiniment petit de cette masse.

Cela posé, M. Verdet a cherché Y action magnétique exercée en un point donné occupé par un élément du verre, et à laquelle est dû le pouvoir rotatoire qu'il possède. Pour cela, il s'est appuyé sur une conséquence qu'il déduit des lois de MM. Nevman et W. Weber, relative aux courants induits dans un circuit fermé qu'on déplace en présence d'un pôle magnétique. 11 prouve que, si dans un espace où l'action magnétique est constante en grandeur et en direction, on dispose un courant circulaire dont le plan est parallèle à la direction de l'action magnétique, et si on le fait tourner de 90^ autour d'un axe perpendiculaire à cette direction, il se développe un courant induit proportionnel à la grandeur de l'action magnétique.

Pour appliquer ce principe, on place entre les deux plaques polaires de l'appareil deRuhmkorff, une petite bobine circulaire r ( ^^. 1764), dont le diamètre est 0,2 environ de celui des plaques. Cette bobine est mobile autour d'un axe horizontal, o , parallèle aux plaques polaires P. Le support de cette bobine peut s'élever ou s'abaisser au moyen d'un pignon denté b et d'une crémaillère dont est muni son support, que L'on fixe sur la règle IV {fig. 1762). Le fil de la bobine présente la même résistance que celui d'un réomètre ou magnétomètre de M. Weber (III, 1613), avec lequel on le met en communication. La bobine circulaire étant d'abord horizontale, on la fait tourner rapidement de 90"* autour de l'axe o ; un courant d'induction se développe et imprime au barreau aimanté du réomètre, une impulsion première dont l'angle

Fig. 4764.

se mesure par la méthode de M. Gauss (I, iâ5). On démontre par Tanalyse que cet angle est proportionnel à Taction magnétique qui a donné naissance au courant induit. La force magnétique une fois mesurée, on remplace la bobine, par la pièce transparente v posée sur une tablette en cuivre ae, que l'on fait descendre à la place de la bobine, et Toii observe la rotation du plan de polarisation, .soit au moyen de la lumière blanche et de la teinte sensible, soit au moyen des rayons solaires ayant traversé une dissolution ammoniacale de sulfate de cuivre, qui leur donne une teinte voisine de la raie G du spectre. On mesurait une seconde fois la rotation en renversant le courant, puts on fusait une nouvelle évaluation de la force magnétique.

Les expériences ont porté sur le verre pesant de M. Faraday, sur le flint, et sur le sulfure de carbone. L'action magnétique était modifiée, soit en faisant varier le nombre des couples de la pile, de 4 à âO ; soit en changeant la distance des armatures, de 50 à 90"<*. Le quotient de la force magnétique par la déviation a toujours été le même avec la même substance ; d*oû l'on conclut cette loi très simple : la rotation du plan de polarisation est proportionnelle à Faction magnétique. Cette loi a été vérifiée dans le cas de la rotation négative, au moyen de la dissolution du bichlorure de fer dans l'esprit de bois. La déviation était mesurée à 5' oif 6' près, et l'erreur probable de Févalnation de Faction magnétique était d'une division de l'échelle du magnétomètre. Ces incertitudes, quoique très petites, suffisent pour rendre compte des différences que présentent les résultats.

La lortj[ui précède étant la même pour tous les éléments des corps transparents, et l'action magnétique variant en raison inverse du carré de la distance, on peut dire que le pouvoir rotatoire développé par un centre magnéliqw^ dans une tranche infiniment mince du corps transparent^ varie proportionnellement à Vaciion magnétique, et en raison inverse du carré de la distance. Il résulte de là que, pour un môme état de l'appareil, la déviation doit être proportionnelle à l'épaisseur traversée par la lumière.

M. Wiedemann avait trouvé antérieurement \ par le procédé de M. Broch (2480), que la rotation produite par un liquide naturellement inactif, introdnit dans une bobine parcourue par un courant, est proportionnelle à rintensité du courant. Cette loi est d'accord avec celle qui précède ; car les actions magnétiques exercées sur un point magnétique placé dans la bobine, seraient soumises à la même loi. Comme la rotation était trop faible pour être mesurée avec précision, M. Widemann plaçait entre la bobine et le polarisateur an tube d*es$enoe, et il retranchait de la rotation observée, celle que produisait l'essence seule.

M. Bertin avait trouvé, en faisant agir une seule branche d'électro-aimant sur une pièce de verre qu'il en éloignait peu à peu, que les distances variant en progression arithmétique, la rotation diminuait en progression géométri-

1 AmMle» de cfctmie $t de phyrique, S« série, t. XXXIV, p. 424.

MAGNéTIÛUE.

que ' ; ce qui semble en désaccord avec la loi de M. Verdet. Hais, comme le fait remarquer ce dernier, la base du fer doux représente une surface magnétique qui rie peut être assimilée à un point. Du reste, il résulte d'expériences faites avec Tappareil même qui avait servi à M. Bertin, que Y action magnétique varie, à différentes distances de la surface terminale de Télectro-aimant, à peu prés suivant la loi qu*il avait trouvée pour les angles de déviation ; il n'y a donc pas désaccord entre les deux lois; seulement celle de M. Bertin n*est vraie que dans des conditions où il expérimentait, tandis que Fénoncé de M. Verdet exprime la loi élémentaire du phénomène.

SSf 4. VaflattoM de la dévIatloM avee l'obllqolté de l'aclloM mai^étlqae par rapport aox rayons. — M. Faraday avait reconnu la diminution de Taction magnétique quand elle s'exerce obliquement à la direction des rayons lumineux.

M. Verdet s'est proposé de trouver la loi de cette diminution. Il lui a fallu, pour cela, faire passer le rayon un peu au-dessus des armatures de l'électro-aimant, et cependant placer le corps transparent dans un champ magnétique uniforme. La figure 1765 représente la partie supérieure horizontale de l'appareil au moyen duquel ces conditions ont été remplies.

AA , A' A' sont les extrémités des branches d'un électro-aimant vertical mobile autour d'un axe

Fig. 4765.

placé à égale distance de ces branches, et porté par un pied à vis calantes V, V, V, V. Un vernier v tourne avec le système, et mesure l'angle de rotation sur le cercle fixe CC. Chaque branche de l'électro-aimant soutient une armature en fer doux, composée d'un prisme p, p' pouvant glisser dans des rainures rr, r'r\ et portant des lames de fer doux L, V . Des expériences faites par la méthode que nous avons exposée (2512), ont prouvé que les actions optiques et magnétiques ne varient pas sensiblement, entre les plaques et un peu au-dessus de leur bord supérieur.

Le corps transparent est soutenu un peu au-dessus de ces bords par un plateau circulaire o muni d'un vernier, et mobile au centre d'un second plateau gradué rc, porté par une colonne qui tourne sur elle-même avec l'électro-aimant et le repère o. Une barre PB, fixée au pied de l'instrument, porte en P un prisme polarisateur, et en B un écran percé d'un petit trou.

I AnwiUst de chimie et de j^ftyciçue, 3* série, t XXIII, p. 5. 3 Annales de chimie et de physique, 2« série, t. XUII, p. 37.

L'analyseur est à part, au-delà de l'écran. Tontes les parties de Tappareil sont en cuivre, excepté l'électro-aimant et ses armatures.

Voici comment on opérait : le plan des branches de l'électro-aimaot étant placées dans la direction du rayon lumineux, et les faces d'entrée et de sortie de la pièce transparente étant normales à ce rayon, on observait la déviation du pian de polarisation. On plaçait ensuite l'électro-aimant dans une direction oblique mn ; la pièce transparente, qui tournait avec lui, était ramenée à sa première position en faisant tourner le plateau o en sens opposé. On observait de nouveau la déviation du plan de polarisation, puis on répétait l'observation en faisant tourner l'électro-aimant en sens contraire, et l'on prenait la moyenne des deux résultats. La pièce transparente était ainsi toujours traversée de la même manière par la lumière ; il n'y avait de changé que la direction de l'action magnétique.

M. Verdet a reconnu ainsi, que ta rotation du plan de polaruation est proportionnelle au cosinus de Vangle compris entre la direction du rayon lumineux et celle de V action magnétique. En d'autres termes, la rotation est proportionnelle à la composante magnétique parallèle à la direction du rayon. Cette loi explique pourquoi il n'y a pas d'effet quand les rayons sont perpendiculaires à la direction de l'action magnétique.

S5f s. He la ca«se des actloBS retatoires Hui^éU^vea. — La propriété rotatoire que prennent la plupart des corps sous l'inflnence des aimants, paraît due à l'action du magnétisme sur leurs molécules, actions qui consistent, soit à modifier l'arrangement des molécules élémentaires dans la molécule physique, soit à donner à celle-ci une orientation déterminée. La manière dont ces modifications s'accomplissent dépend évidemment dn sens dn courant. De semblables effets sur la disposition des molécules n'ont rien de surprenant, quand on se rappelle les déplacements moléculaires produits par les électro-aimants dans les corps magnétiques (III,i676) , et l'action dn magnétisme sur tous les corps (111,1791). Tout ce qui gène les déplacements moléculaires devra donc nuire au développement de la propriété rotatoire ; aussi, voyons-nous les cristaux ne la manifester que rarement.

Il résulte aussi des expériences de MM. Matteucci, Edlund et Wertheim, que la compression amortit la sensibilité magnétique des substances transparentes, en gênant les mouvements moléculaires. M. Matteucci comprimait la plaque transparente, dans la petite presse de M. Brewster (fig. 4731), munie de pièces d'acier planes au lieu de pièces arrondies. Il se servait do bi-quartz à rotations inverses de H. Soleil ; l'analyseur donnant la teinte de passage, il comprimait le corps transparent, et les deux moitiés présentaient des nuances différentes; ce qui montre que la compression seule fait tonmer le plan de polarisation. Il rétablissait l'égalité de teinte en tournant l'analyseur* et faisait passer le courant dans l'appareil de Ruhmkorff; les teintes changeaient» il

I Ami. de ch. et de ph., 3« sér., t. UV , p. 354 ; t. XXYIII, 493.

les ramenait encore à l'égalité, et mesurait ainsi la déviation du plan de polarisation produite par le magnétisme. Cette déviation était plus grande, quand le magnétisme agissait dans le même sens que la compression, que lorsqu'il agissait en sens opposé. La différence était à peu prés du simple au double, dans presque tous les cas observés. Une compression un peu forte sur le crown , le rend tout-à-fait insensible à l'action du magnétisme. — Wertheim a expérimenté sur des pièces de verre soumises à l'action de la presse (fig, 1747), entre les deux pôles d'un appareil de Ruhmkorff. Il a vu la rotation diminuer par l'augmentation de pression ; mais il n'a pu déterminer exactement le moment où elle cesse de se montrer, la double réfraction qui se manifeste rendant visibles simultanément les deux images données par l'analyseur bi-réfringent. Cependant , en opérant avec les rayons homogènes, il a reconnu que la rotation disparaît, à peu près au moment où la différence de marche devient égale à |X; car alors l'image ordinaire est complètement obscure.

Un autre fait vient prouver l'existence des modifications moléculaires. M. Faraday a constaté que le pouvoir rotatoire augmente graduellement pendant quelques secondes après qu'on a établi le courant de l'électro-aimant ; mais qu'il cesse subitement avec ce courant. M. Hatthiessen . a reconnu qu'on rend l'augmentation plus sensible, quand on interrompt plusieurs fois le courant on qu'on en change brusquement le sens ; surtout quand le verre est légèrement trempé, et cette trempe se trouve modifiée. Par exemple, le verre pesant, légèrement trempé, éprouve une augmentation de pouvoir rotatoire après plusieurs secousses , et perd cet accroissement après le repos. Les verres contenant un métal magnétique ou du bismuth, perdent leur trempe pendant ces alternatives. En ramollissant des verres après la fonte, M. Matthiessen leur a fait perdre quelquefois jusqu'à un quart de leur sensibilité primitive. — La chaleur, qui écarte les molécules, les rend plus faciles à déplacer par le magnétisme; car M. Matteucci a vu le pouvoir rotatoire augmenter avec la température. Par exemple, le verre pesant, qui donnait 6'' de déviation, a donné 8^ quand il était soumis à l'expérience immédiatement après avoir été retiré de l'huile bouillante.