RAIES DU SPECTRE

II existe des raies au-delà de la ligne A dans le rouge, et au-delà du violet. Les premières ont été observées par M. Brewster dans un espace égal à la distance AB (fig. 1551); les autres par M. Herschel dans un espace de couleur gris-lavande, qui s'étend au-delà du violet. Pour apercevoir ces raies, il faut employer des précautions multipliées ; entr*autres intercepter tous les rayons autres que les rayons rouges ou violets, et tapisser de velours noir Tintérieur de la lunette. M. Brewster rendait sa vue plus perçante en dissolvant, au moyen du gaz ammoniac, le fluide trop épais qui lubrifie la surface de l'œil. Au moyen de ces précautions, et en employantun prisme d'huile de cassia, qui disperse beaucoup la lumière, il a pu distinguer jusqu'à 2000 raies.

Fraunhofer déterminait les distances angulaires des raies en mesurant les déviations qui leur correspondaient, au moyen de son appareil (fig, 1525), à la place duquel on peut aussi employer le goniomètre de M. Babinet. Fraunhofer a encore mesuré les distances absolues des raies, au moyen d'une lunette à réticule, pouvant glisser sur une règle parallèle au spectre, de manière à recevoir successivement les différentes couleurs. Une vis micrométrique indiquait les distances des raies, que l'on faisait coïncider successivement avec le fil de la lunette.

On peut observer à l'œil nu les principales raies. Voici les précautions que prend M. F. Bernard pour en distinguer plus de cent : les rayons solaires réfléchis par une glace, entrent dans la chambre noire, par une fente verticale de l"*"' de largeur au plus. On place l'œil à 3 mètres environ de la fente et très près d'un prisme bien vertical que l'on fait tourner peu à peu. Quand on approche du minimum de déviation, les raies apparaissent nettement. Pour distinguer celles du violet, il faut mettre l'œil très près du sommet du prisme, et il faut que le spectre soit vivement éclairé ; la lumière du disque solaire légèrement voilé par des nuages, convient très bien pour cela. Pour distinguer les raies des autres couleurs, il faut se rapprocher du minimum de déviation et employer une lumière moins vive; la lumière du ciel, passant directement par la fente, convient bien alors. Du reste, la position la plus favorable du prisme n'est pas tout à fait la môme pour les divers observateurs ; elle paraît dépendre de la conformation de l'œil.

On peut aussi distinguer une quarantaine des raies les plus prononcées, dans un spectre projeté sur un écran blanc en papier fin bien tendu, ou en verre dépoli. Les rayons solaires traversent deux fentes à 4 ou 5 mètres Tune de l'autre; immédiatement derrière la seconde, on place un prisme de flint dans la position du minimum de déviation, puis on le fait tourner peu à peu jusqu'à ce que les raies apparaissent distinctement sur l'écran placé à i ou 2 mètres du prisme. On peut aussi, comme l'a prescrit de Haldat; placer une lentille achromatique à long foyer derrière le prisme, pour avoir un spectre plus brillant >.

1 MM. Zantedeschi, Ragona^ Wartmann ont observé, chacun de leur côté, des raies longitu- IV <3

SOStt. llMige étm raies poar 4lstlBs«er les Inailères prevesant de sevrées difTéreates. — Indépendamment de leur utilité dans la mesure des indices de réfraction (1868), les raies du spectre ont fourni à Fraunhofer un moyen original de distinguer les unes des autres les diverses sources lumineuses ^ En effet, les raies changent d*aspectet sont distribuées différemment dans les spectres formés par différentes sources, tandis qu^elles conservent le môme aspect et la même distribution dans les spectres formés par une même source ; que les rayons qui en émanent arrivent directement au prisme, ou qu'ils y arrivent après avoir subi une ou plusieurs réflexions. Ainsi, la lumière solaire directe ou réfléchie par une surface blanche, la lumière des nuées, celle de la lune et des planètes, qui proviennent de la même source, donnent des raies disposées de la même manière. Par exemple, en regardant à travers un même prisme Mars, Jupiter, Vénus, on distingue les raies D, E, F disposées dans les mêmes couleurs, dans le même ordre et aux mêmes distances que dans le spectre solaire ; d*où Ton conclut que la lumière de ces astres est empruntée au soleil. — Fraunhofer, ayant observé à travers un prisme plusieurs étoiles de première grandeur, trouva encore des raies noires, mais distribuées autrement que dans le spectre solaire, et d'une manière différente quand on passe d'une étoile à une autre. Par exemple, on ne voit pas de raies dans le jaune et l'orangé de Sirius ; on en voit deux dans le bleu et une surtout très marquée dans le vert; Polîux a plusieurs lignes faibles, la ligne D occupe sensiblement la même place qu'avec la lumière solaire, etc. On conclut de là que les étoiles sont des sources de lumière indépendantes les unes des autres. Pour observer les raies des étoiles, il faut se placer dans une ob«carité complète et élargir le spectre, qui est linéaire, au moyen d'une lentille cylindrique parallèle à sa longueur. H. W. Swan a imaginé un mode d'observation des plus commodes : il place le prisme derrière la partie non étamée du miroir fixe d'un sextant (1906), et amenant l'image de l'étoile réfléchie par les deux miroirs, sur une des raies observée à travers le prisme, il obtient immédiate* ment la déviation qui lui correspond.

SOSY. InlIneBee des gas eoiorés sur l'apparition des raies. — Quand un rayon de lumière traverse un gaz coloré avant de rencontrer le prisme, il

dinales dans le spectre , c'est-À-dire des raies perpendiculaires à celles de FrauDhofer. Mais MM. Knoblauch etKarsten ont montré que ce phénomène n'a rien de constant, que les positions de ces raies longitudinales dépendent de la distance du miroir qui réfléchit les rayons solaires, à la lentille, et de la distance de celle-ci au prisme; et enfin, qu'elles sont produites par des aspérités accidentelles des bords de la Tente, et par \e» impuretés déposées sur la surface du miroir. Ayant enlevé le prisme et observé Pimage focale de la fente, ils ont toujours observé des aspérités des bords , rétrécissant cette image, ou des parties sombres provenant d'une réflexion imparfaite, précisément aux points correspondants aux raies longitudinales. Ces parties plus étroites ou moins brUlante& de la (ente produisent naturellement des bandes sombres quand le prisme étale l'image delà fente. {Bibl. de Gen. (Arch. des Se.), t. II, p. 208. 1 Bibliolhèque universelle de Genève (Sciences et arU), t. VI (1847), p. S4.

RAIES DU SPBCTRB. 195

se manifeste de nouvelles raies noires ; les vapeurs d'acide hypo^azotique produisent à un haut degré ce phénomène, observé d*abord par M. Brewster. Si l'on emploie la lumière d'une lampe, dont le spectre ne présente pas de raies noires, aussitôt que la vapeur colorée arrive dans le faisceau, on voit les parties violettes et bleues se couvrir de raies, ou plutôt de bandes obscures, qui s'étalent de plus en plus à mesure que la densité du gaz augmente, et finissent par se réunir, de manière à faire disparaître tous les rayons violets ; en même temps, des bandes se montrent dans le jaune, et finissent par s'étendre jusque dans le rouge. Le phénomène présente une grande régularité avec la vapeur d'iode ou de brome, et les raies ne sont pas distribuées de la même manière qu'avec l'acide hypo-azotique. Suivant M. Miller, elles se montrent d'abord dans le vert et le jaune, puis dans l'orangé et le commencement du rouge; elles ont l'apparence de cannelures; les unes sont tout-à-fait noires, les autres forment des bandes sombres. En étudiant ces bandes, au moyen d'instruments perfectionnés (204i), on voit qu'elles sont formées par la réunion d'une foule de raies noires très fines. — M. E. Robiquet a constaté que le chlore sec, même sous une épaisseur de 4°^,50, n'eu fait pas apparaître.

Si Ton opère avec la lumière solaire et que l'on fasse passer la vapeur colorée de plus en plus dense devant la fente par laquelle entrent les rayons, les raies, faibles d'abord, s'assombrissent et finissent par empêcher de distinguer les raies directes du spectre solaire. On remarque que ces deux sortes de raies sout indépendantes Tune de l'autre, excepté pour l'acide bypo-azotique, avec lequel les deux systèmes coïncident, comme l'a constaté M. Brewster.

On pourrait croire que les raies produites par l'interposition d'un gaz peuvent servir à la mesure des indices de réfraction ; mais H. Â. Weiss a reconnu que leurs distances réciproques éprouvent, quand la densité du gaz varie, des changements qui peuvent aller jusqu'à 30'', parce qu'elles s'élargissent plus du côté des rayons les plus réfrangibles, que du côté opposé. Quelques-unes des raies du spectre solaire s'élargissent aussi inégalement de chaque côté, quand le soleil s'approche de l'horizon.

S038. De la eaoae des raies do speetre solaire. — L'apparition de bandes sombres lors de l'interposition des vapeurs colorées, s'explique naturellement en admettant que ces vapeurs absorbent ou arrêtent certaines espèc^^s de rayons, comme le font tous les milieux colorés, ainsi que nous allons le voir (2043). On serait donc porté naturellement à attribuer les raies du spectre solaire, à l'absorption de certains rayons par l'air atmosphérique qui, n'étant que légèrement coloré, ne peut donner que des raies très fines. Si cette explication est exacte, les raies devront être d'autant plus nombreuses et plus prononcées que le soleil sera plus près de l'horizon ; et, en effet, on a remarqué que l'aspect de certaines d'entre elles dépend de l'état de l'atmosphère ; par exemple, M. F. Bernard en a vu, principalement celles qui sont dans le rouge, présenter une netteté remarquable, quand le soleil est très bas.

Longtemps auparavant, M. Brewster avait remarqué, dans le spectre du soleil rapproché de l'horizon, des bandes sombres vers les raies B, G, D, bandes

496 GHROMATIQUB.

que M. Janssen a pu résoudre, au moyen d'un appareil à plusieurs prismes, en une multitude de raies très déliées, dont une partie coïncide avec des raies de Frauenhofer. Ces bandes s'affaiblissent quand le soleil monte et quand on observe sur les montagnes élevées. On doit donc les attribuer à Tabsorptipn de Tair. On les nomme raies atmosphériques ou ielluriques,

H. Janssen a démontré qu'elles sont dues principalement à la vapeur d'eau que contient l'atmosphère. Car, sur le Faulhorn, par un temps très sec, il le^ a vues disparaître, tandis qu'elles augmentaient d'intensité pour le spectre de rayons ayant rasé la surface du lac de Genève. En outre, M. Janssen a prouva par une expérience directe, faite en 1855, la faculté absorbante de lavapeu^ d'eau, en faisant passer à travers un long tuyau de 37 mètres de longueur, entouré de sciure de bois et rempli de vapeur à plusieurs atmosphères de près, sion, la lumière de plusieurs becs de gaz. Il vit le spectre strié de plusieurs raies, dont la position était celle des raies du spectre du soleil près de son coucher ; tandis que la flamme du gaz donne habituellement un spectre sans raies noires.

Ces faits nouveaux peuvent servir à lever l'objection faite à l'existence des raies telluriques par M. Glaisher, qui, dans une ascension aérostatique, faite en 1863, avait vu, aune hauteur de 7,250°^, le spectre solaire strié de raies beaucoup plus nombreuses qu'à la surface du sol ; mais il eût fallu faire quelques mesures, ce que la situation ne permettait pas, et en outre il suffirait que l'air eût été très humide autour de l'aérostat pour expliquer celte multiplicité de raies.

Si certaines raies doivent être attribuées à l'action de l'atmosphère, d'autres en plus grand nombre, notamment celles qu'a décrites Frauenhofer, indépendantes de l'état de l'air et de la hauteur du soleil, ont une toute autre origine. M. Brewster ayant remarqué qu'elles sont distribuées comme celles que produisent les vapeurs nitreuses, suppose que certains rayons sont absorbés par un milieu qui se comporte comme ces vapeurs. Ce milieu ne pouvant être l'atmosphère de la terre, il eut l'idée de le chercher dans l'atmosphère du soleil. M. Forbes, puis M. Matthiessen, ont soumis cette conjecture au contrôle de l'expérience : pendant une éclipse de soleil, ils ont observé le spectre produit par les rayons venant du bord de l'astre, pensant que ces rayons, traversant une plus grande épaisseur de l'atmosphère solaire, donneraient des raies plus prononcées; mais ils sont arrivés à un résultat négatif. Nous verrons cependant bientôt (20^3) à quelles conséquences merveilleuses Thypolbèse de M. Brewster , convenablement modiGée , a pu conduire dernièrement les physiciens.

S089. Raies des soarees artifielelles. — La lumière des corps solides OU liquides incandescents donne un spectre continu, c'est-à-dire complètement dépourvu de raies. M. Draper a, uu des premiers, constaté cette loi importante au moyen de (ils de platine portés au rouge par le passage d'un courant électrique, et M. L. Foucault, au moyen des cônes de charbon rouge-blanc de l'arc voltaïque. Elle a été ensuite confirmée par Masson , puis par M. E. Robiquet, qui a opéré sur 9 métaux différents : fer, argent, or, aluminium, cuivre, sodium.

RAIBS DU ÇPBGTRB. 197

potamuniy chrome >. Ces métaux étaient volatilisés par un courant, que Ton supprimait ensuite ; et Tincandescence des parcelles entraînées subsistait quelques instants pendant lesquels on observait le spectre ^. M. E. Robiquet a conclu de ses expériences, que les métaux incandescents donnent des spectres sans raies, quand, en se volatilisant, ils ne produisent pas de vapeurs, ou en produisent de transparentes et incolores; mais si les vapeurs sont lourdes, colorées, ou se condensent facilement, elles se comportent comme les gaz colorés et Ton voit apparaître des raies sombres.

Les flammes, dont la lumière est due à des particules incandescentes de charbon (H, 1056), se comportent comme les corps solides et donnent un spectre sans raies; pourvu, toutefois, qu'elles ne contiennent pas de gaz ou de vapeurs incandescentes, auquel cas elles peuvent produire des raies ou bandes brillantes, comme nous allons le voir.

S040. Cas des ffaz. — Les vapeurs et les gaz incandescents, c'est-à-dire dont la température est assez élevée pour qu'ils puissent répandre une lumière assez vive, donnent un spectre discontinu, formé de bandes ou raies hrillanles plus ou moins nombreuses, qui présentent la couleur du spectre aux points où elles apparaissent, et sont séparées par de larges espaces obscurs. La lumière des gaz ne contient donc que certains rayons colorés ; les autres, en grand nombre, manquant totalement. C'est principalement avec les composés métalliques volatilisés dans une flamme très chaude, mais peu éclairante par ellemême, que le phénomène des raies brillantes se manifeste avec netteté. Avec les composés des métaux alcalins, les raies sont peu nombreuses. La planche ci-jointe représente les spectres formés par les vapeurs incandescentes de quelques-uns de ces composés, et Ton voit combien les bandes brillantes sont écartées les unes des autres.

Une loi très importante, c'est que, à chaque métal correspond un système caractéristique de raies, quelle que soit la combinaison dans laquelle ce métal puisse être engagé. Dès 1822, Herschell^ en avait fait la remarque sur les flammes colorées par les sels de chaux, de strontiane et de cuivre, et les sels de soude et de potasse. En 1826, M. Talbot avança que la disposition des raies du spectre d'une flamme pouvait servir à y décou vrir les plus faibles traces de certaines substances *. M. Wheatstone, en 1835, était arrivé, comme nous le verrons, à un résultat analogue, en se servant de la lumière électrique (2043).

lM4t. AppIlcatioMs aux analyses ehlmlqaes. — On voit, d'après ce qui précède, qu'on avait soupçonné et même énoncé que l'inspection du spectre des flammes pouvait permettre d'y reconnaître la présence de traces des divers métaux. Mais ce n'est qu'après les recherches de HM. Kirchhoffet Bunsen,

1 II paraîl qu'il y a exception pour la Urltiney substance singulière qui, portée à une haute températare, donne un spectre formé seulement de quelques bandes lumineuses. ^ Compies-rendui de l'Académie des sciences de Paris, t. XLIX, p. 606.

3 Transactions philosophiques d'Edimbourg (1822), t. IX^ p. 433.

4 CompkS'Têndus de V Académie des sciences de Paris, t. LXII, p. 48.

qu'on a compris l'importance et la merveilleuse fécondité de cette méthode.

Les deux physiciens d*Heidelberg se sont appliqués avant tout à prouver que la combinaison dans laqtielle le métal est engagé, et la nature des flammes et leur température^ n^apportent pas de modifications dans les raies brillantes appartenant à chaque métal i. Les expériences ont été faites sur les flammes de soufre^ sulfure de carbone, alcool, oxyde de carbone, hydrogène, gaz tonnant, la partie non éclairante du gaz d'éclairage, rétincelle électrique excitée entre

Fig. 4 552. Fig. 1553.

des électrodes formés des métaux à étudier. Les raies sont d'autant plus dis tinctes que la flamme est plus chaude, et la combinaison d'un même métal» plus volatile. Quand plusieurs métaux sont introduits dans une flamme, chacun d'eux produit les raies qui le caractérisent, comme s'il était seul.

MM. KirchhofT et Bunsen, en partant de cette loi, ont créé une nouvelle méthode A'analyse qualitative, permettant de constater rapidement la présence, dans une substance, des moindres traces de corps que les procédés ordinaires ne permettraient de reconnaître qu'après de minutieuses et longues recherches, et en opérant sur de très grandes masses de matières, tandis que, ici, il s'agit de quelques parcelles imperceptibles.

Sp€«tros«*ope. — Les appareils destinés à appliquer cette méthode sont désignés sous le nom de spectroscopes, La/?^. 1552 représente en perspective et en projection le modèle le plus usité. Le prisme, P, est installé en P', dans un tambour noirci. En f est la fente, devant laquelle on place la flamme à étudier. Un objectif o rend les rayons parallèles. Le faisceau réfracté est reçu dans une petite lunette à réticule L pouvant tourner autour de l'axe du prisme. Le tube T, également mobile, est destiné à relever la position des raies ; en m est un micromètre horizontal éclairé par derrière, et dont l'image, réfléchie sur la face d'émergence du prisme, se projette sur le spectre, de manière qu'on voit facilement à quelles divisions appartiennent les raies.

1 Ann. de Pogg,, t. GX, 464 ; et Ami. â»ck.€t ph^i., 3« 8., t. LIIY et LIVIII.

ANALYSE SPSGTRALB

Fil*. 4 554.

La Tente est représentée à part en F. On peut en modiBer la largeur en agissant sur la vis v. La partie inférieure est couverte par un petit prisme p au moyen duquel on peut comparer les spectres des deux flammes ; la seconde est placée latéralement, et les rayons qui en partent éprouvent la réflexion totale dans le prisme p, et forment, en traversant le prisme P, un spectre qui se trouve immédiatement au-dessous de celui que forment les rayons qui passent directement par la partie libre de la fente.

Pour volatiliser les composés métalliques, on se sert, quand on a besoin d'une très forte température, du chalumeau à oxygène et hydrogène, ou de Tare voltaîque. Dans les cas ordinaires, on emploie la lampe à gaz de Bunsen, dans laquelle le gaz est mêlé à l'air arrivant par un tube de métal qui enveloppe le bec. La combustion est alors complète, et la flamme très chaude, mais très peu éclairante. La matière à étudier est déposée sur un fil de platine que l'on plonge dans cette flamme.

M. Duboscq, par une disposition heureuse des pièces du spectroscope, Fa rendu d un usage très commode. La fente, armée de son petit prisme p,

ost en f (fig^ 1554). Les rayons qui en partent sont rejetés verticalement par la réflexion totale dans un prisme q, sont amenés au parallélisme par la lentille 0, et pénètrent dans le prisme P, dont l'angle est de 30° et qui est mobile sur lui-même. Ces rayons rencontrent normalement en n la face inférieure, qui est argentée, se réfléchissent, et reviennent sur eux-mêmes après avoir éprouvé la môme dispersion que s'ils eussent traversé un prisme ayant un angle de 60''. Le spectre est observé au moyen d'un oculaire o à réticule r, qui, avec la lentille 0, forme une lunette grossissant environ A fois. — Le micromètre qui sert à relever les positions des raies est placé en tn ; il est éclairé par une lumière particulière ; et son image, réfléchie sur une glace sans tain g inclinée h 45°, se projette sur le spectre.

Quand on veut obtenir une grande dispersion, de manière à distinguer les raies les plus déliées, on emploie des appareils à plusieurs prismes. La fig, 4553 en représente un, vu en projection. Chaque prisme peut se déplacer légèrement autour d'une de ses arêtes. En /*, est la fente par laquelle entrent les rayons, qui pénètrent en a dans le premier prisme et émergent en e.

M. Littrow fils, en faisant réfléchir les rayons sur la face e du dernier prisme, de manière h les faire revenir sur eux-mêmes, obtient une dispersion double. — Au moyen de prismes creux remplis de sulfure de carbone, dont la dispersion est très forte, on a obtenu des spectres d'une longueur étonnante. M. Rood, avec 6 prismes, en a obtenu un de 3 mètres, permettant de distinguer une foule innombrable de raies, et dans lequel la raie D se décompose en neuf traits extrêmement déliés. 4

200 CHROIIATIQTJB.

On doit à M. Janssen un spectroscope en forroe^de tube, que l'on peut introduire dans les limettes pour l'étude de la lumière des astres. Cet instrument, dont le principe est dû à M. Aroici, consiste en S prismes {fig, 4554 6m) disposés dans un tube. Deux d'entre eux, P, P', ayant un angle de 90"", sont enflint ;les 3 autres, C^GS C, sontencrown ; G'etContunangledeSi'', de sorte que les angles a et & sont de 54"". Les prismes sont disposés d'une

manière inverse à celle des systèmes achromatiques , et donnent un résultat opposé ; car ils amplifient la dispersion et suppriment la déviation. Cet instrument est des plus simples Fig. 1564 bii. et des pluscommodes à manier.

Résnitate. MM. Kirchhoff et Bunsen ont d'abord appliqué la nouvelle méthode aux métaux alcalins et alcalino-terreux, et ont dessiné le système de raies caractéristiques de ces métaux. Ils opéraient au moyen d'une flamme intense, d'un seul prisme, d'un faible grossissement, et d'une fente assez étroite pour laisser distinguer les principales raies du spectre solaire ; èotu £ autres conditions, Vaspect des raies pourrait être différent < . Ces raies se désignent par des lettres grecques placées à ta suite du signe chimique du métal considéré; ainsi Cap indique une des raies caractéristiques du calcium Ca. Pour les métaux usuels on éprouve plus de difficullé, à cause du très grand nombre de raies brillantes ; par exemple le fer en donne jusqu'à 70.

On voit dans la planche ci-jointe les raies caractéristiques de quelques métaux alcalins. AB est le spectre solaire avec ses principales raies, et Ka, Sr, Ca, Ba les spectres du potassium, du strontium, du calcium et du barium. Le sodium est caractérisé par une raie jaune, brillante, coïncidant exactement avec la raie D du spectre solaire. Ce moyen de déceler la présence de ce métal est tellement sensible, qu'il suffit de faire détoner 3 milligrammes de chlorate de soude dans une chambre de 60 mètres cubes, pour que cette raie apparaisse, et cependant il n'y a pas plus de â-ô~oo*o ooo ^^ milligramme de sel dans les 50 centimètres cubes d'air qui traversent la lampe de Bunsen pendant 1 seconde. Comme le globe est recouvert en grande partie d'eau salée, on conçoit que l'air contienne presque toujours quelques parcelles de sel marin; aussi voit-on très-souvent apparaître la raie caractéristique du sodium. Il suffit d'épousseter un livre à côté de l'appareil, pour qu'elle apparaisse ; un fil de

t Par exemple M. Milscberlich et H. Diacon (Ann. de ch. et de ph., S« série, t. LXU, el k^ série, t. Yl) ont montré qoe, si le sel n'est pas décomposé par la chaleur, il donne des raies propres dinérentes de ceUes des métaux mis en liberté. L'absence des raies de ces derniers ne prouve donc pas toujours qu'ils n'existent pas dans la substance essayée, et U faut, avant de rien affirmer, varier le plus possible les conditions des expériences.

ANALTSB SPBGTBALE. SOI

platine qu'on a fait rougir et qui, plongé dans la flamme ne produit pas cette raie, la fait apparaître, s'il a séjourné quelques heures dans Tair. L'apparition fréquente des raies caractéristiques du lithium et du strontium prouve que ces métaux sont universellement répandus dans la nature en petites proportions, comme le potassium et le sodium.

La méthode du spectroscope a été illustrée par la découverte de 4 métaux nouveaux, dont Texistence a été signalée par l'apparition de certaines raies brillantes n'appartenant à aucun métal connu. Deux ont été découverts par MH. Kirchhoff et Bunsen : le rubidium R6 (voy. la planche), caractérisé par deux belles raies rouges d'où lui vient son nom, a été trouvé dans la lépidolithe de Saxe ; le cœsium, Cs, dont le spectre présente une double raie bleue, dans les eaux mères des salines de Durkhein. Ces métaux qui ont, ainsi que les' deux autres, été isolés par les procédés chimiques, ont de grandes analogies avec le potassium. M. Crookes et M. Lamy ont découvert le thallium^ qui ressemble au plomb par ses propriétés physiques, et est caractérisé par une raie verte (6aUio, verdir). Enfin, un 4^ métal, Yindium^ a été découvert en i863 par MM. Reech et Litter.

iM42. Pouvoir absorbant des gax iaoandeseeiits. — M. L. Foucault, M. Miller avaient remarqué, depuis longtemps, qu'il y a identité de position et d'aspect entre la raie jaune du sodium, et la raie D du spectre solaire. En 1845, M. Brewster, dans ses recherches sur l'explication des raies noires, avait signalé la coïncidence de certaines de ces raies avec les raies brillantes des flammes, fait que M. Arstrôm a confirmé et généralisé i. H. Kirchhoff a trouvé l'explication de cette coïncidence, en partant du principe suivant auquel il a été conduit par la théorie et qu'il a confirmé par l'expérience ^ : les vapeurg métalliques, qui absorbent certains rayons colorés, comme le font les gaz proprement dits (2037), absorbent précisément les rayons qu^elles émettent en grande quantité, quand elles sont incandescentes, c'est-à-dire ceux qui forment les raies brillantes de leur spectre. Si donc on forme le spectre à raies brillantes d'une flamme, et si l'on fait passer à travers cette flamme des rayons d'une source dont le spectre soit plus brillant que celui de la flamme, comme celui des rayons solaires, d'un fil de platine incandescent, de la lumière Druromond, on verra des raies sombres aux endroits où étaient les raies brillantes ; les rayons de la source de même réfrangibilité que les rayons les plus intenses de la flamme étant absorbés par celle-ci. Le gaz incandescent absorbe donc précisément les rayons de l'espèce de ceux qu'il émet. C'est la loi du pouvoir absorbant égal au pouvoir émissif appliqué aux gaz chauds. Le spectre dans lequel on aperçoit ainsi des raies noires à la place des raies brillantes que donnerait la flamme seule, se nomme le spectre inverse ou renverse de la flamme.

1 M. Mascart a tiré parti de celte coïncidence pour déterminer Findice de réfraction de certaines raies peu distinctes du spectre solaire, en opérant sur les raies brillantes qui occupent les mêmes positions.

3 Annales de chimie et de phynqM, 3« série, t. LVIII^ p. %6i ; et t. Lîll, p. 460.

20â CHBOMATIQUB.

En partant de cette loi, MM. Kirchhoff et Bunsen, non seulemoit rendent compte de la coïncidence des raies caractéristiqaes de certains métaux ayec les raies noires non telluriques da spectre solaire, mais encore parviennent à expliquer ces dernières, au moyen d'une hypothèse des plus vraisemblables, et d'une portée scientifique immense, à en juger par les résultats auxquels elle a déjà conduit. Voici en quoi elle consiste.

Le soleil est formé à l'extérieur d'une couche lumineuse^ composée de parcelles incandescentes en éut de précipitation (II, i09â). Seule, cette couche donnerait un bpectre continu; mais, comme les rayons qui en émanent ont à traverser une atmosphère de vapeurs qui enveloppent l'astre, certains rayons sont absorbés, et le spectre produit est strié de raies obscures, et n'est autre chose que le spectre renversé de la couche brillante. Or, M. Kirchhoff a reconnu dans ce spectre les raies caractéristiques de certaines substances, avec leur position et leur aspect habituel; il en a conclu que ces substances existent dans l'atmosphère solaire. On y trouve ainsi les corps suivants : hydrogène j sodium, calcium , barium , magnésium , fer , chrême , cmvre^ zinc. Au contraire, l'absence de raies noires correspondant aux raies briU lantes caractéristiques du potassium, mercure, étain, plomb, antimoine, or, argent, conduit à admettre que ces métaux n'existent pas dans le soleil ; et c'est ainsi qu'on arrive à faire l'analyse qualitative de l'atmosphère solaire.

MM, Kirchhoff et Bunsen, Donati, Secchi et surtout Huggins ont étudié à ce point de vue le spectre des principales étoiles. M. Rutherford et M. Miller ont môme pu obtenir de bonnes épreuves photographiques des spectres de Sirius et de la Chèvre. La raie D manque au premier, qui paraît, par conséquent, ne pas contenir de sodium. Une étoile, qui tout à coup a brillé momentanément d'un vif éclat en i 866, dans la constellation de la couronne et a été signalée par M. Courbebaisse , a présenté dans son spectre quelques raies briUantes^ d'où Ton a pu conclure qu'elle était alors entourée d'une atmosphère incandescente. De plus, la nature et la disposition de ces raies ont montré que cette atmosphère contenait de l'hydrogène.

D'après les observations de M. Huggins, les nébuleuses résolubles^ c'esl-idire dans lesquelles les télescopes puissants font distinguer une multitude de points brillants, donnent un spectre à raies noires, comme les étoiles. Celles qui ne sont pas résolubles donnent des raies brillantes, jusqu'à 4, comme la nébuleuse spirale des chiens de chasse ; d'où Ton peut conclure qu'elles sont formées de matière gazeuse incandescente, et que ce n'est pas à cause de rinsuflGsance des instruments grossissants qu'elles ne se résolvent pas en points brillants.

3IM3. BAIES BULLANns Di LA UJIIÈBB iuGniQin. — La lumière électrique donne des raies brillantes. C'est ce que Frauenhofer a constaté, au moyen de lumière bleuâtre produite par l'écoulement de l'électricité d'une machine le long d'un fil très fin. Une de ces raies, située dans le vert, tranchait surtout sur le spectre, qui était peu brillant. M. Wheatstone a fait de nombreuses expériences

BAIES DE LA LUMIÈRB ÉLECTRIQUE. 202 hÙ.

sur ce sujet, aa moyen de la lumière de la pile et des étincelles ordinaires et d'induction, sources qui lui ont donné les mêmes résultats. Il a reconnu que les raies brillantes dépendent de la nature des électrodes. Quand ils sont formés d*un alliage, on obtient les deux systèmes de raies produites par chaque métal ; il en est de même quand les deux électrodes sont formés de métaux différents. Ces faits confirment la présence, dans la lumière électrique, des particules arrachées aux électrodes (III, 4532). — MM. Kirchhoff et Bunsen ont reconnu au moyen de Tétincelle de la bobine de Ruhmkorff, que les raies, pour chaque métal, sont les mêmes que celles qu'il donne quand il est en vapeur

FiK. 4 655.

Fig. 4 555 bU.

incandescente. On a donc là un moyen de faire Y analyse qualitative des alliages, sans les dissoudre et en n'en détachant que des parcelles imperceptibles.

Les expériences les plus détaillées sur les raies du spectre électrique ont été faites par Masson, dans son grand travail sur la photométrie électrique'. Il produisait Tétincelle au moyen d'un condensateur c {fig. 1555), dont il pouvait changer à volonté la surface; l'armature supérieure communiquait par le fil f avec une machine électrique positive et avec l'une des boules isolées e; l'armature et la boule inférieure communiquaient avec le sol par le fil /^. Au devant des boules «, était placé un goniomètre de Babinet (1915), au centre duquel était placé verticalement un prisme en flint de Guinand, ou en sulfure de carbone, et dont le collimateur fixe était muni d'un diaphragme à fente verticale étroite, par laquelle passait la lumière de l'étincelle jaillissant en e. Les boules e pouvaient être renfermées dans des vases de forme variée, dans lesquels on pouvait faire le vide ou introduire des gaz ou des liquides. Voici les principaux résultats trouvés par Masson :

l» Le spectre électrique présente toutes les couleurs du spectre solaire, et est sillonné de raies brillantes, qui semblent blanches quand elles sont très éclatantes, mais apparaissant avec la couleur de la partie du spectre qu'elles occupent, quand la lumière est moins vive.

< AmuiUi de chimie $t de phytiqw, 3<» série, t. IXII, p. S96.

So La position de ces raies est indépendante de Tintensité de la déchaq|[e. M. Despretz avait déjà constaté ce résultat sur l'arc voltaïqne, en employant 100 couples, puis 600, arrangés en série ou par groupes de iO.

3^ Le nombre et Taspect des raies brillantes dépendent de la substance des électrodes ; mais, quelle que soit cette substance, ily a certaines raies constantes dans un même milieu; elles sont désignées par les lettres a, |3, 7, 9 dans la figure 1555 bis, qui représente les systèmes de raies formées dans l'air par des électrodes en charbon A, et en cadmium B, dessinées à la chambre claire. Des expériences ont été faites aussi sur des électrodes i* antimoine^ bismuth, plomb, étain, fer, cuivre.

40 Dans le vide, les raies s'affaiblissent, ainsi que les couleurs, sans se déplacer ; on ne les distingue plus avec la lunette, il faut les observer à l'œil nu.

b° Les résultats restent les mêmes, sauf l'intensité, quel que soit le moyen par lequel est engendrée la lumière électrique, et les raies brillantes peuvent servir avec avantage pour la mesure des indices de réfraction.

6^ Dans les liquides, la lumière de l'arc voltaîque produit entre deux charbons, ne donne pas de raies; ce qui semble provenir de l'absence de particules transportées. La longueur de l'étincelle n'était que de S^^ environ, excepté dans l'essence de térébenthine, où elle atteignait une longueur de 10"*". Il pourrait se faire qu'avec des décharges plus intenses, il y eût transport de particules et production de raies. Ce qui confirme cette manière de voir, c'est que, Masson ayant employé dans l'alcool, des électrodes en laiton, le métal fondit, le liquide se remplit d'une matière noire, probablement de l'oxyde très divisé, et le spectre présenta aussitôt de belles raies brillantes.

S043 bis. iBflaeaee do miiiea. — Il résulte des expériences de Masson qu'il existe, dans le spectre électrique, des raies brillantes indépendantes des électrodes, et d'autres qui en dépendent. Celles-ci s'observent commodément en formant l'arc voltaîque entre deux charbons verticaux dont l'inférieur, qui est positif,présente une cavité dans laquelle on met le métal à étudier. — M.Angstrom ayant opéré dans divers gaz, a trouvé que les raies indépendantes des électrodes changent avec le milieu dans lequel jaillit la lumière; ce que M. Vander Willingen a confirmé ' en opérant sur l'étincelle d'une bouteille de Leyde chargée continuellement par une bobine de Rumhkorff, et donnant spontanément des décharges très rapprochées. Les électrodes étaient des fils métalliques de i^"^ de diamètre, pénétrant, par des bottes à cuir, dans un récipient à robinet. Le prisme, équilatéral en flint, était installé sur un goniomètre de Babinet, au moyen duquel on relevait la position des raies. Pour le chlore, l'appareil était tout en verre.

Quand les électrodes sont très rapprochés, on ne voit bien que les raies caractéristiques du métal ; celles qui sont dues à la présence du gaz disparais-

1 Ann. de Pogg, l. CYI, 610, el YCIl 473; et Ann. de ch. et deph,, 3« 8, t. LYII, 367.

RAIBS DR LA LUMIÈBB ÂUSGTKIQUE. 203 bU

sant presque entièrement. Si Ton éloigne peu à peu les électrodes, ces dernières raies deviennent de plus en plus brillantes, et les autres s'afEaiblissent graduellement. Avec des électrodes en platine, fer, coke, on ne voit, dans Tair^que les raies propres à ce gaz, et tout au plus une ou deux raies des électrodes.

Dans les divers gaz les raies sont différentes et différemment espacées. Cependant, on remarque dans la plupart des spectres, quelques-unes des raies les plus brillantes de l'air ; ce qui semble tenir à la présence de quelques traces de ce gaz; car ces raies communes tendent à disparaître à mesure que les gaz sont plus purs, et se dessinent plus nettement quand on introduit un peu d'air. Il semble aussi résulter de là que la pression du gaz n'a pas d'influence, pourvu que l'électricité passe toujours par étincelles. Le protoxyde et le bioxyde d'azote donnent les mêmes raies que Tair.

Quand les électrodes sont humides, le spectre est comme voilé par un brouillard, et l'on aperçoit, outre les raies propres au gaz, deux des raies caractéristiques de l'hydrogène -, ce qui provient de la décomposition de l'eau. — Dans la plupart des expériences, on voit la raie D du sodium ; on l'attribue à la présence du sel marin.

Quand la pression est assez faible pour que l'électricité passe sous forme d*aigrette, le spectre n'a plus de raies brillantes, mais on y voit des bandes alternativement sombres et lumineuses, à peu prés équidistantes, et se fondant les unes dans les autres. L'aspect du spectre est différent suivant qu'on observe l'auréole qui enveloppe le fil négatif, ou le point brillant qui se montre à l'extrémité du fil positif.

▼apeani. — Pour expérimenter sur les vapeurs S M. Plucker a pris pour source de lumière des tubes de Geissier (III, 4777) dans lesquels il laissait des traces des divers gaz ou vapeurs. Le spectre peut, ici, être regardé comme formé par la lumière de particules gazeuses rendues incandescentes par le passage du courant. Pour l'oxygène, le chlore* le bichlorure d'étain, la vapeur d'iode, les électrodes étaient en aluminium. Parmi les résultats observés, nous citerons les suivants : l'hydrogène et la vapeur d'eau donnent des spectres identiques, la vapeur étant bientôt décomposée. Avec l'azote, on observe 17 raies noires entre le rouge et le milieu du jaune, puis i 1 groupes de raies brillâmes. — Du sodium ayant été logé dans un renflement latéral de l'appareil contenant des traces d'acide carbonique, l'humidité fut décomposée, il se forma de la soude qui absorba l'acide carbonique, et ('«n obtint le spectre de l'hydrogène ; mais dès que le sodium eût été chauffé, la raie caractéristique de ce métal apparut.

Citons, enfin, les belles expériences de M. Morren sur le spectre de la vapeur de carbone > : dans un gros tube rempli de cyanogène s'engagent deux fils de platine entre les extrémités desquels on fait jaillir les étincelles d'une bobine de Rubmkorff, qui doit être très puissante à cause de la très mauvaise conductibilité du cyanogène. Ce gaz est décomposé, du carbone se dépose, et il se

3 Ann, d9 Pogg, t. GYll, 368; et Ann. dech. etdeph., 3« série, t. LYII, 497

S04 GBOMATIQUB.

forme une sphère brillante nn pea verdâtre, qui est produite par de la vapeur de carbone incandescente, dont le spectre est splendide. M. Morren a constaté que l'on retrouve toujours ce même spectre quand on décompose parrélectricité d'une manière convenable, un carbure quelconque. II a aussi confirmé ce fait annoncé par M. Atlfield, que la partie bleue des flammes, n*est pas de Toxyde de carbone en combustion, mais de la vapeur de carbone incandescente.

ft044, AbsorptloB de la lamlère par les aillieax diapkames. —

Nous avons vu (i87i) qu'il n'y a pas de corps absolument opaques, et que tous laissent passer la lumière quand ils sont en lame suffisamment mince. De même, il n*y a pas de corps parfaitement transparents ; tous absorbent une partie de la lumière qui les traverse; mais pour certains d'entre eux, comme le verre, Teau, Tair, la proportion absorbée est tellement faible qu'elle n'est appréciable que lorsqu'ils sont en grande masse.

Certains milieux ont la propriété de donner à la lumière blanche qui les traverse une couleur d'autant plus prononcée qu'ils sont en couche plus épaisse; tels sont les verres et les liquides dits colorés. On explique ce résultat en admettant que ces milieux absorbent en différente proportion, les divers rayons qui composent la lumière blanche. Ainsi, un verre rouge est celui qui absorbe beaucoup moins de rayons rouges que de rayons de toute autre couleur. Si les rayons émergents sont d'un rouge simple, comme cela a lieu avec une lame de verre de i"*<" d'épaisseur, colorée en rouge par le proloxyde de cuivre, c'est que la substance est opaque par tous les rayons autres que les rayons rouges. Pour justifier cette théorie, on regarde un spectre i travers le verre rouge ; on ne voit que la partie rouge, les rayons provenant des autres parties étant arrêtés. Si le verre n'est pas d'une couleur simple, on aperçoit dans les parties du spectre dont les rayons sont le plus absorbés, des bandes d'autant plus sombres que la lame est plus épaisse. Par exemple, avec un verre bleu azur, il ne reste, quand l'épaisseur est suffisante, que les rayons rouges et violets.

Si l'on fait passer les rayons qui ont traversé un verre rouge, à travers un second verre de même couleur, ce dernier n'absorbe qu'une très faible proportion de la lumière qu'il reçoit; c'est que les rayons qui ne peuvent traverser le verre rouge ont été arrêtés parla première lame, de telle sorte que la seconde ne reçoit que les rayons qui passent facilement. Si, au contraire, le second

1 AnnàUt de chimie et de phytique^ 3« série, t. YI, p. 505.

verre était d'une couleur verte ne pouvant laisser passer les rayons rouges, les deux verres superposés formeraient un écran opaque. Nous avons vu que les rayons de chaleur donnent, en traversant des lames diathermanes , des résultats semblables, qui s'expliquent de la même manière (II, 734).

Un milieu incolore est celui qui laisse passer dans les mêmes proportions toutes les espèces de rayons colorés ; la lumière blanche qui traverse un semblable milieu, reste tianche. Il n'y a pas de milieu absolument incolore ; l'eau et l'air eux-mêmes décomposent la lumière qui les traverse sous une très grande épaisseur, comme nous le verrons plus loin.

SIMS. Foramie d'absorptioa. — La quantité de lumière de chaque couleur qui traverse une lame dépend de son épaisseur et du coefficient d'absorption qui lui correspond. Pour calculer la couleur d'un faisceau de lumière blanche, qui a traversé une semblable lame, nous emploierons la formule t=Ia^, dans laquelle e représente l'épaisseur de la hme, I l'intensité de la lumière incidente; et a la proportion qui traverse une tranche d'épaisseur égale à l'unité (1391). La quantité absorbée est alors I (i — a«).

Considérons un faisceau composé de rayons des principales couleurs du spectre ; l'intensité de ce faisceau sera

Les lettres représentant les intensités particulières de chaque espèce de rayon à son entrée. Appelons, r, o, ;, u, 6, i et v les fractions de chaque rayon qui traversent, sans être absorbées, une épaisseur égale à l'unité, l'intensité du faisceau sortant de la lame d'épaisseur e, sera

Br« +Oo«+J;«+Uu«4-K>« -h Ii«-|- Vt;«. [4]

Les termes qui contiennent les fractions r, o, ; les plus petites,

décroîtront le plus rapidement quand e augmentera. Les couleurs qui correspondent aux autres termes domineront donc alors de plus en plus ; la lumière émergente ne sera plus blanche, et l'on pourra calculer la teinte résultante, au moyen de règles que nous ferons connaître plus tard (2060). — Si les rayons d'une espèce, par exemple les rayons rouges, sont moins absorbés que tous les autres, on pourra toujours, en augmentant suffisamment l'épaisseur, obtenir les rayons émergents rouges sensiblement homogènes; car, en augmentant e, on peut toujours rendre aussi grands que l'on veut, les rapports

Rr« : Oo«, Rr« : J;«, etc. — Quand les quantités r, o,; diffèrent peu de

l'unité, et que l'épaisseur est faible, la somme [i] diffère peu de celle qui représente le faisceau incident ; ce qui veut dire que la lumière n'est pas sensiblement colorée.

9046. RepréseatatioB s^i^pit^v® '«• rtenitate. — Pour rendre plus facile l'interprétation de la formule, W. Herschel emploie les constructions graphiques'. Distribuons sur une horizontale jv' (fig. 1556), les différentes

< TruUé de la lunnike, traducUoD française, t. I, p. 993.

GHROHATIQUB.

coolears da spectre, et représentons par des ordonnées élevées au milieu de chaque couleur, les intensités des divers rayons colorés quand ils ont traversé un milieu d'épaisseur donnée. Supposons aussi que tous les rayons colorés entrent avec la même intensité représentée par i, et prenons ja égal à lunité ; la droite ac sera remblême d'un milieu incolore, c'est-à-dire qui laisserait passer également sans absorption tous les rayons colorés. S'il s'agit d'un milieu coloré, prenons sur les ordonnées des longueurs proportionnelles à

r«« o« tK. Nous obtiendrons une ligne, 1, qui sera la e^urbe emblème d'un

milieu coloré d'épaisseur e. Pour une autre épaisseur, nous aurions une autre courbe, â ; et l'on reconnaîtra facilement ainsi, quelles sont les couleurs qui tendent à disparaître pour laisser prédominer les autres. Par exemple, si la courbe a un maximum dans le vert (fig. 45S8), c'est que les rayons verts passent plus facilement que tous les autres ; à mesure que l'épaisseur augmente, la couleur verte domine et s'épure de plus en plus, de manière à devenir homogène. C'est ce qui a lieu pour les verres colorés en vert, les dissolutions de sels de cuivre, de nickel, etc., qui absorbent fortement les extrémités du

Verre pourpre.

A. chl. d'or. B. eaa céleste.

Sels de nickel.

Fig. 4 566

Percblorare de came.

Fig. 4 557.

Fig. 4 558.

Fig. 4559.

spectre: le rouge plus que le violet, si leur teinte est bleuâtre, et le violet plus que le rouge, si eue est jaunâtre.

Pour juger de la forme de la courbe, on regarde un trait lumineux à travers un prisme et à travers la lame colorée. Partout où le spectre est assombri, la courbe s'abaisse, et d'autant plus que la teinte est plus sombre. Celte méthode ne donne que des à peu près; la diminution d'intensité dans une couleur, ne pouvant s'évaluer exactement, et de plus, les couleurs ne pouvant s'apprécier que difficilement, à cause des illusions qui proviennent d'effets de contraste, sur lesquels nous reviendrons.

1M4V. P^lyehrolme. — Il résulte de la théorie précédente que certains milieux doivent paraître d'une couleur différente suivant l'épaisseur qu'on leur donne. C'est en effet ce qui a lieu, et ce phénomène est connu sous le nom de polyckroteme. Considérons d'abord un milieu tel que la courbe emblème aille en diminuant du rouge au violet. Si le rouge domine, même dans les plus faibles épaisseurs, la couleur, toujours rouge, sera de plus en plus foncée et de plus en plus pure, à mesure que l'épaisseur augmentera. C'est ce qui a lieu avec les verres rouges écarlates. Hais si le coefficient d'absorption des rayons orangés

et jaunes diffère peu de celui des rayons rouges (A, fig, 1557), la teinte sera jaune pour les faibles épaisseurs, et brunira, puis passera au rouge quand l'épaisseur augmentera. Tels sont : le vin de Porto, Tinfusion de safran, le perchlorure de fer, le chlorure d'or, Teau-de-vie vieille, etc. On vérifie cela très facilement, en donnant à la substance, la forme d'un prisme à angle aigu; la couleur n'est pas la même aux différentes distances de l'arête du prisme.

Il peut arriver que la courbe emblème ait deux maximum. M. W. Herschel propose dénommer dichromatiques les milieux qui sont dans ce cas, parce que, laissant passer particulièrement deux sortes de rayons, ils sont comme s'ils avaient deux couleurs : par exemple , les solutions de chlorure de chrome, de vert de vessie, de manganate de potasse , l'infusion de pétales de certaines fleurs rouges et les mélanges des liquides rouges et verts, ou rouges et bleus, ont un maximum dans le rouge et un autre dans le vert. Le plus souvent le maximum rouge l'emporte sur le vert, de sorte que la teinte devient livide et rougeâtre à mesure que l'épaisseur augmente {fig. 1559). Les verres pourpres et cramoisis , les solutions acides et alcalines de cobalt, etc., sont aussi dichromatiques; ces substances absorbent fortement les parties moyennes du spectre , les unes passant au violet quand l'épaisseur augmente, les autres passant au rouge.

Les milieux bleus sont le plus souvent dichromatiques; ils absorbent surtout les rayons rouges et jaunes les plus éclatants, et laissent passer les rayons violets avec une grande facilité (B, fig. 1557). Parmi ceux dont le pouvoir absorbant décroit le plus régulièrement depuis le rouge jusqu'au violet, il faut citer les dissolutions des sels de cuivre, par exemple l'eau céleste, que l'on obtient en saturant le sulfate de cuivre avec le carbonate d'ammoniaque. Un tube de verre d'une douzaine de centimètres de longueur, fermé par des glaces et rempli de ce liquide, donne une lumière violette bien homogène.

Parmi les milieux bleus, M. Herschel cite, comme un des plus curieux, le verre azur ou bleu de cobalt, qui prend une teinte rougeâtre de plus en plus prononcée, et devient tout à fait rouge quand en augmente son épaisseur. La courbe emblème de ce milieu présente plusieurs maximum (fig. 1560). La courbe i correspond à une épaisseur de 1 millimètre, les courbes % 4 et 6, à des épaisseurs double, quadruple et sextuple.

S048. iBflaeaee de la ehaleor. — La chaleur rend généralement plus foncée la teinte des corps transparents, comme le remarquent souvent ceux qui fondent les minéraux au chalumeau, et la couleur reprend sa première nuance par le refroidissement; le dérangement des molécules par la dilatation augmente donc la faculté absorbante de ces milieux. Quelquefois la chaleur change

Fig. 4 660.

la couleur. Ainsi, M. Brewster a trouvé des minéraux transparents et des \erres colorés qui passent du rouge au vert quand on les échauffe, et redeviennent rouges par le refroidissement.

L'influence de la chaleur se voit aussi dans les expériences suivantes de M. Faraday ^ Une feuille d'or, n*ayant que -phô ^^ millimétrés d'épaisseur est rendue 10 à 20 fois plus mince par Faction d'une dissolution de cyanure de potassium, puis appliquée sur une lame de verre. Cette feuille laisse passer de la lumière verte ; mais si on la chauffe fortement, elle devient incolore par transmission et semble disparaître. En même temps elle réfléchit moins de lumière, car de jaune d'or elle passe au brun pâle. Si on la comprime fortement pendant qu'elle est incolore par transmission, elle reprend sa couleur verte. — Si l'on volatilise un fil d'or par une décharge électrique, auprès d'une lame de verre ou de mica, l'or se dépose sur la lame en une couche jaune par réflexion. Mais par transmission, cette couche est rouge sombre au-dessous du fil, violette et quelquefois bleue ou verte tout à côté, et violette un peu plus loin. Si l'on chauffe au rouge sombre, la teinte rouge rubis se montre partout. Si l'on comprime fortement cet or pulvérulent entre deux plaques d'agate, il devient en certains points, vert par transmission. — Les feuilles d'argent du commerce ne laissent pas passer la lumière ; mais, au rouge sombre, elles deviennent translucides et perdent en même temps leur pouvoir réflecteur.

S049. Cas de piosleoni milieux. — Si les rayons lumineux traversent successivement plusieurs milieux, chacun d'eux agit sur la lumière, et l'effet total se calcule au moyen des effets de chacun des milieux. Par exemple, si R est l'intensité des rayons rouges qui entrent dans le premier milieu yr.r'.r"..., les coefficients de transmission qui correspondent à chacun des milieux, dont les épaisseurs sont e, e\ e".,., l'intensité des rayons qui sortent du premier, et qui passent dans le suivant, sera, en négligeant les pertes par réflexion Rr« ; par conséquent Rr^ X r'^ sera l'intensité des rayons sortant du second milieu, Rf^/^' Xr"^' celle des rayons sortant du troisième, et ainsi de suite. On voit que l'ordre dans lequel les milieux se succèdent n'a aucune influence sur le résultat. On peut même mêler les substances, quand elles sont liquides et qu'elles n'ont pas d'action chimique les unes sur les autres, sans changer la couleur et l'intensité des rayons émergents.

S060. Hypothèse de ■. Brewster sor la eoastltotioB do speetre. — Dans la théorie de Newton, on admet que le spectre est formé d'une infinité de rayons simples, et qu'à chaque couleur correspond une réfrangibilité particulière, de sorte que la couleur est intimement liée h la réfrangibilité. Nous avons vu avec quelle facilité cette théorie explique tous les phénomènes. M. Brewster, en étudiant la décomposition de la lumière par absorption, a rencontré certains faits qu'il considère comme incompatibles avec cette théorie,

1 Trans. phil pour 4 857, p. 445 ; et Am, de ch, et de ph,, 3« s., t. LUI, p. 60.

et il a adopté, sur la constitution du spectre, une nouvelle hypothèse qui a beaucoup occupé les physiciens ; voici comment il la formule :

1<> La lumière blanche est composée de trois couleurs seulement : rouge^ jaune, hleu, mélangées en certaines proportions.

^^ Le spectre est formé de trois spectres superposés présentant ces trois couleurs dans toute son étendue, mais avec des intensités variant d un point à Vautre, et présentant leur maximum en des points différemment placés. Si rv (figAbèi) représente la longueur du spectre , ces intensités en chaque point seraient proportionnelles aux ordonnées de la courbe R, pour les rayons roiiyes ; de la courbe J pour les rayons jaunis , et de la courbe B pour les rayons bleus ; par Fig. i 56i .

exemple, en a le bleu domine et est

mêlé de jaune et de rôuge en quantités proportionnelles à an et à ao, et le mélange donne la couleur indigo qu*on observe en a.

3* Il y a des rayons de chacune de ces trois couleurs, présentant tous les degrés de réfrangibilité compris entre ceux des rayons extrêmes du spectre.

4* Toutes les couleurs du spectre sont composées ; et comme tous les rayons réunis en un même point ont la même réfrangibilité, elles ne peuvent être décomposées par une nouvelle réfraction.

La supposition que le spectre ne contient que trois couleurs est déjà ancienne. A peine la théorie de Newton était-elle connue eu France, que le peintre Gauthier, observant qu*oiv peut obtenir toutes les couleurs en mélangeant en proportions convenables des matières rouges, jaunes et bleues, soutint que la lumière blanche n'était composée que de ces trois couleurs. En 1775, Mayer présenta une hypothèse semblable, dans un ouvrage intitulé De affinitate eolorum. Wiensch, en 1792, et A. Prieur, en 1806, supposèrent aussi qu'il n'y avait que trois couleurs primitives ; seulement, ils adoptèrent le rouge, le Tert et le violet, ce qui leur permettait d'expliquer plus facilement la présence de cette dernière couleur dans le spectre. — Enfin, M. Brewster soutint de nouveau l'opinion de trois couleurs primitives et chercha à l'appuyer d'un grand nombre d'expériences. 11 est évident que ce système serait solidement établi, si l'on pouvait prouver l'existence de chacune des couleurs dans toutes les parties du spectre, et y montrer de la lumière blanche en enlevant une proportion convenable des couleurs qui sont en excès. C'est ce que M. Brewster a tenté de faire d( différentes manières, entr* autres en cherchant à absorber, en tout ou en partie, au moyen de lames colorées, les rayons mêlés à ceux dont il faut prouver l'existence.

Ce qui prouve, suivant M. Brewster, qu'il y a de la lumière blanche dans le spectre, c'est que si on l'observe à travers une lame de verre bleu d'azur IV 44

2i0 CHROMATIQUE.

suffisamment épaisse» on voit à la place du jaune, une bande d'un blanc verdâtre, quelquefois rougeâlre, suivant la nuance du verre. Le blanc est à peine teinté de vert ou de rouge, quand on regarde à travers une solution de sulfate de cuivre mêlée d'un peu d*encre rouge. Cette lumière blanche se décompose en passant à travers une feuille de gélatine ; quand cette feuille est jaune ou verte, la bande blanche paraît jaune ou verte, par l'absorption des rayons bleus ou rouges. M. Brewster a vu, par des moyens analogues, du blanc dans le vert et dans l'orangé. Il conclut de là que les trois couleurs existent dans le jaune; le vert et l'orangé.

Pour prouver l'existence du rouge dans les autres parties du spectre, il remarque que le bleu et l'indigo, vus à travers certains liquides jaunes, comme l'huile d'olive, prennent une teiute violette ; d'où il conclut la présence, dans ces deux couleurs, du rouge et de l'indigo.

Pour prouver l'existence Au jaune dans le bleu, il montre qu'en regardant cette couleur à' travers une lame de gélatine bleue, on voit une bande blanche; de plus, le bleu et l'indigo tournant au violet quand on les regarde à travers le verre bleu, il en conclut que les rayons absorbés ne peuvent être que des rayons jaunes. En regardant le spectre à travers une couche de baume du Pérou, de poix, de baume de soufre, ou de mica rouge, il voyait distinctement du jaune dans le rouge, près de la raie C. Il cite aussi à cet égard une expérience de Herschel, qui, ayant fait tomber de la lumière rouge sur du cuivre poli, trouva à la lumière réfléchie l'apparence de l'orangé, d'où M. Brewster conclut qu'il y a du jaune dans le rouge. S'il n'a pu voir le jaune dans les rayons violets, il l'attribue à la faiblesse de ces rayons et à la facilité avec laquelle ils sont absorbés par les milieux de toutes les couleurs.

Il n'y a plus qu'à montrer qu'il y a du'&/^ dans le jaune et dans le rouge; or, M. Brewster a distingué du vert dans le rouge vu à travers le baume du Pérou, la poix, le baume de soufre, ou le mica ronge.

S06f . DlsenmioB du systènie de ■. Brewster. — Ce système n'a pas été généralement adopté. D'abord il se trouve en opposition formelle avec la théorie des ondulations ; de même qu'il y a une infinité de sons correspondant à une infinité de longueurs d'ondulation de l'air, de même il doit y avoir une infinité de couleurs correspondant à une infinité de longueurs d'ondulations de l'éther, ce qui entraîne, comme nous le verrons, une infinité de réfrangibilités différentes. D'un autre côté, pour expliquer les raies noires du spectre solaire, il faudrait admettre que certains rayons manquent dans les trois spectres colorés, précisément aux mêmes points. Mais la grande autorité du nom de M. Brewster exigeait que Ton opposât à son système autre chose que des difficultés théoriques ; aussi, ce sujet a-t-il été l'objet des travaux de plusieurs physiciens. On a remarqué d'abord que H. Brewster, pour prouver l'existence des couleurs primitives dans certaines parties du spectre, admet que , là où il y a une couleur susceptible d'être produite par le mélange de deux autres, ce mélange existe réellement. Or, c'est supposer ce qu'il faut démontrer, puisqu'il

s*agit de prouver qu'il n'y a de couleur simple en aucun point du spectre. En outre, l'apparition, en divers points du spectre observé à travers certains milieux, de couleurs autres que celles qui s'y montrent à l'œil nu, a été contestée, et il est évident que toute la question est là.

M. Airy a surtout recherché avec attention les causes qui peuvent produire des illusions dans les expériences ^ Il remarque d'abord que la préférence donnée aux trois couleurs rouge, jaune, hleu n'est aucunement justifiée, d'autres couleurs pouvant, avec des courbes d'intensité convenables, donner le même spectre. Il a ensuite cherché si la couleur qui se montre en un point du spectre peut réellement être modifiée par l'interposition de lames colorées. La première condition, pour obtenir des résultats concluants, est d'éviter toute lumière étrangère qui, décomposée par la lame, ferait apparaître la couleur qui lui est propre. La seconde est de comparer le spectre regardé à travers la lame, au spectre vu directement; car on ne peut bien juger de la différence ou de l'identité de deux couleurs qu'en les voyant simultanément. M. Âiry forme, au moyen des rayons solaires traversant une feute, un prisme et une lentille cylindrique, un spectre assez pur pour y distinguer les principales raies. La lame colorée étant placée sur la moitié de la longueur de la fente, ce .spectre se trouve partagé en deux, de manière que les raies se continuent sur les deux moitiés. Ayant opéré avec une foule de substances solides et liquides, il lui fut impossible de soupçonner même la plus petite différence de couleur dans les points correpondants des deux spectres; l'absorption ne produisait que des diminutions d'intensité, M. Airy remarque aussi que, si l'on ne compare pas le spectre vu à travers un absorbant, au spectre direct, on peut croire à des couleurs différentes de celles qui existent, la nature de l'impression produite par une couleur dépendant de son intensité, de même qu'un son grave très intense semble beaucoup plus grave qu'il ne l'est réellement, comme cela a lieu pour le son des grosses cloches, dont on est tout étonné de pouvoir prendre l'unisson avec la voix.

M. F. Bernard a examiné spécialement cette influence de l'intensité^; il remarque qu'un mince faisceau de rayons solaires, reçu dans l'œil après avoir traversé un prisme donnant un spectre bien pur, parait d'un blanc éblouissant entre les raies A et F ; l'extrémité rouge semble mêlée de jaune ; la teinte est légèrement bleuâtre entre les raies E et F, et le reste du spectre présente une espèce de violet sale très clair. Si l'on diminue l'intensité de la lumière incidente, le jaune et l'orangé apparaissent ; les autres couleurs sont plus franches, et le vert se manifeste. — Si l'on reçoit le spectre bien pur sur un écran qu'on éloigne beaucoup pour diminuer l'intensité, la partie la plus lumineuse parait d'un blanc verdâtre, l'espace bleu prend une teinte violette, et toutes les couleurs tendent à se confondre en se rapprochant du gris. —

I Philoiophkal magazine (4 847), février, no 199, et mare, no 200. ^ Aimalef de ehimU et de physique^ 3« série, t. XXXY, p. 385.

M. F. Bernard a encore fait Texpérience qui suit : un faisceau de rayons solaires, rendus divergents par une lentille, traverse un tube de 2 centimètres de longueur rempli d*nne solution concentrée de sulfate de cuivre ammoniacal. Ce tube projette une image bleue brillante sur un écran placé à quelques centimètres de son extrémité ; mais si Ton éloigne Técran, Timage s'aiSaiblit et semble passer à Vindigo, puis, à 5 ou 6 mètres, elle parait d*un violet très rougeâtre; cependant la dissolution, sous Tépaisseur qu'on lui donne ici, absorbe tous les rayons du spectre, sauf les bleus et les violets. Le résultat est le même quand on affaiblit Timage projetée sur l'écran laissé à la même place, au moyen de lames de verre incolores placées avant la dissolution, et sur lesquelles il se réfléchit une portion notable de la lumière incidente.

M. Melloni a montré, de son côté, Tinfluence qu'exerce sur les résultats observés l'épaisseur du faisceau incident qui forme le spectre >. Ayant regardé une fente lumineuse à travers un prisme et une lame de verre bleu cobalt, il vit à la place de l'orangé, une bande obscure sur laquelle empiétaient le jaune et le rouge. Mais, ayant noirci la face d'incidence du prisme, en ne laissant à découvert qu'un espace étroit parallèle aux arêtes, la place de l'orangé ne parut plus envahie par d'autres couleurs. Ces couleurs provenaient donc des spectres formés par les rayons tombant près des bords de la face d'incidence, et ne coïncidant pas avec ceux que formaient les rayons entrant par le milieu de cette face.

M. Helmhoitz a mis en évidence, par plusieurs expériences, l'influence sur les couleurs du spectre observé à travers une lame colorée, de la lumière diffusée par cette lame, par le prisme et par la lentille destinée à épurer le spectre ^. Or, M. Brewstera souvent employé des lames d'une transparence imparfaite, par exemple, des lames de gélatine. Pour éliminer toute lumière diffuse, M. Helmhoitz fait tomber un spectre bien pur sur un écran percé d'une fente par laquelle passe un mince pinceau coloré. Ce pinceau tombe sur un second prisme suivi d'une lentille, qui donnent une image colorée delà fente et un léger spectre provenant de la lumière diffuse qui a traversé cette fente. Ce spectre n'altère pas sensiblement la pureté de l'image focale, sur laquelle il ne projette qu'une très faible partie de la lumière qui le forme. En examinant ainsi successivement les différentes couleurs épurées du spectre, à travers divers milieux, on n'y peut jamais distinguer de teinte autre que celle de la couleur observée. — M. Helmhoitz montre aussi que certains effets de contraste peuvent induire en erreur quand on n'isole pas chaque couleur comme il le fait. Par exemple, quand on regarde le spectre à travers un liquide brun, on voit le rouge bordé d'une teinte verte qui occupe la place de l'orangé et du jaune, tandis que cette teinte ne se montre aucunement quand on regarde le jaune ou l'orangé isolés comme il vient d'être dit.

1 BibHolhèque wwoenelle de Genève (Arch. des se.), t. V, p. 948. 3 AnnaUi de chimie et de phytique, 3« série, t. XXXYll, p. 70.