CHAPITRE X

DE L^ESPÈGE DE POLARISATION QUI SE MANIFESTE PAR DES PHÉ- * HOMiNES DE COULEURS, ET QU*ON A APPELÉE A CAUSE DE GELA ^ LA POLARISATION COLORÉE

' Examinons d'abord nettement en quoi cette nouvelle Sodification de la lumière consiste ; nous rechercherons bsuite les divers moyens de la produire.

t Polarisons un rayon de lumière directe par l'une onque des méthodes que j'ai précédemment décrites, ns-le passer ensuite au travers d'une lame de cristal roche à faces parallèles, taillée perpendiculairement arêtes du prisme hexaèdre ; supposons que cette lame environ 6 millimètres d'épaisseur, et que le rayon qui la traverse rencontre les deux faces sous igle de 90°. En sortant de cette lame, de quelque dère qu'elle ait été placée dans son propre plan, le ^on ne possédera plus les propriétés de la lumière polae ordinaire et cependant il n'aura pas repris les pro- Stés de la lumière directe. Pour le prouver, soumettons

ce rayon à l'action d'un rhomboïde de carbonate d chaux. Un rayon de lumière polarisée ne donnerait qu*uii seule image en traversant le cristal dans deux positioi particulières de la section principale , que j'ai déjà U connaître (chap. iv, p. 307). Or le rayon sortant de lame se divise constamment en deux faisceaux ; ce de nier rayon n'est donc point de la lumière polarisée c dinaire.

J'ajouterai qu'il n'est pas davantage de la lumiî naturelle. En effet, un faisceau blanc de cette demie espèce de lumière se partage toujours , dans un cris doué de la double réfraction, en deux rayons blancs même intensité ; le faisceau blanc , sortant de la lame quartz, donne aussi, il est vrai, constamment deux imagi mais elles brillent des plus vives couleurs. Si l'image or naire est rouge , l'image extraordinaire est verte ; qua l'image ordinaire devient verte , l'image extraordina se colore en rouge. Il en est de même de toutes autres nuances prismatiques : toujours celle du faisce ordinaire est complémentaire de la nuance du faisce extraordinaire, et elles varient l'une et l'autre avec position de la section principale du rhomboïde qui opè la bifurcation.

La lunette prismatique de Rochon est un appan approprié à ces expériences, et qui mérite, je pens d'être indiqué ici, d'abord, parce qu'en l'employant * obtient des teintes très -vives; secondement, à cac qu'elle donne le moyen de s'assurer que les iraag auxquelles on vise ne perdent rien de leur netteté £ l'interposition de la lame, et que ce n'est point en épa

illant irrégulièrement les couleurs qu'elle agit; troisiè- Dement eufin, à raison de la facilité qu'elle offre pour ftToaver que les teintes des deux faisceaux sont" complé- XKDtaires.

Cet instrument n'est autre chose qu'une lunette ordi- »ire dans laquelle on a placé, entre l'objectif et l'ocueire un prisme acbromatisé de cristal de roche ou de carbonate de chaux. Comme le prisme est mobile à mlonté le long de l'axe de la lunette, l'observateur peut i^arer plus ou moins les deux images de l'objet auquel ■ vise.

Placez devant l'objectif de cette lunette la plaque de partz en question, et adaptez de plus, à l'oculaire, un wre verdâtre d'une nature particulière, qui est fort emrtoyé par les astronomes à cause de la propriété dont il boit d'absorber beaucoup de lumière, sans cependant *lorer sensiblement le faisceau transmis.

Si vous observez alors directement le Soleil avec cet Qstrument, vous verrez deux images de l'astre, blanlies Tune et l'autre et de la même intensité; d'où il Esulte que la plaque n'imprime aucune propriété partîiilière à la lumière naturelle. Si, au contraire, vous visez l'image réfléchie par un miroir de verre non étamé, tHis apercevrez encore deux soleils, mais ils seront rtorés, et pendant une demi-révolution de la lunette sur He-même, chacun d'eux parcourra la série presque tout htière des couleurs prismatiques. Ainsi, le soleil rouge teviendra successivement orangé, jaune, jaune verdâtre, tert bleuâtre et violacé ; à ce point, la lunette aura fait m demi-tour. Son mouvement, continué dans le même

sens, fera passer Fimage violacée d'abord au roug( ensuite à F orangé, etc., etc. Le second soleil présenta toujours la couleur complémentaire , car si au lieu ( séparer entièrement les deux images, on les laisse < partie superposées, la portion commune aux deux disqa restera constamment blanche, tandis que les lunid excédantes seront teintes des plus vives couleurs.

La réflexion sur des miroirs diaphanes est égalemc propre à faire ressortir les propriétés distinctives l'espèce de lumière que transmet la lame de quartz.

Si Ton fait tourner un miroir de verre autour tf faisceau de lumière naturelle, formant avec sa surfa un angle d'environ 35* 1/2, le faisceau réfléchi se di géra successivement vers tous les points de rhorizo mais il conservera constamment la même intensité.

Si le faisceau incident est polarisé, on trouvera, contraire, deux positions diamétralement opposées • miroir, dans lesquelles il ne réfléchira pas une sei molécule lumineuse.

En faisant, enfin, la même expérience avec la lumiè sortant de la lame de cristal de roche, on verra qu'd se réfléchit colorée, quoiqu'elle tombe blanche sur surface du miroir, et que la nature de la couleur dépa du côté par lequel le plan réfléchissant se présente i rayon. Ajoutons que ces couleurs réfléchies se succède pendant le mouvement de révolution du miroir suiva le même ordre que dans le spectre solaire; qu'on . observe aussi dans le faisceau transmis , mais que « dernières, dans toutes les positions, sont complémentaii des couleurs réfléchies.

Si les propriétés des rayons polarisés dépendent, Mmme le supposent -les partisans du système de Témis- ■MD, des arrangements particuliers que prennent les ■oolécules dont ils sont formés, il sera facile d'assigner ■composition intime du rayon polarisé ordinaire et celle ^ ce même rayon à sa sortie de la lame de cristal de màïB. Dans le premier rayon, en effet, les axes de toutes ■B molécules, quelles que soient leurs couleurs, seront ■vrallèles; dans le second, les molécules de nuances lifférentes auront leurs pôles tournés vers diverses réipons de Tespace.

k Nous devons maintenant examiner suivant quelle loi 9ùpèTe la déviation de ces pôles, soit à raison de la teinte ivticulière de chaque molécule lumineuse, soit à cause les épaisseurs plus ou moins considérables de cristal pi'elles peuvent avoir traversées. En employant de la Iniière homogène polarisée, on reconnaît aisément que, lune plaque de quartz transporte les pôles d'un certain ■yon à 20* de leur direction primitive, une plaque deux pis plus épaisse, tirée de la même aiguille, produit une Ihriation double, ou de 40"; une plaque d'épaisseur kqile donne une déviation triple, ou 60*, et ainsi de llîte indéfiniment

1*- Quant aux rayons simples de différentes couleurs, en Ijnersant une plaque donnée, ils éprouvent des déviapns d'autant plus fortes qu'ils sont plus réfrangibles, 1^ cela dans le rapport inverse des nombres que Newton jlle les longueurs d'accès, ou, ce qui revient au même, le rapport inverse des quantités que nous avons ienoment désignées par la lettre rf.

Connaissant donc la déviation pour une plaque, « peut, à l'aide d'une simple partie proportionnelle, trouver celle que produirait une autre plaque de même nato» plus ou moins épaisse.

Voici le tableau des déviations qu'éprouvent les pi» i de polarisation de divers rayons simples en travCTsrt une lame de cristal de roche d'un millimètre d'épaissetf et«perpendiculaire à l'axe de l'aiguille hexaédrale :

Rouge extrême i7'.50

Limite du rouge et de Torangé 20 .iSiS

— de l'orangé et du jaune 22 .31

— du jaune et du vert 25 .68

— du vert et du bleu 30 .05

— du bleu et de Tindigo 34 .57

— de l'indigo et du violet 37 .68

— du violet extrême /i/i .08

Il n'y a aucune raison de supposer que les déviatioi angulaires auront d'autres valeurs quand toutes les mole* cules traverseront simultanément le cristal. Dans le faisceau blanc transmis par une lame de un millimètre, te axes des rayons rouges élémentaires formeront consi* quemment un angle de 3* avec les axes des premiert rayons orangés, d'environ 5** avec ceux des premiertl rayons jaunes , etc. , et enfin de 26* 5' avec les axes (te ] rayons violets extrêmes. Si l'on analyse ce faisceau blanc ! à l'aide d'un rhomboïde, les divers rayons colorés (W il se compose ne se partageront pas dans les mêmes p^ portions entre les deux images, et dès lors il y aar» nécessairement coloration. On voit, par exemple, qu*ei plaçant le rhomboïde de manière que sa section prin* pale contienne les pôles du rayon rouge, Ce rayon pass^

it entier dans le faisceau ordinaire et que la teinte ige manquera totalement dans Timage extraordinaire. L acquerra une notion exacte du genre de modification 'une plaque de quartz imprime à un faisceau blanc de oière polarisée, en concevant qu'on réunisse ensemble

molécules rouges polarisées par réflexion sur un cern miroir diaphane ; les molécules orangées polarisées r un miroir formant un certain angle avec le premier ;

molécules jaunes que polariserait un troisième miroir férent des deux précédents, et ainsi de suite. Le ilange intime de toutes ces espèces de molécules ns chaque filet de lumière blanche et quelques autres 5tacles ne permettraient de réaliser cette fiction qu'à ide d'appareils très -compliqués. Une simple lame de artz sufiit, au contraire, pour donner aux différentes rties constituantes du rayon blanc ces polarisations livîduelles dh^igées dans divers azimuts. Les phénomènes que je viens de décrire sont produits, OQme nous l'avons dit, par des plaques de quartz à 5es parallèles taillées perpendiculairement à l'axe de iguille hexaèdre. Dans une direction perpendiculaire à 5 faces, le quartz n'a point la double réfraction; les pces qui , dans ce cas- ci , dévient les plans de polarisam des molécules lumineuses diffèrent donc des forces ïquelles, suivant d'autres coupes du crista!, on doit la furcation des rayons. Aussi a-t-on trouvé les propriétés s lames en question dans des corps sans cristallisation gulière, comme le flint-glass, ou même parfaitement lides, tels que les huiles essentielles de térébenthine, de ït)n , ou les dissolutions de camphre dans l'alcool , le

sirop de sucre , etc. , etc. Il n*y a de différence qu( la valeur absolue des épaisseurs qui donnent les i teintes ^, les autres lois restent les mêmes.

On a vu que la lame de quartz, de un millimètre d seur, fait tourner les pôles des molécules roug 17°. 5. Supposons que ce mouvement se soit effeci droite à gauche : toute autre plaque, quelle qu'( l'épaisseur, tirée de l'aiguille hexaèdre qui a fo première, déviera les pôles dans le même sens, c dire de droite à gauche; quant aux plaques e: d'un prisme différent, elles pourront, au contrai dévier de gauche à droite.

Ce phénomène, au premier aperçu, doit paraît singulier ; mais si l'on réfléchit que les rayons tra^ les plaques dans un sens où toute force de double tion a disparu, on comprendra qu'une déviation de constamment dirigée du même côté pour tous les tillons de cristal ne serait pas moins étonnante. < pas découvert jusquMci des signes extérieurs qui pi faire prévoir dans quel sens les plaques qu'on e d'un cristal donné dévieront les pôles, si ce n'est d cas particulier fort remarquable. Sur certaines v de quartz , les angles solides situés à la base de la mide dont l'aiguille prismatique est surmontée son placés par autant de facettes placées de biais relativ aiL\ arêtes. Or, le sens de la déviation que ces cri

i. Uoe plaque de térébenthine prodoit le même effet qu'une de cristal de roche quand elle est 69 fois plus épaisse < L^action de Thuile essentielle de citron est à ceUe de Vh\ térêbeuUiiue comme 17 est à IOl

i*on appelle |î/agftèdre5, impriment aux pôles des moléiles lumineuses , est constamment celui de l'obliquité îs petites facettes.

Quand un rayon polarisé traverse successivement deux laques à rotations contraires, la déviation définitive des ■Mes est la différence des effets que chaque plaque eût lioduits isolément. Ce rayon donne exactement les mêmes ■intes que s'il eût traversé une plaque unique d'une l^aisseur égale à la différence des deux plaques combinées. 9 Si ces plaques combinées ont des épaisseurs égales , le lisceau transmis, tourné d'abord dans un sens et retourné «suite dans le sens contraire, semble n'avoir point changé Il polarisation.

t L'essence de térébenthine dévie les axes des molécules || rayon polarisé qui la traverse de la droite à la gauche Il l'observateur qui reçoit ce rayon. L'huile essentielle ^ citron les dévie de gauche à droite. Ces fluides ne jprdent rien de leur action propre quand on les mêle, en |rte que si leurs proportions, dans le mélange, sont in- Irses de leurs forces rotatoires , le rayon qui l'a traversé |M avec sa polarisation primitive.