Voir précédemment p. 1 à

qu'en tombant sur deux lentilles superposées, ils forment autour de leur point de contact ces anneaux colorés dont Newton s'est occupé avec tant de détails dans le deuxième livre de son immortel traité d'Optique. En cherchant, déjà à cette époque, à confirmer l'exactitude des conclusions que j'avais déduites de mes premières expériences , j'aperçus, en examinant les anneaux et les ondes colorées que présentent certaines plaques de talc de Moscovie, quelques phénomènes singuliers dont je ne parlai point alors , parce qu'ils étaient étrangers à l'objet que j'avais en vue, et qu'il me semblait très- difficile de les expliquer. L'examen attentif que j'en ai fait depuis, m' ayant montré qu'ils dépendent d'une modification particulière qu'éprouvent les rayons lumineux, j'ai pensé qu'il me serait permis d'en faire le sujet du Mémoire que j'ai l'honneur de présenter aujourd'hui à la Classe. L'ordre dans lequel je vais rapporter les expériences différera fort peu de celui dans lequel elles ont été faites.

En examinant , par un temps serein , une lame assez mince de mica, à l'aide d'un prisme de spath d'Islande, je vis que les deux images qui se projetaient sur l'atmosphère n'étaient pas teintes des mêmes couleurs : l'une d'elles était jaune verdâtre, la seconde rouge pourpre, tandis que la partie où les deux images se confondaient était de la couleur naturelle du mica vu à l'œil nu. Je reconnus en même temps qu'un léger changement dans l'inclinaison de la lame par rapport aux rayons qui la traversent, fait varier la couleur des deux images, et que si, en laissant cette inclinaison constante et le prisme dans la même position , on se contente de faire tourner

la lame de mica dans son propre plan , on trouve quatre positions à angle droit où les deux images prismatiques sont du même éclat et parfaitement blanches. En laissant la lame immobile, et faisant tourner le prisme, on voyait de même chaque image acquérir successivement diverses couleurs, et passer par le blanc après chaque quart de révolution. Au reste, pour toutes ces positions du prisme et de la lame, quelle que fût la couleur d'un des faisceaux, le second présentait toujours la teinte complémentaire^, en sorte que, dans ces points où les deux images n'étaient pas séparées par la double réfraction du cristal , le mélange de ces deux couleurs formait du blanc. Il est bon cependant de remarquer que cette dernière condition n'est rigoureusement satisfaite que lorsque la lame est partout de même épaisseur. C'est alors seulement, en effet, que chaque image est d'une teinte uniforme dans toute son étendue ; car dans les autres cas , elles présentent Tune et l'autre dans des points, même contigus, des couleurs très-différentes et disposées d'autant plus irrégulièrement que le mica qu'on emploie a des inégalités plus sensibles. Quoi qu'il en soit, les parties des images qui se correspondent sont toujours teintes de couleurs complémentaires.

Pour écarter, dans ces premiers essais, toute idée de l'influence qu'aurait pu avoir, sur l'apparition des couleurs, la dispersion de la lumière dans les images prismatiques , j'employais quelquefois , en faisant cette expérience, soit un rhomboïde de spath calcaire, soit ua

1. rappelle, avec quelques physiciens, couletirs complémentaires celles qui, réunies, forment du blanc.

prisme de cette substance auquel on avait adossé un prisme de verre ordinaire, afin de le rendre achromatique : les résultats furent toujours les mêmes.

L'expérience que je viens de rapporter semble, au premier aspect, avoir quelque analogie avec la vingtquatrième du second livre de YOptiqtie de Newton , où ce célèbre physicien rapporte qu'ayant superposé deux lentilles de verre ordinaire, il ne voyait que cinc^ à six anneaux à l'œil nu, tandis qu'à l'aide d'un prisme il lui arriva souvent d'en compter plus de quarante. On conçoit aisément la raison de ce phénomène, en remarquant, avec Newton, que les anneaux colorés existaient déjà dans la lame d*air comprise entre les deux verres, mais qu'ils y étaient beaucoup trop resserrés pour qu'on pût les distinguer à l'œil nu : le seul effet que produisait le prisme était donc de séparer les orbites des divers anneaux , en déviant inégalement les rayons différemment colorés; mais aucune modification de ce genre ne peut évidemment avoir lieu dans l'expérience que j'ai décrite : si les couleurs n'étaient invisibles dans le mica, à l'œil nu, qu'à cause de leur mélange, on ne devrait pas les apercevoir davantage en examinant la plaque au travers des faces parallèles d'un rhomboïde de carbonate de chaux ou avec un prisme achromatisé, puisque, dans ces deux circonstances , les rayons de diverses couleurs étant également réfractés, les teintes seraient tout aussi mélangées dans les deux images que dans la plaque elle-même vue à l'œil nu. On voit encore, pour ne m' arrêter qu'à ces deux seules circonstances, qu'on ne pourrait, par ce moyen, rendre raison ni des colorations très-diverses des

deux images que produit le rhomboïde, ni de Tabsence totale des couleurs pour certaines positions de la lame de mica.

Dans les essais dont je viens de parler, la lame de mica ne transmettait que les rayons que nous réfléchit immédiatement Tatmosphère, puisque, ainsi que je Tai dit plus haut, ses deux images se projetaient sur le ciel. Or, leurs couleurs me semblaient varier dMntensité, et avec l'heure du jour, et avec la position, par rapport au Soleil, de la partie de Tatmosphère qui envoyait des rayons sur ta lame. J'avais également remarqué que, par un temps entièrement couvert , les deux images ne présentaient pas les moindres traces de coloration ; mais , dans cette dernière circonstance, ainsi que je Tayais préalablement observé, les rayons que l'atmosphère nous envoie ressemblent parfaitement à la lumière directe, tandis que, par un temps serein, ces rayons, dans chaque direction, sont plus ou moins fortement polarisés suivant la position ' du Soleil. Ce rapprochement devait naturellement me conduire à examiner l'influence de la polarisation préalable des rayons sur les couleurs auxquelles ils donnent naissance lorsqu'ils tombent sur un cristal doué de la double réfraction, après avoir d'abord traversé une lame de mica. Or, en recevant sur cette lame la lumière réfléchie par un plan de verre non étamé, il ne fut pas difiicile de remarquer que les couleurs qu'on aperçoit avec le spath calcaire sont d'autant plus vives, que la lumière a été réfléchie sous un angle plus approchant de 35* environ, ce qui semble prouver que les seuls rayons polarisés produisent les couleurs dont il s'agit ici. L'expé-

rience qui va suivre lèvera d'ailleurs tous les doutes à cet égard.

Si Ton examine un objet quelconque, la flamme d'une bougie par exemple, à travers les faces opposées d'un rhomboïde de carbonate de chaux, les deux images qu'on apercevra seront blanches et de la même intensité, soit que les rayons tombent immédiatement sur le cristal , ou qu'ils aient préalablement traversé une lame de mica.

Si l'on vise à la flamme, déjà réfléchie par un miroir de verre non étamé, il y aura entre les deux images , pour certaines positions du rhomboïde*, une différence d'intensité d'autant plus considérable, que l'angle de réflexion approchera davantage de â5* environ, puisqu'à œtte limite, comme on sait, une des images disparait complètement. Supposons maintenant qu'après être arrivé à cette inclinaison , on interpose une lame de mica de manière que les rayons réfléchis par le miroir la traversent avant de tomber sur le rhomboïde. L'image qui ne se voyait point avant l'interposition de la lame reparaîtra, mais avec une couleur dépendante, quant à sa vivacité et à sa nature, de l'épaisseur de la lame interposée et de l'angle plus ou moins considérable sous lequel les rayons la traverseront : quelle que soit au reste cette inclinaison, les deux images seront toujours teintes de couleurs complémentaires ; en sorte que si, en faisant varier la position de la plaque, la première image parcourt successivement, et à plusieurs reprises, toute la série

1. Ces positions sont celles dans lesqueUes la section principale du cristal est perpendiculaire ou parallèle au plan qui contient à la fois le rayon incident et le rayon réfléchi.

i2 MÉMOIRE

des couleurs prismatiques, la seconde éprouvera toujours des changements correspondants, et tels, qu*aux mêmes instants les deux couleurs réunies formeront du blanc. 11 est presque inutile de dire, d'après ce que j'ai rapporté plus haut , qu'il y a quatre positions respectivement rectangulaires de la lame, dans Lesquelles elle n'exerce aucune influence sur les rayons polarisés qui la traversent ; et qu'en faisant tourner le rhomboïde, la plaque de mica restant immobile, on verra les deux images complémentaires passer par le blanc après chaque quart de révolution du cristal, du moins dans les incidences perpendiculaires. Il résulte, comme on voit, des expériences précédentes, que les lames de mica, vulgairement connues sous le nom de talc de Moscovie, placées d'une certaine manière, dépolarisent les rayons lumineux qu'une réflexion sous l'angle convenable avait déjà modifiés. On voit, de plus, que ces lames semblent agir diversement sur les rayons de différentes couleurs, et que, par suite, elles impriment aux rayons de lumière des caractères qui les distinguent à la fois et de la lumière directe et des rayons polarisés. Si les propriétés de ces derniers rayons dépendent, comme on l'a supposé, de la disposition particulière des axes des molécules dont ils sont formés, il y aura , entre le rayon qui a été polarisé en se réfléchissant , ou en traversant un cristal doué de la double réfraction , et ce même rayon , à son émergence d'une lame de mica, cette différence, que dans le premier les axes des molécules de diverses couleurs sont parallèles, tandis que dans le second il existe des molécules de diverses teintes dont les axes ont des directions différentes.

M. Malus a trouvé le premier, non-seulement que les rayons lumineux éprouvent, dans leur réflexion sur les corps diaphanes, une modification identique avec celle que leur communiquent les cristaux doués de la double réfraction , mais encore que les rayons, polarisés par l'une quelconque de ces deux méthodes , jouissent de quelques propriétés qui les distinguent essentiellement de la lumière directe. Si Ton suppose, par exemple, qu'un faisceau de lumière ordinaire tombe sur un miroir de verre, il se réfléchira toujours un certain nombre de rayons de la première et de la seconde surface du miroir ; mais lorsque le faisceau incident a été préalablement polarisé, on trouvera deux situations du miroir dans lesquelles il ne réfléchit pas une seule molécule de lumière, si toutefois l'angle d'incidence est de 35** environ. On conçoit d'ailleurs que ces situations sont liées à celles du plan ou du cristal à l'aide duquel le faisceau a été polarisé. Il ne me sera pas dîfiicile maintenant d'indiquer une expérience très-simple, à l'aide de laquelle on pourra se faire une idée précise de la modification singulière qu'éprouvent les rayons lumhieux polarisés en traversant le mica.

Qu'on dispose horizontalement, par exemple, une plaque quelconque de mica, et qu'ensuite on fasse tomber sur sa surface des rayons lumineux réfléchis verticalement de haut en bas par un miroir de verre et sous une inclinaison de 85° environ. Si on regarde le miroir supérieur à travers la lame, on le verra parfaitement blanc; d'où il résulte que le mica transmet les rayons de toutes les couleurs. Supposons maintenant qu'on place en dessous de la lame un miroir de verre non étamé, for-

mant avec la verticale, mais en sens contraire, un angle égal à rinclinaison du premier miroir sur cette même ligne : d'après cette disposition, le second miroir n'étant éclairé que par le faisceau blanc que le premier réfléchit verticalement, il semble naturel de croire qu'il ne réfléchira à son tour que des rayons blancs ; cependant , en plaçant Tœil dans la position convenable, on apercevra, non-seulement que l'image du premier miroir, vue dans le fond, est très- fortement colorée, mais encore que, si l'on fait tourner ce dernier miroir sans altérer l'angle qu*il forme avec la verticale, le faisceau qu'il réfléchit passera par diverses teintes, quoique les angles d'incidence et de réflexion aient été toujours les mêmes. 11 sera tout aussi facile de remarquer que, après un quart de révolution à partir d'une position quelconque, ce second miroir réfléchira toujours la couleur complémentaire de celle qu'il réfléchissait en premier lieu.

La pile de plaques de verre que M. Malus a employée avec tant de succès dans l'examen de plusieurs phénomènes de la polarisation de la lumière peut également servir à observer les couleurs dans le mica. On sait en efiet que, toutes choses d'ailleurs égales, la quantité de rayons polarisés que cet instrument transmet varie avec la position des plans primitifs de polarisation ; mais nous avons déjà vu que les molécules de diverses couleurs dont se compose un rayon blanc qui a traversé une lame de mica, ont leurs axes placés de différentes manières; d'après cela il était facile de prévoir que, si une telle lame, vue à travers la pile, paraît rouge, il doit sufiire, pour lui voir parcourir diverses autres teintes, de faire

tourner Tinstrument sur lui-même, sans altérer Tangle d'incidence des rayons lumineux sur ses faces.

J'ai dit plus haut que l'espèce de couleur qu'une lame de mica dépolarise^ dans une position et sous une incidence déterminées, dépend de l'épaisseur de la lame. J'ai pu en effet marquer, dans une même feuille de talc, qui s'amincissait graduellement en allant d'une extrémité à l'autre, une portion assez étendue qui dépolarisait les rayons bleus; l'espace qui suivait celui-ci colorait en jaune la seconde image prismatique ; plus loin , dans la même direction, cette image se présentait de nouveau avec une teinte bleue, tandis que, dans une quatrième position, la plaque dépolarisait une seconde fois les rayons jaunes. Il résulte de là , comme on le voit , que si , après avoir trouvé la position d'un rhomboïde dans laquelle on n'aperçoit qu'une seule image d'un objet quelconque réfléchi par un miroir de verre, on interpose une plaque de mica d'épaisseur variable, on verra reparaître une autre image, dont la teinte, toutes les autres circonstances étant les mêmes, dépendra de la portion de la lame que les rayons auront traversée avant de tomber sur le cristal. En profitant de la facilité avec laquelle les lames de mica peuvent se séparer les unes des autres, on peut produire artificiellement ce même phénomène, à l'aide d'une plaque régulière et d'épaisseur constante. Pour cela , j'ai placé en avant d'un miroir de verre non étamé et bien poli une chandelle, dont les rayons faisaient avec la surface du miroir un angle de 35" environ ; j'ai disposé ensuite un prisme de cristal d'Islande achromatique, de telle sorte que les rayons réfléchis n'éprou-

vaient plus la double réfraction , et passaient tous dans rimage ordinaire; Tinterposition d'une lame de mica entre le prisme et le miroir a fait paraître immédiatement l'image extraordinaire, mais avec une couleur bleue verdâtre très-vive ; quant au premier faisceau , il a passé au jaune pur. J'ai arrêté alors la plaque, de manière que sa position, par rapport au miroir, ne pût pas varier, et, à l'aide d'un instrument tranchant, j'en ai enlevé une lame mince; la plaque de mica, ainsi diminuée, a teint le faisceau extraordinaire en jaune pur, mais l'image ordinaire est devenue bleue. La soustraction d'une seconde lame a fait passer de nouveau cette dernière image au jaune vif, pendant que l'autre se colorait en bleu. Si, au lieu de détacher complètement les diverses lames, on se contente de ne les séparer que par une de leurs extrémités , on pourra examiner successivement les couleurs que la grande plaque dépolarise, soit quand on l'amincit, soit quand on la recompose. On doit, au reste, s'attendre à apercevoir des effets d'autant plus variés, que les épaisseurs des lames enlevées seront plus inégales.

Lorsque l'épaisseur d'une lame de mica varie fort rapidement et avec régularité , elle dépolarise une couleur déterminée dans des points fort rapprochés les uns des autres et à peu près également espacés : je me suis procuré en effet une plaque assez large, dont les faces opposées forment un angle sensible, en sorte que son épaisseur est d'autant plus grande, que l'on considère un point plus éloigné de l'arête où ces deux faces se rencontrent : aussi, en employant le moyen d'observation dont j'ai déjà parlé plusieurs fois, on voit chaque image bordée

de lignes colorées complémentaires, étroites, bien terminées, parallèles entre elles et à Tarête de jonction des deux faces opposées de la plaque. Les couleurs de ces lignes lumineuses sont d'autant plus vives, que la lumière incidente a été plus complètement polarisée ; aussi , par un temps entièrement couvert, à peine en aperçoit- on quelques légères traces.

En regardant les anneaux colorés ordinaires sous des incidences de plus en plus obliques , on les voit , comme on le sait, marcher toujours vers la partie la plus épaisse de la lame d'air sur laquelle ils se forment. Les bandes que je vi^as de décrire marchent au contraire, dans certaines positions de la plaque, vers la partie la plus mince, et en se resserrant à mesure qu'on incline de plus en plus la plaque par rapport aux rayons qui la traversent. Les premiers anneaux se forment avec la lumière directe; les autres nécessitent de la lumière polarisée, et disparaissent quatre fois, le prisme restant fixe, pendant une révolution complète de la plaque, ou après chaque quart de révolution du prisme, si on laisse la lame de mica dans une position constante.

Pour déterminer la loi suivant laquelle varient les couleurs des deux images prismatiques par le seul changement d'inclinaison , je me suis servi d'une lame de mica qui, à cause de sa grande régularité, dépolarise dans toute son étendue la même espèce de rayons. Je l'ai placée d'abord perpendiculairement aux rayons réfléchis polarisés , et ensuite je l'ai fait tourner sur elle-même et autour d'une ligne perpendiculaire au plan de réflexion, en sorte que pendant tout ce mouvement la lame est restée con-

stamment perpendiculaire à ce dernier plan. Or Tiinage prismatique, provenant de la dépolarisation de la lumière, qui était rouge dans la première position de la plaque, a successivement passé au violacé, au vert bleuâtre foncé, au jaune verdâtre, au jaune et à Torangé ; puis elte est devenue rouge, et le mouvement de la plaque de mica, continué dans le même sens , Ta fait passer de nouveau au violet, au vert, au jaune verdâtre, au jaune pur et au rouge. La lame se trouvant alors très-fortement inclinée aux rayons incidents, je l'ai ramenée à la position primitive; je lui ai donné ensuite un mouvement dirigé en sens contraire du premier, et j'ai vu, comme dans l'autre cas , l'image rouge dépolarisée acquérir successivement toutes les couleurs prismatiques, passer au rouge de nouveau, et se teindre une seconde fois de la même série de couleurs par le seul changement d'inclinaison de la lame. Il est presque inutile de dire que, pendant tous ces mouvements, la première image parcourait toujours les teintes complémentaires de la seconde ; et que si elles étaient généralement moins vives, c'est que cette image contenait un certain nombre de rayons blancs qui n'avaient pas été partiellement dépolarigés.

Il résulte, comme on voit, de ce que je viens de rapporter, qu'on peut, à l'aide d'une simple lame mince de mica et d'un cristal doué de la double réfraction, séparer successivement de la lumière blanche les divers rayons colorés dont elle se compose. Cette méthode ne donne pas, il est vrai, des couleurs parfaitement pures; mais elle a aussi, sur toutes celles dans lesquelles on emploie

des prismes , le grand avantage que les images ne sont pas déformées.

Comme il m'avait semblé reconnaître, dans plusieurs expériences, que, toutes choses d'ailleurs égales, la faculté dont jouissent les lames de mica de dépolariser diversement les rayons différemment colorés, s'affaiblit lorsque leur épaisseur diminue, il était naturel que je cherchasse à voir si , passé un certain terme, elles ne la perdaient pas entièrement. Or, en analysant un rayon polarisé que j'avais fait passer ensuite au travers d'une lame extrêmement mince de mica qui lui était presque perpen* diculaire, à l'aide d'un cristal doué de la double réfraction, j'ai trouvé que la lame avait non-seulement perdu la propriété dé dépolariser diversement les rayons différemment colorés, mais même que la seconde image fournie par le cristal était toujours extrêmement faible, quelle que fût la position de la plaque dans son propre plan , ce qui prouvait qu'elle n'avait presque point agi sur les rayons blancs. Pour sentir ce que cette observation présente de remarquable, il suf&t de se rappeler que si l'on substitue à la lame mince de mica interposée un corps quelconque ^doué de la double réfraction, quoique à un degré trop faible pour séparer sensiblement fès deux faisceaux , on trouvera toujours quatre positions de ce corps pour lesquelles les deux images fournies par le dernier cristal seront l'une et l'autre de même intensité. Au reste, ces lames très-minces de mica ne semblent avoir perdu la propriété de dépolariser la lumière, que lorsque leur plan est perpendiculaire à celui dans lequel se sont polarisés les rayons qui les traversent. Dans les autres posi-