X. — I. li

lions, les lames présentent des phénomènes particuliers, dont le détail m'écarterait du but que je me suis proposé dans ce Mémoire *.

Je n'ai parlé jusqu'ici que des couleurs qu'on aperçoit à l'aide de la lumière transmise; les rayons réfléchis par les lames paraissent modifiés d'une manière analogue, avec cette différence cependant, qu'on aperçoit des couleurs sans qu'il soit indispensable que la lumière incidente ait été préalablement polarisée, surtout lorsqu'il y a dans les lames quelque solution de continuité bien sensible. Il n'entre pas dans mon plan de décrire aujourd'hui avec détail ce dernier genre de phénomènes ; je ne rapporterai même l'expérience suivante que parce qu'elle me semble prouver que ce n'ost pas uniquement dans les Variations d'épaisseur des lames qu'il faut chercher la cause des couleurs qu'elles présentent à la simple vue, comme on l'avait fait jusqu'ici.

Je me suis d'abord assuré que les lames de sulfate de chaux jouissent, par rapport aux rayons polarisés, des mêmes propriétés que celles de mica; j'ai ensuite chois: de préférence un fragment de cette première substance, parce qu'elle donne des couleurs très-vives par réflexion Je Tai placé sur un corps noir, et en le faisant tourner su lui-même, l'œil restant fixe, j'ai bientôt trouvé la positioi où la lame était parfaitement blanche. A partir de c

i. Si, comme il est naturel de le croire, le mica jouit de la doub] réfraction, rexpérience, rapportée dans ce paragraphe, prouve qu des lames très -minces, ou les éléments dont se compose une lau épaisse, n'ont pas cette propriété. Ce résultat était trop importai pour que je ne cherchasse pas à le mettre hors de doute, et c^est quoi je suis arrivé par divers moyens.

point 9 il ne m'a pas été difficile de remarquer qu'une partie de la plaque sur laquelle j'avais fixé la vue, passait successivement par toutes les teintes inscrites. dans le tableau suivant , quoique d'ailleurs les rayons incidents et réfléchis fissent toujours le même angle avec sa sur* face.

Dans la première position la lame est blanche.

deuxième rouge.

troisième verte.

quatrième blanche.

cinquième. verte.

sixième rouge.

septième • blanche.

nuitième rouge.

neuvième verte.

dixième blanche.

onzième verte.

douzième • rouge.

treizième. blanche.

La lame a fait un quart de révolution.

La plaque a décrit une demicirconférence.

La lame a fait trois quarts de révolution.

La lame est revenue à sa position primitive.

En examinant la plaque pendant son mouvement^ à l'aide de la lumière transmise, on s'assure que dans chaque position les couleurs dont elle est teinte sont complémentaires des couleurs réfléchies, et qu'elles disparaissent après chaque quart de révolution. Au reste, les couleurs qu'on aperçoit sur le sulfate de chaux avec la lumière non polarisée ne sont bien sensibles que dans ces parties où

deux lames commencent à se séparer, et sous des incidences assez obliques.

Avant de passer à la description des phénomènes que présente le cristal de roche, il ne sera peut-être pas inutile que j'indique le parti qu'on peut tirer de la lunette prismatique ^, pour faire la plupart des expériences que j'ai rapportées.

Lorsque l'axe optique de la lunette fera un angle de 35* environ avec la surface d'un miroir non étamé, on verra chaque image disparaître deux fois pendant une révolution complète de l'instrument. Supposons que la lunette étant dans l'une de ces positions où l'on ne voit qu'une seule image, on interpose une plaque de mica ; aussitôt on en verra deux dont les couleurs complémentaires dépendront de l'inclinaison de la lame interposée et de son épaisseur. Du reste, si, laissant la lunette immobile, on fait faire un tour entier à la lame de mica devant l'objectif, la même image disparaîtra quatre fois après avoir passé successivement par diverses intensités. Ces faits ne diffèrent point de ceux que j'ai rapportés plus haut; mais l'emploi de la lunette prismatique présente quelques avantages, en ce que les teintes sont très-vives, et que les deux images sont bien terminées, ce qui prouve que les lames intérieures qui produisent les couleurs, n'épar

1. On appelle ainsi une lunette dont M. Rochon a donné depui longtemps la description dans ses opuscules, et qui peut être em plovée avec beaucoup de succès dans Tobservation des diamètre des planètes. Cet instrument est composé tout simplement d'un lunette ordinaire dans Tintérieur de laquelle est un prisme de crlstl de roche ou de carbonate de chaux ; ce prisme est achromatiqu et mobile le long de Taxe, ce qui fournit le moyen de séparer plx ou moins complètement les deux images de Tobjet auquel on vi»

pillent pas irrégulièrement la lumière, comme on aurait pu le soupçonner sans cela. On peut encore déduire de ce moyen d'observation, que les rayons polarisés éprouvent une modification pennanente en passant dans le mica ou le sulfate de chaux, puisqu'ils ne tombent sur le prisme intérieur de la lunette qu'après avoir traversé les verres de diverses courbures dont l'objectif est formé. Supposons qu'on substitue un miroir métallique au miroir de verre dont je me servais d'abord. Dans quelque sens qu'on tourne la lunette, on ne verra disparaître aucune image, puisque,, d'après les expériences de M. Malus, les rayons réfléchis, dans cette circonstance, se composent de molécules polarisées en sens opposés, et probablement aussi d'une portion de lumière non modifiée. Admettons pour un moment que le rayon réfléchi renferme des quantités égales de molécules polarisées en sens contraires : les deux images seront de même intensité, et l'interposition de la plaque de mica ne devra produire aucun effet. Cependant, quoique d'abord on puisse à peine reconnaître si les deux images sont réellement inégales, aussitôt que la feuille de mica est devant l'objectif, on les voit se teindre l'une et l'autre de couleurs fort sensibles, et distribuées dans le même ordre que lorsqu'on visait dans les positions analogues de la lunette à l'image réfléchie par un miroir de verre. Ceci prouve à la fois que les deux faisceaux n'étaient pas originairement de même force, et que l'absorption doit avoir particulièrement porté sur l'espèce de molécules que les corps diaphanes transmettent. Supposons, en effet, que les deux faisceaux polarisés en sens contraires soient également

5i MÉMOIRE

vifs, et faisons abstraction de la lumière blanche non modifiéq^ que renferme le rayon réfléchi, puisque celle-ci ne se décompose pas : lorsqu'on placera la lame de mica devant la lunette prismatique, les rayons verts de l'image ordinaire, par exemple, seront dépolarisés par la plaque et passeront dans le faisceau provenant de la réfraction extraordinaire; mais comme» dans le même instant, un égal nombre de molécules vertes passera de ce second faisceau dans le premier, il n'y aura ni changement d'intensité ni changement de couleur. On voit, au contraire, que si l'image ordinaire était plus intense que l'autre, elle lui transmettrait, par l'influence de la plaque, un plus grand nombre de molécules vertes que celui qu'elle en recevrait; les deux faisceaux auraient donc des teintes complémentaires, et c'est là en effet ce que j'ai aperçu avec tous les miroirs métalliques dont je me suis servi dans ces expériences.

Dans tous les exemples que j'ai cités jusqu'à présent, la dépolarisation des rayons lumineux a été effectuée à l'aide de corps plus ou moins minces ; mais cette propriété ne leur appartient pas exclusivement J'ai trouvé , en effet, une plaque de cristal de roche de plus de 6 millimètres d'épaisseur, qui, placée dans les mêmes circonstances, que les lames de mica et de sulfate de chaux, a donné naissance à des phénomènes fort remarquables et analogues à ceux que j'ai déjà décrits.

Je me suis d'abord assuré que ce fragment de cristal ne modifie pas la lumière directe y en l'examinant soit avec un rhomboïde de carbonate de chaux, soit à l'aide de la pile de glaces ; dans le premier cas , en effet , les

deux images du cristal sont blanches et de la même intensité, et dans le second, on ne voit pas la moindre trace de couleurs ; mais aussitôt que le cristal est traversé par des rayons préalablement réfléchis, l'un quelconque de ces deux moyens d'observation nous fait apercevoir des ondes colorées plus ou moins larges et plus ou moins régulières, dont les mouvements sont subordonnés à ceux qu'on donne au cristal.

Quoique la plaque que j'ai employée paraisse très-pure à Tœil nu, on découvre, à l'aide du rhomboïde, des points où les lames dont elle se compose sont très-irrégulièrement disposées. Cette circonstance pouvant porter à penser que les couleurs sont elles-mêmes en partie produites par un éparpillement irrégulier de la lumière dans l'intérieur du cristal, je l'ai fait polir de manière que ses deux faces opposées sont planes et à peu près parallèles ; dans cet état, je l'ai placé devant l'objectif d'une lunette prismatique : en examinant ensuite le Soleil , la Lune, ou des objets terrestres, j'ai vu que l'interposition de la plaque n'altère en aucune manière la netteté des deux images,' et qu'elles sont Tune et l'autre de même intensité ; ce qui prouve à la fois que le cristal ne modifie pas les rayons directs, et que les inégalités de son tissu intérieur n'occasionnent point de diffusion.

Afin de répéter avec cette plaque de cristal de roche la plupart des expériences que j'avais d'abord faites avec les lames de mica ou de sulfate de chaux, j'ai disposé un miroir de verre non étamé et bien poli, de telle sorte que les rayons du Soleil fissent avec sa surface un angle de â5* environ ; j'ai dirigé ensuite une lunette prismatique

à l'image réfléchie de cet astre, et, en la faisant tourner, je Tai bientôt amenée à la position où elle semble avoir perdu la propriété de doubler les objets. En plaçant inmiédiatement après le fragment de cristal devant T objectif, j'ai vu la seconde image reparaître, mais avec une couleur rouge très -foncée, tandis que la première, qui d'abord était blanche, s'est teinte de la couleur complémentaire du rouge ; du reste, les bords des deux soleils étaient tout aussi bien terminés que lorsqu'on les observait directement.

Jusqu'à présent cette expérience ne diffère de celles que j'avais faites avec des lames de mica ou de sulfate de chaux, qu'en ce que j'ai employé un corps d'une nature différente et beaucoup plus épais. Mais on doit se rappeler qu'en faisant tourner la lame de mica devant l'objectif de la lunette prismatique, on voyait la seconde image disparaître après chaque quart de révolution. Un mouvement analogue donné au cristal de roche n'a apporté au contraire aucun changement, ni dans la couleur ni dans l'intensité des deux images *. Après m' être assuré de ce fait, j'ai fixé le cristal devant l'objectif de la lunettfe, et en faisant tourner ensuite tout l'appareil je n'ai pas eu de peine à reconnaître que pendant une demi-révolution l'une et l'autre image parcourent toute la série des couleurs prismatiques. Ainsi , le soleil rouge est successivement devenu orangé, jaune, jaune verdâtre, vert bleuâtre et violacé ; la lunette avait alors déjà fait un demi-tour : le mouvement, continué dans le même

L Ceci tient à ce que la plaque dont je me servais avait été coupée perpendiculairement aux arêtes du prisme hexaèdre.

sens, a fait passer Timage violette au rouge,, à l'orangé, et ainsi de suite. Dans les mêmes circonstances, le deuxième soleil qui, au point de départ, était teint de jaune verdâtre complémentaire du rouge, devenait successivement vert, violacé, rouge, orangé, et enfin jaune ; et comme cette couleur est la plus lumineuse, elle devait correspondre au violet dont Tautre image était teinte au même instant. Du jaune on passait de nouveau au jaune verdâtre, et ensuite à toute la série des couleurs prismatiques, pendant que la lunette faisait sa seconde demi-révolution,

La simple inspection des deux soleils montrait avec évidence que leurs couleurs étaient toujours complémentaires, mais la lunette prismatique fournissait le moyen de le prouver par une expérience directe. En effet, les deux images qu'on aperçoit avec cet instrument étant d'autant plus séparées que le prisme intérieur où elles se forment est plus rapproché de l'objectif, il me suffisait de nejes écarter qu'à moitié, car alors la partie commune aux deux disques restait toujours parfaitement blanche pendant une révolution complète de la lunette, tandis que les deux segments qui débordaient étaient successivement teints, et à deux reprises différentes, de toute la série des couleurs prismatiques.

En profitant de la facilité qu'on a, avec la lunette prismatique, de faire plus ou moins empiéter les deux images du Soleil, on peut comparer entre elles les intensités des différentes parties de son disque. En effet, s'il est évident, d'après ce que j*ai dit plus haut, qu'en plaçant le bord du soleil rouge sur le bord du soleil verdâtre.

58 MÉMOIRB

on doit obtenir un segment blanc, il n'est pas moins certain que cette neutralisation des couleurs n'aura lieu, quand on amènera le bord d'un des deux soleils sur le centre de l'autre, que dans le cas où ces deux portions du disque de cet astre seraient originairement de même intensité. Il est facile de concevoir en effet que pour que deux faisceaux colorés puissent former du blanc par leur superposition, il ne suffit pas qu'ils soient complémentaires en couleur, il faut de plus qu'ils le soient en intensité. Je n'entrerai pas aujourd'hui dans de plus grands détails à cet égard, parce que je me propose de réunir dans un Mémoire particulier que j'aurai bientôt l'honneur de présenter à la Classe, les expériences que j'ai faites pour mesurer l'intensité de la lumière, tant par la méthode que je viens d'indiquer que par des moyens analogues, et que j'aurai alors l'occasion de parler du degré d'exactitude qu'on peut attendre de ces divers procédés. J'ai décrit précédemment les changements de couleur qu'on observe dans les rayons dépolarisés par des lames de mica ou de sulfate de chaux, lorsque la lumière les traverse sous des inclinaisons différentes; le cristal de roche présente des phénomènes analogues. Dans le premier cas cependant on aperçoit des couleurs sous toutes les inclinaisons, et leur succession est très-régulière : dans celui-ci, à peine s'est-on éloigné d'un petit nombre de degrés de la position perpendiculaire, que les deux images, qui d'abord étaient vivement colorées et d'une seule teinte, se rapprochent l'une et l'autre du blanc et sont traversées par des bandes étroites de diverses nuances : quoi qu'il en soit, en ne tenant compte que

de ce qu'on voit dans les incidences peu éloignées de la perpendiculaire, tandis qu'une des images, la rouge par exemple, passera successivement au \iolacé, au vert, au jaune et au rouge , etc. , l'autre image se teindra des. couleurs complémentaires de celles-là.

Si le mouvement de la plaque de cristal de roche est tellement dirigé, qu'elle reste toujours perpendiculaire au plan dans lequel se réfléchissent les rayons polarisés, on arrive bientôt à une position dans laquelle on n'aperçoit qu'une image avec le rhomboïde. Au reste, ce que cette observation présente de remarquable, c'est qu'en faisant îaire une révolution complète à la lame dans son propre plan, on no verra pas reparaître le second faisceau de rayons, qui était cependant si brillant lorsque la lumière polarisée traversait le cristal presque perpendiculairement.

Lorsque la lame interposée est oblique à la fois au plan de polarisation et aux rayons réfléchis, elle dépolarise complètement la lumière, puisque le rhomboïde présente deux images qui sont blanches et de la même intensité, quelle que soit la position de la lame dans son plan, pourvu qu'on n'altère pas l'angle qu'elle forme avec l'horizon ou avec les rayons qui la traversent.

Ainsi, dans une première position, la plaque de cristal de roche n'imprime aucune nouvelle propriété aux rayons polarisés qui la traversent.

Dans une autre position, qui ne diffère de la précédente qu'en ce que la lumière polarisée rencontre le cristal sous une incidence plus rapprochée de 90% les rayons de diverses couleurs sont dépolarisés en diffé-

rents sens ; on a vu enfin quMl est possible de placer la même plaque de telle sorte, qu'elle agisse de la même manière sur les molécules de diverses couleurs dont se compose un rayon blanc.

Pour m' assurer que les rayons polarisés reçoivent une modification permanente dans leur passage à travers une plaque de cristal de roche , je ne les ai reçus sur le rhomboïde qu'après leur avoir fait préalablement traverser plusieurs lataes plus ou moins épaisses de verre ordinaire ; mais les phénomènes ont été absolument les mêmes que lorsqu'on examinait les rayons immédiatement après leur sortie du cristal de roche. On peut également reconnaître par le même moyen, que, dans leur réflexion sur les miroirs métalliques, ces rayons ne perdent aucune de leurs propriétés, si l'on excepte cependant les positions et les inclinaisons particulières des miroirs, pour lesquelles les rayons polarisés ordinaires sont eux-mêmes modifiés en partie. Ainsi la lumière réfléchie sur un miroir de verre non étamé et sous un angle de 35* environ, ressemble par ses propriétés à l'un des faisceaux dans lesquels se partage celle qui traverse un rhomboïde de carbonate de chaux ; mais cette même lumière, en passant à travers certaines plaques de cristal de roche, est modifiée une seconde fois, et acquiert des propriétés permanentes qui la distinguent en même temps et de la lumière ordinaire, et de celle qui a été polarisée par les moyens qu'on a employés jusqu'ici. Les détails dans lesquels je vais entrer ne laisseront, j'espère, aucun doute sur ce résultat. *

Qu'on divise un faisceau de lumière directe à l'aide

d'un rhomboïde de spath d'Islande ; les deux rayons qui en résulteront seront blancs et de la même intensité, soit que la lumière incidente tombe sur le spath après avoir préalablement traversé la plaque de cristal de roche, soit que les rayons ne passent au travers de la plaque qu'après avoir été partagés en deux faisceaux distincts par Faction du rhomboïde. Dans le premier cas, en effet, les phénomènes doivent avoir lieu comme si la plaque n'y était point, puisqu'elle ne semble pas agir sur la lumière non polarisée; dans le second, quoique les rayons soient déjà modifiés à leur sortie du rhomboïde, comme ils suivent toujours leur première direction, on ne doit observer rien de remarquable.

Pour reconnaître, par conséquent, si la lumière a changé de nature, il faut la soumettre à l'action d'une nouvelle substance douée de la double réfraction; je supposerai qu'on emploie un second rhomboïde de carbonate de chaux. Or, les deux rayons qui en sortant du premier rhomboïde entrent immédiatement dans le second, ne donnent, comme on sait, que deux images lorsque les sections principales sont parallèles ou perpendiculaires ; tandis que si ces mêmes rayons traversent la plaque de cristal de roche avant leur entrée dans le second rhomboïde, ils se partageront toujours en quatre faisceaux colorés, respectivement complémentaires, quelles que soient d'ailleurs les positions des sections principales. 11 résulte de là qu'à la sortie du premier rhomboïde, chaque image est formée de rayons polarisés dans le même sens, tandis qu'après avoir traversé la plaque de cristal de roche, les molécules de diverses couleurs dont se corn-

posent les deux faisceaux blancs ont leurs pôles dirigés vers différents points de l'espace. Si les rayons verts de la première image sont , par exemple, polarisés par rapport au plan du méridien, les rayons complémentaires, dans cette même image, auront reçu la modification diamétralement opposée. Dans le second faisceau , ce seront au contraire les molécules rouges qui auront leurs pôles situés dans le plan du méridien , tandis que les rayons verts seront polarisés par rapport à un plan perpendiculaire à celui-là.

On se rappelle qu'un des plus beaux résultats auxquels M. Malus a été conduit dans ses expériences, c'est que si après avoir disposé verticalement , par exemple, la section principale d'un rhomboïde de carbonate de chaux, on reçoit les deux faisceaux émergents que ce plan renferme sur un miroir de verre et sous une inclinaison de 35" environ, celui qui provient de la réfraction ordinaire se comporte comme la lumière non modifiée, tandis que l'autre traverse le verre en totalité et n'éprouve aucune réflexion : si nous supposons maintenant que sans rien changer à cette disposition, on interpose, sous l'inclinaison convenable, la plaque de cristal de roche entre le rhomboïde et le miroir réfléchissant, aucune image ne disparaîtra, puisque alors, ainsi que je l'ai dit plus haut, tes diverses molécules lumineuses dont les deux faisceaux se composent ne sont pas polarisées dans un seul sens. Les rayons verdâtres de la première image et les rayons rouges de la seconde, étant polarisés de la même manière, échapperont au même instant à la réflexion partielle ; mais alors les images qu'on apercevra sur le miroir

seront Tune rouge et l'autre verte. Du reste, il est évident que si , sans changer la position de la plaque, on fait tourner le rhomboïde sur lui-même, les images réfléchies par le miroir passeront successivement, à chaque demi- tour, par toutes les couleurs prismatiques, avec cette particularité que les faisceaux ordinaire et extraordinaire auront toujours des teintes complémentaires.

Ainsi, tandis qu'il résultait des expériences de M. Malus, qu'un miroir de verre éclairé toujours par la même quantité de lumière blanche, et sous une inclinaison constante, peut cependant, suivant sa position, donner un libre passage à tous les rayons ou en réfléchir un certain nombre , on voit qu'on peut conclure de celles que je viens de rapporter, qu'il est possible de donner aux rayons une telle modification , qu'un même corps diaphane recevant également, sous une inclinaison déterminée, la même quantité de lumière, soit teint à chaque demi-révolution , tant par transmission que par réflexion , de toute la série des couleurs prismatiques.

Dans les expériences que je viens de rapporter, le sens de la dépolarisation des molécules diversement colorées ne dépendait pas de la position de la lame de cristal de roche dans son propre plan^ ; mais comme dans le mica et le sulfate de chaux la position de la section principale avait une influence marquée sur l'apparition et sur l'intensité de la deuxième image, je crus qu'il serait important de rechercher si la propriété de dépolariser diversement les rayons différemment colorés n'appartient qu'aux