COMPTES RENDUS DE V ACADÉMIE DES SCIENCES» TOME XLV, PAGE

J'ai l'honneur de communiquer à l'Académie quelques nouvelles )bservations sur les propriétés optiques développées dans les substances magnétiques par l'action des électro-aimants.

Dans la note qui a été insérée au Compte rendu de la séance du 8 juin dernier, j'ai annoncé que les composés du manganèse prenaient sous l'influence du magnétisme un pouvoir rotatoire positif, le dois aujourd'hui modifier cette assertion. J'ai trouvé un composé de ce métal, le cyanure double de manganèse et de potassium, correspondant par sa composition au cyanure rouge de fer et de potassium, dont le pouvoir rotatoire magnétiqne est négatif. Ainsi le manganèse représente, en quelque sorte, la liaison entre les deux classes que j'ai cru pouvoir établir parmi les métaux magnétiques; ce qui est la règle pour les composés de fer est l'exception pour les composés de manganèse, et vice versa.

Cette propriété remarquable du cyanure de potassium et de manganèse m'a conduit à étudier les combinaisons analogues du cobalt et du chrome. Toutes deux ont un pouvoir rotatoire magnétique positif; le cyanure double de cobalt et de potassium est même diamagné tique.

Dans la même note , j'avais considéré comme simplement probable le caractère négatif du pouvoir rotatoire développé par le magnétisme dans les sels de cérium. Je n'ai maintenant aucun doute sur

17/i SUR LES PROPRIÉTÉS OPTIQUES

ce point. Une dissolution aqueuse suffisamment concentrée de chlorure de cérium, soumise à l'action du magnétisme, exerce sur la lumière polarisée une action contraire à celle de l'eau et d'ailleurs très-facile k constater en raison de la parfaite limpidité de la liqueur.

Il m'a été facile de me procurer, soit au laboratoire de l'Ecole Normale, soit au laboratoire de la Faculté des sciences, un assez grand nombre de composés bien purs des métaux rares qui depuis quelques années ont attiré l'attention des chimistes; j'en ai déterminé le caractère magnétique ou diamagnétique et l'action sur la lumière polarisée, et cette étude m'a permis d'ajouter deux métaux, l'uranium et le lanthane, à la liste des corps qui communiquent à leurs composés un pouvoir rotatoire magnétique négatif.

Le nitrate d'urane, dans l'état de pureté où il est facile de l'amener par des cristallisations successives, est diamagnétique; mais l'oxyde rouge et l'oxyde noir d'uranium , qu'il est possible d'en extraire par l'action de la chaleur, sont l'un et l'autre magnétiques. L'uranium doit donc «Hre classé parmi les métaux magnétiques. D'ailleurs, en dissolvant le nitrate d'urane dans l'eau, l'éther ou l'alcool, on obtient des liqueurs dont l'action sur la lumière polarisée est moindre que celle de la proportion de dissolvant qu'elles renferment. L'action négative du sel dissous est donc incontestable.

Le carbonate de lanthane parfaitement pur, qui m'a été remis par M. Deville, est fortement magnétique. La dissolution de chlorure de lanthane qu'on obtient en traitant ce carbonate par l'acide chlorhydrique pur, soumise à l'influence du magnétisme, exerce sur la lumière polarisée une action moindre que celle de l'eau. On doit donc regarder comme négatif le pouvoir rotatoire magnétique du chlorure de lanthane.

Je puis encore ajouter à la liste des métaux magnétiques le molybdène. Les échantillons de ce métal qui m'ont été remis par M. Debray sont magnétiques, et, comme cette propriété se retrouve dans l'acide molybdique purifié par plusieurs distillations, elle ne saurait #tre attribuée h la présence de substances étrangères. Les molybdates que j'ai eus à ma disposition, ceux de soude et d'ammoniaque, sont diamagnétiques ; leur pouvoir rotatoire magnétique est positif, mais assez faible.

C'est au contraire parmi les métaux diamagnétiques que doivent se ranger le lithium et le glucinium; tous les composés de ces corps qui m'ont été remis par M. Troost et par M. Debray sont repoussés par les aimants de la manière la plus évidente.

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TROISIÈME PllTTK

Après avoir déterminé les lois suivant lesqn^ optiques développées dans les corps transpare^ ** ?**?**&** magnétisme varient avec la grandeur et la direeti j ^oq au

gnétiqnes. je me suis proposé de rechercher Rnff aen forces ma-

ries corps transparents exerce sur les phénom£ nes ^° e na tare dans des circonstances comparables, les rotations A * T UlesuraB ^ risation prodnites par des corps de nature tres-<H Y P°' a "

les pAles d'un électro-aimant. Les travaux antérieu A ^ ^ entre ne m'ont appris que bien peu de chose sur cette infl Physiciens

ire de déterminations numériques contenues da . UI1 petit de M Vf, Bertin, Edmond Becquerel, Wiedemann % J S më *°îres de M. Faraday, beaucoup plus nombreuses et ni., ex P^îences

i ** fus Variée

ilfirtint** simplement à montrer la généralité du p k^ • mais

*^^tie, sans

'' Ia% prinrii#iix rtailtafs contenns dans ce mémoire ont été résum-s. imfirS-on *»,< (* mp to TPn A m fo VAcadtmi* d*% gcienee» (séances da 8^ ***** *"*» note 8 jriir, *f du j M i|| M ,8r, 7 ). [Voir pages i63, 168, i 7 3.] Se P l *&bre ,856, du

prendre aucune mesure , sont les seules données que la science possédât lorsque j'ai entrepris mes recherches. Aucune loi générale ne pouvait se conclure avec certitude d'un aussi petit nombre de faits. Je montrerai qu'effectivement celles que l'on avait essayé d'établir ne sont pas exactes.

Pour étudier la question, je n'ai eu qu'à appliquer à un nombre suffisant de substances les méthodes décrites dans mon premier mémoire, en y apportant toutefois quelques modifications qui ont eu pour effet d'augmenter la grandeur du phénomène à observer, ou d'abréger la durée des expériences, sans diminuer en rien la précision des mesures. Aux grosses armatures que j'employais dans mes premières recherches, j'ai substitué des armatures beaucoup plua petites, composées d'une plaque de fer en forme d'octogone régulier, de 1 3 millimètres de côté et de 8 millimètres d'épaisseur (,) . 11 en est résulté, toutes choses égales d'ailleurs, un accroissement considérable de l'action magnétique et de l'action optique, et si en même temps ces deux actions ont cessé d'être constantes dans toute l'étendue des substances que l'on a placées entre les armatures, ce changement a été sans inconvénient. Lorsque deux substances transparentes quelconques, de même épaisseur, ont été placées successivement dans la même position entre les armatures de l'électro-aimant, *es diverses couches correspondantes de ces deux substances ont été **npressionnées par des actions magnétiques égales. Elles ont donc exercé des actions proportionnelles à l'action spécifique des deux Substances, et il est facile de conclure de là que les sommes de ces actions optiques élémentaires, c'est-à-dire les rotations totales observées, ont été dans lo même rapport que si l'action magnétique, ^t par suite l'action optique, eussent été invariables dans tout l'espace intermédiaire aux armatures. Il est d'ailleurs évident que ce Rapport est la seule chose qu'il importait de déterminer.

L'intensité d'un courant, et par suite celle d'un électro-aimant, de demeure jamais constante pendant une série d'expériences de quelques jours ou même de quelques heures; des variations plus

(1 ) Ce sont les armatures octogonales que M. RubmkorfT joint à tous ses appareils et qui sont mentionnées dans la première partie de mes recherches, Annalet de chimie et de physique, 3* série, t. XLI, p. 609. [Voir p. 168.]

Vebdet, I. — Mémoires. 1 :i

considérables encore ont lieu toutes les fois que l'on renouvelle les 1» liquides de la pile, ou que Ton change le nombre de ses éléments. U Pour rendre mes déterminations indépendantes de l'effet de ces variations, je me suis servi de deux méthodes. Dans la première, j'ai fait précéder et suivre chaque mesure de l'action optique par une mesure de l'action magnétique exercée au milieu de l'intervalle des armatures de l'électro-aimant. et j'ai pris le rapport de l'action optique à la moyenne des deux actions magnétiques mesurées successivement. L'expérience m'a appris que pour chaque substance re rapport est invariable, tant que les variations de puissance de l'électro-ainiant sont comprises entre de certaines limites, bien moins resserrées d'ailleurs que les limites où sont comprises les variations qui se présentent naturellement dans les expériences (1 '. 11 m'a été facile par conséquent de ramener toutes les rotations observées à une action magnétique constante par une simple proportion.

Ce procédé de correction exigeait deux systèmes de mesures, Ae> mesures optiques et des mesures magnétiques, et comme, en raison du grand nombre de déterminations que j'avais à faire, il importait d'abréger le temps nécessaire à chaque expérience, je n'ai pas tarde à y substituer un procédé plus expéditif et tout aussi exact, qui consistait à comparer directement l'action optique de tous les corps à celle de l'eau distillée. A cel effel, tantôt j'ai effectué la mesure de la rotation produite par une substance transparente entre deux mesures de la rotation produite par une épaisseur égale d'eau distillée:

(,) Ainsi , en faisant passer successivement dans le fil de l'électro-aimant le courant de qo éléments de Bunsen et celui de 10 éléments , j'ai obtenu des actions magnétiques mesurées par les nombres 100,7 et 78,3. Les rotations correspondantes du plan de polarisation produites par une épaisseur de *»o millimètres de sulfure do carbone ont été /i°i(> et 3* 18 . Le rapport de la rotation exprimée en minutes à l'action magnétique a donc été 3,5^19 dans la première expérience et 3,039 dans la seconde; on peut le regarder comme sensiblement invariable. D'ailleurs la différence outre 1 00,7 et 78,3 excède de beaucoup la variation que peut éprouver la puissance de l'électro-aimant , dans une série d'oxpérionces prolongée pendant plusieurs jours sans renouveler l'acide nitrique de la pile. Je n'ai jamais laissé cette variation s'élever au dixième de la valeur initiale.

Lo résultat empirique signalé dans cette note ne pouvait être conclu de la proportionnalité do la rotation et de l'action magnétique que j'ai démontrée dans mon premier mémoire; car il nVst pas certain que, lorsque l'électro-aimant varie de puissance, les actions qu'il oxerco aux divers points de l'intervalle dos armatures varient dans le mé'nie rapport.

tantôt, lorsque la pile récemment montée donnait un courant presque absolument constant, j'ai rendu le procédé encore plus expéditif en opérant comme il suit. J'ai soumis d'abord l'eau distillée à l'action de l'électro-aimant, et j'ai déterminé l'azimut du plan de polarisation de la lumière émergente. J'ai remplacé l'eau distillée par la substance à étudier, et j'ai déterminé le nouvel azimut du plan de polarisation; renversant alors le sens du magnétisme de l'électroaimant , j'ai mesuré le déplacement du plan de polarisation qui est résulté de ce changement, et enfin, remettant l'eau distillée entre les armatures, j'ai déterminé un quatrième et dernier azimut. J'ai considéré la demi-différence des deux azimuts relatifs à l'eau distillée, et la demi-différence des deux azimuts relatifs à la substance transparente, comme exprimant exactement les rotations correspondantes à une même puissance de l'électro-aimant (l) .

J'ai toujours déterminé l'azimut du plan de polarisation par l'observation de la teinte de passage. Lorsque le corps étudié est incolore ou faiblement coloré, on sait que la teinte de passage indique la position du plan de polarisation des rayons jaunes moyens; mais il en est tout autrement lorsqu'il s'agit d'un corps fortement coloré, et l'on s'exposerait à de graves erreurs si, pour obtenir le rapport de l'action optique d'un tel corps à celle de l'eau, on comparait sans correction les deux déviations de la teinte de passage. J'ai fait disparaître cette cause d'erreur en ayant soin d'observer la teinte de passage, dans le cas de l'eau distillée, au travers d'une épaisseur de la substance colorée que j'étudiais égale à l'épaisseur de cette même substance que je faisais ensuite agir sur la lumière. Le faisceau lumineux qui arrivait sur l'analyseur avait ainsi, dans le cas de l'eau, la même composition que dans le cas de la substance colorée; la teinte de passage correspondait donc, dans les deux expériences, au plan de polarisation de la même couleur du spectre, et le rapport des déviations de cette teinte faisait connaître le rapport des actions optiques.

Enfin la nature particulière des substances dont j'ai fait choix pour les étudier a rendu nécessaire une autre correction. Afin de

i 1 ' Voici les cléments complets d'une comparaison de l'eau et du sulfate de nickel en dissolution, eHVcliiée par le second procodé. Les deux liquides étaient employés sous une

n'opérer que sur des corps bien déGnis et faciles à reproduire dans

de ho millimètres; l'intervalle entre les ar matu re » octogones était de 5o mffli- \ 9 et b pfle te composait de 90 élément» de Bunsen. L*eao dwtiBée étant placée dans rappareil et la puissance de rélertro-aimaot mise eo jeo, j'ai observé les azimuts suivants de la teinte de passage :

:>o # 3H 00 hh 5o hi 5o ha

Movenne 5n*4 1 '

Lr saMate de nickel ayant remplacé Veau distillée, j'ai observé le* azimut* :

Movenne 5i**3'i5

Après le renversement du murant , les aiimuts de la teinte de passage transmise par le sulfate de nickel ont été :

Movenne A6*3Vi5"

Enfin , Peau distillé*» étant remise à la place du sulfate de nickel . j'ai obtenu une ùVi niere série d'azimuts :

hft»

^7 ia

Moyenne 'i-'ii 3o"

On déduit de là les valeurs suivantes des rotations :

Eau distillée i*A4 t5 r

Sulfate de nickel 1 i^ \')

conclure de ces nombres le rapport vrai de Faction optique du sulfate de nickel à ededeTeau, il faudrait leur faire subir deux corrections qui seront indiquées plus loin. On rasnarquef* qu'en prenant la moyenne des azimuts relatifs à l'eau distillée et celle ifUlifi »u sulfate de nickel on doit tromer dans l'un et l'autre cas l'azimut polarisation, et qu'en conséquence, si les expériences sont bien faites. t doivent être égales. Elles ont en effet respectivement pour valeur i ; b différence de ces deux nombres est inférieure aux erreurs pos-

un état de pureté parfaite, je n'ai opéré que sur des liquides {I) , et il est clair que ces liquides ont dû être contenus dans des cuves fermées à leurs extrémités par des plaques transparentes. En ayant soin de choisir des plaques de verre non trempé , et d'adopter un mode de fermeture tel, que la pression exercée sur les plaques fût assez faible et répartie également sur toute leur circonférence, les plaques n'avaient par elles-mêmes aucune action sur la lumière polarisée. Mais, sous l'influence du magnétisme, elles exerçaient une action sensible qui s'ajoutait à l'action du liquide, et dont il fallait tenir compte. A cet effet, avant d'employer une cuve à mes expériences, j'opérais sur la cuve, successivement vide et remplie d'eau distillée, de manière à déterminer le rapport de la rotation produite par l'action des plaques à la rotation totale produite par l'action simultanée des plaques et de l'eau. Il est facile de comprendre comment la connaissance de ce rapport permettait de corriger toutes les observations faites avec la même cuve. Je répétais d'ailleurs cette détermination toutes les fois qu'il m'arrivait de changer la situation relative de la cuve et des armatures de l'électro-aimant. Dans mes expériences, le double de la rotation du plan de polarisation due à l'action des plaques de verre a varié, suivant la nature des plaques et leur distance aux armatures, de 3o minutes à 1 degré (2) . L'épaisseur sous laquelle j'ai employé les liquides a varié de 10 à 5o millimètres.

La température du laboratoire où ont été faites les expériences a toujours été comprise entre 1 a et 1 8 degrés.

La rotation du plan de polarisation , produite par une épaisseur donnée d'une substance transparente soumise à une action magnétique de grandeur donnée, est une constante physique aussi caractéristique de la substance que l'indice de réfraction ou le pouvoir

(1) Les seuls corps solides qui se prêtent aux expériences d'une manière commode sont les verres, et la composition de ces corps est trop mal définie pour qu'il y ait un grand intérêt à en étudier l'action. Les cristaux uniréfringents, qui pourraient convenir, s'obtiennent si difficilement en échantillons de quelque épaisseur, bien purs et bien exempts de trempe, que j'ai renoncé à en faire usage dans cette partie de mon travail.

(î) On s'étonnera peut-être de voir que j'aie pensé à mesurer avec quelque précision des rotations aussi faibles. Pour montrer que celte mesure est susceptible d'exactitude, je rapporterai les éléments d'une détermination relative aux plaques qui fermaient une cuve de hh millimètres d'épaisseur. La dislance entre les armatures de l'électro-aimant était de

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les principales expériences relatives aux rotations magnétiques du plan de polarisation , et développé quelques considérations théoriques , s'exprime comme il suit (,) :

«Ainsi la force magnétique n'agirait sur l'éther que par l'intermédiaire des particules , et que lorsqu'il est lui-même à un certain état de densité provenant de l'action qu'exercent sur lui les particules entre lesquelles il est logé; et elle agirait d'autant plus fortement que cette densité serait plus considérable. Comme elle ne dépend pas seulement de celle du corps, c'est-à-dire du rapprochement des particules qui le constituent, mais surtout de la nature de ces particules, ce ne sont pas toujours les corps les plus denses qui sont les plus réfringents, et par conséquent qui doivent éprouver la polarisation circulaire magnétique la plus considérable. L'expérience confirme tout à fait cette manière de voir, et si l'on jette les yeux sur le tableau, encore très-limité il est vrai et très-imparfait, des coefficients de polarisation magnétique, on est frappé du fait que les substances se suivent dans ce tableau à peu près dans le même ordre que dans le tableau de leurs pouvoirs réfringents. De nouvelles recherches sont nécessaires pour établir sur des bases plus solides l'analogie que je viens d'indiquer, et surtout pour déterminer la nature de la modification qu'éprouve l'éther sous l'influence magnétique. »

Cette remarque de M. de la Rive a attiré mon attention dès mes premières recherches, et m'a paru digne d'un examen approfondi. La simplicité des lois auxquelles sont soumises les variations des pouvoirs rotatoires magnétiques m'a rendu pendant quelque temps favorable à l'opinion qui rapporte les phénomènes à une action directe des forces magnétiques sur l'éther plutôt qu'à une action des mêmes forces sur la matière pondérable, et j'ai considéré en conséquence comme très-vraisemblable l'existence d'une relation simple entre le pouvoir rotatoire magnétique et l'indice de réfraction qui peut, comme on sait, être pris pour mesure de la racine carrée de la densité de l'éther. On va voir que l'expérience n'a pas confirmé mes conjectures.

J'ai, en effet, déterminé les pouvoirs rotatoires magnétiques cl

(l > Tome I er , page 55.k

les indices de réfraction moyens d'un assez grand nombre de liquides, dont la plupart étaient des dissolutions salines plus ou moins concentrées (1) . J'ai exclu de cette première étude tous les liquides magnétiques qui , d'après les expériences de MM. Bertin et Edmond Becquerel , me paraissaient devoir rester en dehors de la règle formulée par M. de la Rive. J'ai mesuré les indices de réfraction à l'aide du goniomètre de Babinet, les liquides étant renfermés dans un excellent prisme de verre construit par M. Brunner, dont l'angle réfringent était de 43°4i'.

L'ensemble de ces mesures m'a fait voir qu'il n'y a pas de relation simple entre les indices de réfraction et les pouvoirs rotatoires magnétiques. On en jugera par le tableau suivant, où j'ai inscrit les résultats de mes expériences, en y rangeant les divers liquides suivant l'ordre croissant de leurs indices.