PHÉNOMÈNES EXPÉRIMENTAUX DE LA DOUBLE RÉFRACTION ACCIDENTELLE

A. — Double ri^fraction produits par la pression.

299. fixpériencMi de Brewster. — Les premières obiyervations sur la double réfraction produite par la pression sont dues a

^^^ Les lois expérimentales et la théorie de la polarisation rotatoire magnétiqiM *'>'' nxposées tout au long dans les mémoires originaux de Verdet contenus dans le tomcl"^ [présent ouvrage.

rewsier; il les communiqua h la Société Royale de Londres le j janvier i8i5^^^ Le procédé qu'il employa d'abord est assez 'ossier : il consiste à exercer des pressions faibles sur des matières flatineuses, comme la gelée de pied de veau ou la colle de poisson. ;s matières, pâteuses et transparentes, solidifiées dans des contions régulières, ne présentent aucune propriété biréfringente, ais, si on les taille en fragments réguliers que l'on comprime enlite entre les doigts, cette légère compression suffit pour y dévepper une double réfraction très-énergique. Si on place ces fragents entre un polariseur et un analyseur, et si on les fait traverser ir un rayon lumineux , il se manifeste dans l'analyseur des images vement colorées et dont les teintes s'élèvent rapidement dans l'élelle des couleurs de Newton à mesure que la compression augente.

La compression produite par les doigts rapproche les molécules ins le sens où elle s'exerce , et tout porte à croire que les moléiles s'éloignent dans le sens perpendiculaire à celui de la com- *ession. On doit donc présumer que le corps devient analogue à a cristal à un axe , dont l'axe serait situé dans la direction de la impression.

Il était utile de rechercher si les phénomènes dont nous nous ocipons ne seraient pas sensibles dans des corps plus résistants, rewster a abordé cette question, et les résultats de ses expériences ir la compression et la dilatation du verre furent publiés le 39 féîer 1816 ^^^ Toutefois, la méthode dont il se servait comportait îu de précision. Il employait une simple pince, dans laquelle il )uvait saisir et comprimer les morceaux de verre. En portant ces agments ainsi comprimés sur le trajet d'un faisceau de rayons porisés, et en faisant tomber la lumière émergente sur un analyseur, voyait se produire des colorations variant d'une façon tout à fait régulière et correspondant aux différents points du fragment de rre. Cette irrégularité, qui ne permet d'arriver à aucune loi prése, provient de la manière dont Brewster eiïectuait la compassion.

(■) PhU, Tratu., 181 5, p. ag, 60.

(«> PkiLTrani., 1816, p. 66.

VBtDiT, VI. — Optique, II. ^h

Supposons maintenaat qu'on opère d'une manière plus régulière, que l'on exerce .sur un parallëlipipède rectangle en verre P(%. à^)à l'aide d'une vis V, une pression normale aux deux bases et que l'on peut faire varier à volonté. Si l'on interpose le parallëlipipède ainsi comprime sur le trajet d'un faisceau lumineux polarise, et si l'on reçoit la lumière émergente sur un Nicol dont la section priitcipale est parallèle au plan primitif de polarisation, on voit dans l'image fournie par le Nicol une série de lignes colorées parmi lesquelles se trouvent des lignes noires qui correspondent aux poînI« oi^ la structure moléculaire n'a pas été altérée. Ces points séparent des régions qui ont subi des altérations différentes; d'un côté des points qui correspondent dans le verre à une ligne noire il y a eu contraction; de l'autre côté, dilatation. Or, si l'on compare les lignes colorées avec celles que produiraient des plaques cristallines, on reconnaît que la double réfraction change de signe quand on passe d'un côté à l'autre d'une ligne noire. D'oà il faut conclure cette première loi, que la compression et la dilatation produisent des effets opposés de double réfraction. Les lignes qui séparent les riions comprimé»

et les régions dilatées et qui correspondent aux lignes noires doirenl d'ailleurs évidemment être parallèln ou perpendiculaires à la direction suivant laquelle s'exerce la compres- "■'«■ '»■ sion. Brewster a fait une seconde a-

périence, qui est demeurée célèbre, et dans laquelle i'infleiiim d'une lame de verre permet d'établir une relation entre la compression ou la dilatation exercée et l'espèce de double réfraction pioduite. Dans celte expérience, une lame de verre AB (fig. 5o)es( maintenue dans une mâchoire métallique M; au milieu de la partie inférieure de cette mâchoire passe une vis V qui vient s'appuyer sof la lame AB et peut l'infléchir plus ou moins. Suivant les lois ^oiraies de l'inflexion, si la courbure de la lame est peu considérable, il y a dans l'intérieur de la lame une ligne, une Ole de molécule:! qui n'éprouve ni allongement ni raccourciasement ; cette lignesif'

phéhomèn;es expérimentaux. ses

[)^e Hgne moyenne, et elle passe sensibleiaent par les centres de gravité des sections de la lame. Les iiles de molécules situées au-des-

sous de ta ligne moyenne se contractent, celles qui sont placées au-dessus s'allongent : c'est ce que montre la figure S i .

En faisant traverser cette lame infléchie par un faisceau de rayons parallèles polarisés qu'on reçoit ensuite sur un Nicol dont la section principale est parallèle au plan primitif de polarisation, on remarque dans l'image fournie par le Nicol une ligne noire parallèle aux cAtés infléchis et présentant la même courbure. Cette ligne correspond à la file des molécules qui n'ont subi ni allongemeot ni raccourcissement. De part et d'autre de cette ligne noire 00 voit .dans l'image des lignes colorées de formes différentes et courbées de part et d'autre.

Considérons une file de molécules correspondant à une ligne

'iBocbromatique de l'image : ces molécules éprouvent un rapprochc-

nent on un écartement analogues à ceux qui seraient occasionnés

ar une compression ou une traction. Chacune de ces files peut

90C être assimilée à un cristal À un axe, dont l'axe serait parallèle

la direction suivant laquelle s'eterce la compression ou la traction ,

«t-à-dire à la tangente à la courbe, et l'on peut, par l'interpo-

'on d'une lame cristalline à un exe dont le signe est connu, re-

mattre le signe de la double réfraction produite dans le verre

'âot la file de molécules considérée.

'/est en opérant de celte manière que Brewster a pu démontrer la compression développe dans le verre, et en général dans les I uniréfringents , une double réfraction analogue à celle de va répaitifê dont l'axe serait parallèle à la direction de la com- OD. Une dilatation produit des effets opposés aux précédents, •dire une double réfraction aUraeûve.

Dans la théorie des ondulations, cette loi peut s'énoncer d'une autre manière. Dans un cristal à un axe la surface de l'onde extraordinaire est représentée par un ellipsoïde de révolution dont l'axe de révolution a pour longueur ai et l'axe équatorial perpendiculaire à l'axe de cristallisation ùa. De plus, & et a sont proportionnels aox forces élastiques qui se développent dans le cristal, &^ à la force élastique développée par les vibrations perpendiculaires à Taxe du cristal, et à^ à la force élastique produite par les vibrations parallèles à cet axe.

Pour les cristaux répulsifs on a i^ <: a^, c'est-à-dire que l'élasticité optique est plus petite dans le sens perpendiculaire à l'axe que dans la direction qui est parallèle à cet axe. Il résulte de là, d'après ce que nous avons dit plus haut,- que l'élasticité optique est augmentée dans la direction d'une compression et diminuée dans la direction d'une dilatation. C'est là la seconde loi démontrée par Brewster.

Brewster est d'ailleurs allé plus loin. En mesurant la courbure de la lame et sa longueur, il a pu estimer la dilatation ou la compression d'une file de molécules correspondant à une ligne* isochromatique donnée. Comparant ensuite les teintes de ces lignes isochromatiques avec les compressions ou les dilatations, il a reconna que ces teintes correspondent, dans la série des anneaux de Newton, i des épaisseurs proportionnelles aux compressions ou aux dîlatililiif ce qui veut dire que la différence de marche établie entre Iw é0 rayons réfractés dans le verre, ou généralement dans le coipt 9iér primé ou dilaté, est proportionnelle à la compression on à lâdh* tation. Toutefois il ne faut admettre cette loi que comme approxi' mative, parce qu'il est impossible de l'établir avec une rigueur bien grande.

Brewster a signalé cette loi comme pouvant donner lieu à des applications dynamoroétriques dans lesquelles on pourrait mesurer l'intensité de la compression ou de la dilatation appliquée à an corps par la nature des teintes produites par ce corps dans la lomière polarisée ; mais il n a donné aucune suite à cette idée.