Empérienceii de Fresnel. — Avant d'arriver à l'examen

des travaux les plus récents, il n'y a plus k ciler, après les expériences de Brewster, que deux expériences dues à Fresnel. L'une de ces expériences a été réalisée par lui à faide de procédés que l'on ignore entièrement. Il l'a fait connaître aux membres de l'Académie des sciences en 1 8 1 g, mais son mémoire a été oublié dans les papiers du secrétaire perpétuel Fourier, et n'a été publié qu'en i8A6">. Fresnel y annonce qu'il a pu exercer sur des corps uniréfringents des compressions régulières et obtenir des teintes plates dans la lumière polarisée.

La seconde expérience, qui est demeurée célèbre, a été publiée par lui en 1899'^-, c'est celle par laquelle il a démontré directement l'existence de la double réfraction dans le verre comprimé. Fresnel place sur un plan , i>ar leur face hypoténuse et à cÂté les uns des autres, quatre prismes rectangulaires de verre, a, (, e, i (fig. £9); on applique sur leurs bases antérieures et postérieures des feuilles de carton , puis des barres d'acier sur lesquelles on exerce , à l'aide de vis, une forte compression qui a pour eBel de raccourcir les prismes. On place alors entre eux trois autres prismes m, r,o, et deux demi-prismes z et t, un peu plus courts que tes premiers, auxquels on les soude avec du mastic en larmes pour éviter les perles de lumière par réflexion. Si l'on regarde à travers les faces

If et z un trait placé à un mètre de distance, on le voit double et l'écart angulaire des deux images peut aller jusqu'à 6 ou 7 minutes.

Les deux faisceaux de rayons qui ''>■'*■ ^ donnent lieu à ces images ont les

mêmes propriétés que s'ils étaient fournis par un prisme de spath d'Islande dont les arâtcs seraient parallèles à l'axe du cristal. Les prismes z et t non comprimés sont destinés à détruire la déviation du rayon ordinaire et à corriger la dispersion du rayon extraordioaire.

(■) Mém.iMVAead. dette., XX, i^S. — OEutrtt eampUtu , l , Ggi . W Ahu. de ekim. tt de phyt., (a), XX, 376. — CEuvrt* cùmpUUt, 1. I, p. 713. — attUrtùt dttaSociiUPIiilamaOïiqtie,!»*». p. i3g.

301. Expérieneni de Wertheim. — En iSS/i.Wertheim"' a chercht^ à reproduire la première expérience de Fresnet, c'est-àdire à obtenir une compression ou une dilatation des corps untréfringents assez régulière pour donner naissance à des teintes plaies dans la lumière polarisée. L'appareil employé par M, Werlheim pour étudier la double réfraction produite par la compression est représenté fig. 53. Le corps uniréfringent qui doit être soumis à l'expérience est taillé en forme de paraliélipipède rectan^e P et placé «ar une plaque de fonte A très-sotldement fixée au mur. Ce support de fonte est percé de deux trous cylindriques verticaux B et B', dans lesquels passent deux tiges métalliques C, D, réunies à leur partie supérieure par une traverse £ qui repose sur te parallélipîpèd'e P, et à leur partie inférieure par une autre traverse F qui supporte en son milieu un poids G que l'on *'*"''" peut faire varier à volonté. Ce poids G

fait connaître la pression qui s'exerce sur la face supérieure do parallélîpipède P, et, pour que cette pression se distribue réguli^ rement sur toute cette face, le parallélipipède est séparé par das feuilles de caoutchouc des plaques métalliques entre lesquelles il est comprimé.

Avant de comprimer le corps qui doit servir k rexpérienee.il faut s'assurer qu'il est bien homogène et uniréfringent. A cet eflet on le fait traverser par un faisceau de rayons polarisés qu'on reçoit ensuite sur un Nicol, et on constate qu'en donnant à cet anal]««"f une position convenable l'image peut être entièrement éteinte. Si le parallélîpipède n'est pas tout à fait homogène , s'il est légèrement trempé, il peut encore servir aux expériences, car ii y a génenlement au centre une région considérable complètement exempte» trempe.

Lorsqu'on opère avec la lumière monochromatique, on fait tri' verser le corps soumis k l'expérience par un faisceau de nïW*

lU 4m,dtehim.tldfpliyt.,(i),7iJl, i36. — TUm.!» ftrù, i85.'>.

parallèles polarises à /i5 degrés d'un plan vertical perpendiculaire au plan de la figure, et on reçoit la lumière émergente sur un analyseur biréfringent dont la section principale fait aussi un angle de 45 degrés avec ce plan vertical, mais de l'autre côté. Lorsqu'on n'exerce aucune pression sur le parallélipipède, l'image extraordinaire existe seule, et, si l'on emploie un Nicol, cette image est à son maximum d'intensité. Si l'on commence à exercer une pre3sion en suspendant des poids à la partie inférieure de l'appareil, l'image >rdinaire reparaît, et, plus la pression augmente, plus son intensité levient considérable, tandis que celle de l'image extraordinaire dininue. On ajoute ainsi des poids jusqu'à ee que l'image extraordinaire ait disparu et que par conséquent l'image ordinaire ait acquis !on maximum d'intensité. Le plan de polarisation a tourné alors de 90 degrés et la lumière émergente est polarisée dans un plan perpendiculaire au plan primitif. La plaque comprimée par le poids

qui agit actuellement établit donc une différence de marche de -

entre les deux rayons réfractés : X est la longueur d'ondulation dans f air de l'espèce de lumière dont on se sert. On augmente de nouveau la charge jusqu'à faire disparaître l'image ordinaire, ce qui correspond à une différence de marche de — 9 puis jusqu'à faire disparaître l'image extraordinaire, ce qui correspond à une différence de marche de — « et ainsi de suite. On a ainsi les éléments d'une com-

paraison entre les pressions et les différences de marche, et on trouve que les différences de marche sont non pas rigoureusement , mais approximativement proportionnelles aux pressions.

On ne peut du reste pousser bien loin ce genre d'expériences, car le parallélipipède finirait par s'écraser sous la pression.

On peut aussi opérer avec la lumière Blanche en se repérant sur la teinte de passage qui, apparaissant dans l'image ordinaire ou dans l'image extraordinaire, indique l'extinction dans cette image des rayons les plus intenses du spectre. On trouvera ainsi la relation qui existe entre la pression et la différence de marche introduite par le corps comprimé pour les rayons les plus intenses , c'est-à-dire pour Les ravons jaunes moyens.

Dans tous les cas , le signe de la double réfraction est facile à déterminer en interposant une lame cristalline de signe connu entre le corps comprimé et Tanalyseur.

M. Wertheim a également étudié les effets de la dilatation. Il se servait d'un appareil analogue au précédent. Le parallélipipède était mastiqué par sa base supérieure sur une plaque fixe, et par sa base inférieure sur une plaque mobile qu'on pouvait charger d'un poids variable. Les limites de ce genre d'expériences sont encore bien plus restreintes que pour la compression , à cause du peu de résistance que présente la cohésion du mastic. Cependant M. Wertheim a pn constater que les effets produits par une dilatation sont égaux et de signe contraire à ceux que donne une compression de même valeur. Cette compensation entre les effets de la compression et de la dilatation est à peu près rigoureuse.

En examinant attentivement les résultats fournis par les expériences de M. Wertheim, on reconnaît que la proportionnalité existe bien plus entre les accroissements de pression et les accroissementi?~ ^^ de différence de marche à partir d'une certaine valeur de la pression^ ^ qu'entre les pressions et les différences de marche elles-mêmes, c- — ^ qui s'explique soit par une faible double réfraction existant dans I q plaque avant la compression, soit par l'inexactitude avec laquelH^^ est évalué le premier poids.

D'ailleurs, cette proportionnalité elle-même est loin d'être ak>solue, et il y a lieu de penser que les différences de marche sonf proportionnelles non pas aux forces comprimantes, mais aux compressions, c'est-à-dire au rapprochement des molécules comprimées. Ces compressions ne sont elles-mêmes proportionnelles aux forcer comprimantes que dans des limites assez restreintes et qui ont pu être dépassées dans les expériences.

Toutes choses égales d'ailleurs, la différence de marche introduite par le corps comprimé est proportionnelle à Tépaisseur de ce corps traversée par la lumière. Mais si, la charge restant constante, l'épaisseur varie, il résulte de la loi que nous venons de poser que la différence de marche doit rester constante. En effet, supposons que l'épaisseur devienne double, la charge restant la même; cette charge se répartissant sur une épaisseur double, la compression «^

vient en chaque point moitié moindre, et, d'après la loi précédente, la différence de marche devrait aussi être réduite à moitié; mais, comme d'un autre côté Taugmentation d'épaisseur tend à doubler la différence de marche, cette différence reste invariable. La constante de la différence de marche, quelle que soit l'épaisseur lorsque la charge demeure constante, prouve donc la proportionnalité de la différence de marche à l'épaisseur, lorsque la charge varie en même temps que l'épaisseur, de façon à maintenir une compression constante.

Dans ses premifTs travaux, M. Werlheim avait cru trouver un rapport constant entre la double réfraction des corps comprimés ou dilatés et leur coefficient d'allongement ou de contraction; mais en poursuivant ses recherches sur le verre pesant, le spath fluor, l'alun, le sel gemme, il reconnut que cette loi n'est pas générale.

Enfin, un dernier résultat déduit des expériences de M. Wertheim consiste en ce que, dans les limites des expériences, les valeurs ab^ salues des différences de marche entre les rayons réfractés par le corps comprimé ou dilaté sont indépendantes de la longueur d'ondulation. Il résulte de là que les différences de phase sont en raison inverse des longueurs d'ondulation, et que les effets de la dispersion sont rendus î\ peu près insensibles.

302. Effets de 1» compreMiioii sur les eristauiL biréfrinmmwktm. — Après avoir étudié les effets produits par la compression ou la dilatation sur les corps uniréfringenls, on a dû nécessairement se demander quels sont ceux qu'éprouvent les cristaux biréfringents; les premières expériences faites à ce sujet sont encore dues à Brewster et datent de t8i6^^^ En comprimant une lame de quartz, il obtint des résultats identiques à ceux qui résulteraient de l'addition d'une lame cristalline de même nature ou d'une augmentation d'épaisseur, d'où il résulte que, comme pour les corps uniréfringents, l'élasticité optique augmente dans le sens de la compression (299).

Les résultats obtenus par Brewster ont été vérifiés par un minéralogiste allemand, Pfaff^^^, à l'aide de procédés assez grossiers, mais

(») Erfinft. 7VaiM.,Vin,a8i.

w Pogg. Ann,, CWl, 333, GVIII, 696. — An», de ehim. et dephys., (3), LVll, 5oo.

qui l'ont conduit à quelques observations remarquables. En effet, en comprimant convenablement un cristal de quartz, il a pu changer la forme des courbes isochromatiques données par ce cristal et transformer les cercles en lemniscates; il avait donc réussi à donner au quartz, par la compression, toutes les propriétés des cristaux à deux axes.

B. — Double réfraction produite par la trempe ou par la structurb mol^claire

IRRécULlÈRE.