NON MÉTALLIQUES ET PEU RÉFRINGENTS

399. EiKpérleiices de H. Jamln. — Les faits que nous venons de faire connaître relativement h la polarisation elliptique produite par la réflexion de la lumière sur des corps non métalliques, transparents et doués d'un fort pouvoir réfringent, ont conduit M. Jamin à penser que tous les corps transparents, même ceux qui sont peu réfringents, peuvent présenter des phénomènes du même genre dans le voisinage de l'angle de polarisation, c'està-dire polariser elliptiquement la lumière par réflexion lorsque l'angle d'incidence diff'ère peu de l'angle de polarisation.

La difliculté de constater la polarisation elliptique produite par la réflexion est beaucoup plus grande pour les corps transparents que pour les métaux, et cela tient à deux causes. En premier lieu l'intensité de la lumière réfléchie par les corps transparents est beaucoup plus faible que l'intensité de la lumière réfléchie par les métaux, et ensuite, les métaux ne polarisant jamais la lumière que partiellement, les intensités des deux composantes du rayon réfléchi, polarisées parallèlement et perpendiculairement au plan d'incidence, ont des intensités comparables, tandis que les corps transparents, surtout au voisinage de l'angle de polarisation, polarisent presque complètement la lumière, et qu'alors la composante polarisée perpendiculairement au plan d'incidence n'a plus qu'une intensité très-faible , et c'est précisément sur cette composante qu'on doit rechercher le phénomène de la polarisation elliptique par réflexion.

iM. Jamin , dans ses expériences ^^^, est parvenu 5 tourner ce dernier obstacle. Il fait arriver sur la surface réfléchissante un rayon polarisé dans un plan presque perpendiculaire au plan d'incidence : la composante du rayon réfléchi, polarisée perpendiculairement au plan d'incidence, aura une intensité très -grande, et la composante pola-

^'^ Ann. de ekim. H tfephyi., (3), XXIX « a63.

60/i RÉFLEXION ET RÉFRACTION DE LA LUMIÈRE POLARISÉE.

risée dans le plan d'incidence une intensité très-petile. En faisanl varier Tincidenco, l'intensité de la première composante peut, en s'afTaiblissant beaucoup plus que la seconde, lui devenir comparable dans le voisinage de l'angle de polarisation, et, si alors la réflexion introduit une différence de phase entre les deux composantes, il y aura polarisation elliptique. Comme cette polarisation elliptique sera toujours très-faible, il faudra, pour la rendre sensible, se servir de la lumière solaire.

Pour reconnaître la polarisation elliptique de la lumière réfléchie, M. Jamin s'est servi du compensateur de M. Babinet, que nous avons décrit précédemment (208) et qui est représenté fig. i A. Ce compensateur se conq)Ose de deux prismes droiLs, égaux, taillés dans un cristal de quartz : ces prismes ont pour bases deux triangles rectangles très -allongés et sont accolés par leurs faces hypoténuses, de manière à constituer un prisme droit à base rectangulaire ABCD (fig. i4). Les faces latérales du prisme qui passent par AB et par CD contiennent l'axe, mais dans la première AB est parallèle à l'axe, tandis que dans la seconde CD est perpendiculaire à l'axe; d'où il résulte que, par rapport aux rayons qui tombent sur la face AB, les sections principales des deux prismes triangulaires dont se compose le compensateur sont rectangulaires. Si donc on fait arriver sur la face AB un rayon polarisé, ce rayon se décompose en deux autres rayons dont chacun traverse l'un des prismes triangulaires à l'état de rayon ordinaire, et l'autre à l'élat de rayon extraordinaire.

Un rayon tel que MN, qui tombe au milieu du compensateur; traverse les deux prismes sous des épaisseurs égales et, par suite, chacun des rayons en lesquels il se décompose parcourt des chemins égaux à l'état de rayon ordinaire et à l^état de rayon extraordinaire, d'où il résulte que la polarisation du rayon MiN n'est pas altérée par son passage à travers le compensateur. Mais il n'en est pas de même pour les rayons qui tombent de part et d'autre de MN. Considérons, par exemple, le rayon PQ, qui traverse le premier prisme sous une épaisseur égale à 6 el le second prisme sous une épaisseur égale à e; les deux composantes de ce rayon, suivant les deux sections principales du compensateur, présenteront au sortir du compensateur une différence de marche égale à celle que |)roduirait une lame de

POLARISATION ELLIPT. i>AR LKS CORPS NON iMÉTALLlQUES. 605

quartz ayant une épaisseur égale ù e — e ci dont la section principale serait parallèle à celle du prisme que le rayon traverse sous la plus grande épaisseur.

Supposons qu'on fasse iomber normalement sur la face AB du compensateur un faisceau de rayons parallèles, dont le plan de polarisation fasse un angle de 65 degrés avec chacune des sections principales du compensateur. Chaque rayon émergent sera alors composé de deux rayons polarisés à angle droit, égaux en intensité et présentant une certaine différence de phase. Celte différence de phase est nulle pour le rayon MN et sa valeur absolue croit pour les rayons situés de part et d'aulre de MN, proportionnellement à la dislance qui sépare ces rayons de MN.

Tous les rayons pour lesquels la différence d'épaisseur des deux prismes introduit une différence de phase égale à un multiple impair de - sont polarisés perpendiculairement au plan primitif; tous les rayons pour lesquels cette différence de phase est égale à un multiple pair de - sont polarisés parallèlement an plan primitif. Si

donc on reçoit le faisceau émergent sur un analyseur dont la section principale est parallèle au plan primitif, on verra dans l'image extraordinaire une bande noire correspondant au rayon MN; de part et d'autre de cette bande noire seront deux franges blanches, puis viendront de chaque côté des franges colorées si la lumière est blanche, alternativement brillantes et obscures si l'on opère avec la lumière homogène. L'image ordinaire présente, au contraire, une frange centrale blanche bordée de deux franges noires.

M. Jamin a appliqué le compensateur de M. Babinet à l'étude de la polarisation elliptique et à la mesure des constantes qui caractérisent un rayon polarisé elliptiquement. Un tel rayon peut toujours être regardé comme formé de deux rayons polarisés à angle droit et présentant une certaine différence de phase. Si donc on fait tomber sur le compensateur un rayon polarisé elliptiquement, les deux composantes de ce rayon, suivant les deux sections principales du compensateur, présenteront déjà une certaine différence de phase avant l'entrée du rayon dans le comperi^teur, d'oit il résulte que, dans les images données par l'analyseur, les franges seront déplacées

latéralement et ne seront plus symétriques |)ar nipport à celle qui correspond au rayon central MN.

On peut disposer l'appareil de façon à pouvoir mesurer la différence de phase entre les deux composantes. A cet effet le compensateur est monté dans une bonnette sur laquelle un des prismes de quartz est fixé, tandis que l'autre peut recevoir un mouvement trèslent à l'aide d'une vis micrométrique. Un fil très-fin permet de déterminer la position des franges. On fait d'abord tomber sur le compensateur un faisceau de lumière polarisée rectilignement à /j5 degrés des sections principales du compensateur, et on reçoit le faisceau émergent sur un analyseur dont la section principale est parallèle au plan primitif de polarisation : la frange noire centrale dans l'image extraordinaire correspond alors au rayon central MN; on fait coïncider le fil avec cette frange, puis on tourne la vis de façon à amener sous le fil la frange qui correspond à une différence

de phase égale ù - • Soit L la longueur dont il a fallu déplacer le

prisme mobile; un déplacement L correspondant à une différence

déphasé égale à -^ un déplacement quelconque / correspondra à

une différence de phase égale à r - •

Ceci posé, il est facile de comprendre comment on peut appliquer le compensateur à l'étude de la lumière elliptique. On commence par faire tourner l'analyseur jusqu'à ce que la frange centrale de l'image extraordinaire soit aussi noire que possible. Soit alors OC la direction de la section principale de l'analyseur : le rayon qui correspond à la frange noire centrale a été décomposé en deux rayons polarisés suivant les sections principales du compensateur et présentant une certaine différence de phase S; cette différence de phase a été détruite par le compensateur, et la polarisation rectiligne a été rétablie de façon que la vibration soit parallèle à OC. Pour connaître la différence de phase des deux composantes du rayon elliptique, il suflît de mesurer la différence de phase que produit le compensateur au point correspondant à la frange noire centrale, puisqu'elle est égale et contraire à la précédente. A cet effet on ramène, à l'aide de la vis micrométrique, la frange noire sous