Découverte de la YérltaMe théorie par Fresnel

— Fresnel, comme Young, avait reconnu à la fois qu'une analogie remarquable existait entre les lois des couleurs produites par l'interférence et les lois de la coloration des lames cristallisées dans la lumière polarisée, et que cette analogie n'était pas une explication suffisante du second de ces phénomènes. Mais il chercha immédiatement la raison de cette insuffisance, en examinant si la polarisation de la lumière ne modifiait pas profondément les lois ordinaires de l'interférence. Nous avons fait connaître (112) les lois des interférences des rayons polarisés telles qu'elles résullent des expériences de Fresnel et d'Arago; il nous reste à montrer comment ces lois peuvent servir à expliquer les principales particularités que |)résentent les phénomènes de la polarisation chromatique. Le rayon ordinaire et le rayon extraordinaire, au sortir de la lame cristallisée, sont polarisés à angle droit; ils ne peuvent donc interférer qu'après avoir été ramenés à un même plan de polarisation : de là la nécessité de les soumettre à l'action d'un analyseur pour faire apparaître les couleurs. De plus, deux rayons d'abord polarisés à angle droit et ensuite ramenés au même plan de polarisation ne peuvent interférer que s'ils proviennent d'un même rayon polarisé, ce qui explique pourquoi les couleurs ne se montrent pas lorsque la lumière qui tombe sur la lame cristallisée n'est pas polarisée. Enfin, la dernière des lois établies par Fresnel et Arago indique que, lorsque deux rayons provenant d'un même rayon polarisé sont d'abord polarisés à angle droit, puis ramenés au même plan de polarisation, il faut, pour établir les conditions d'interférence, considérer simplement la différence des chemins parcourus, ou ajouter à cette diffi5rence une demi-longueur d'ondulation, suivant que le plan de polarisation

définitif est parallèle ou perpendiculaire au plan primitif, ce < permet de rendre compte de la complémentarité des deux ima: lorsque l'anaïyseur est biréfringent.

Fresnel ne se borna pas à ce premier aperçu : le principe < vibrations transversales, auquel le conduisît l'étude des interféren des rayons polarisés, le mit en état de calculer les effets résuit; de la superposition de deux rayons polarisés à angle droit et p; sentant l'un par rapport à l'autre une certaine différence de marc Il put ainsi expliquer non-seulement les phénomènes de colorai qui se produisent dans l'analyseur, mais encore les alternatives polarisation et de dépolarisation observées par Biot , et montrer <; ces alternatives proviennent dans tous les cas de la combinaison deux rayons polarisés, l'un dans la section principale de la lan l'autre dans un plan perpendiculaire, et n'indiquent nullemei comme le croyait Biot, une différence spécifique entre l'action i lames minces et celle des lames épaisses sur la lumière polaris Les phénomènes qui se produisent lorsque la lumière poiari subit une ou plusieurs réflexions totales, phénomènes tout à fait ai loguesà ceux qui résultent du passage de cette lumière dans une la cristallisée, lui fournirent bientôt une confirmation éclatante de théorie, et l'amenèrent à considérer la forme des vibrations sur rayon provenant de la superposition de deux rayons polarisée angle droit : il reconnut ainsi l'existence de deux espèces de po risations différentes de la polarisation ordinaire et caractérisées ] la forme circulaire ou elliptique des vibrations, conception ( s'applique aux phénomènes de la polarisation chromatique etpem d'en simplifier singulièrement la théorie ^^^

179. Expérience des rhomlioédres croisés. — Pour fa voir que l'effet produit par une lame cristallisée sur la lumière [ larisée ne dépend que de la différence de marche que cette lai

(') Les idées de Fresnel sur rexplication des couleurs des iames cristallisées sont ii quées pour la première fois dans son Mémoire sur Tinfluence réciproque des rayons p< riscs ( Œuvres complètes , t. I , p. i /i 7 ) , qui date d^octobrc 1816. Elles ont été dévelop| ultérieurement dans la Note sur le calcul des teintes que la polarisation développe d les lames cristallisées (Ann. de chttn. ei de phys.^ (3), XVII, toa» 167» Sis; — Œw romptètes, l. I, p. 609).

fait naître entre le rayon ordinaire et le rayon extraordinaire , et nullement d'une action spéciale exercée par les lames minces, comme le supposait Biot, Fresnel imagina l'expérience des rhomboèdres croisés. Il fit scier par le milieu un rhomboèdre de spath d'Islande, de manière à obtenir deux rhomboèdres de même épaisseur qu'il plaça l'un devant l'autre de façon que leurs sections principales fussent perpendiculaires. Il fit tomber sur ce système un faisceau de lumière polarisée dans un plan incliné à 65 degrés sur les sections principales des deux rhomboèdres, et reçut la lumière au sortir des rhomboèdres sur un analyseur muni d'une loupe. Il aperçut alors des franges très-brillantes perpendiculaires à la droite qui joint les deux images du point lumineux. Ces franges ne peuvent provenir que des interférences des rayons qui sont polarisés à angle droit au sortir des rhomboèdres et ramenés au même plan de polarisation par l'analyseur, rayons qui présentent toujours une très-faible différence de marche, puisque les deux rhomboèdres ont même épaisseur et que les rayons ordinaires dans l'un deviennent extraordinaires dans l'autre ^^\

Cette expérience prouve que les lames épaisses peuvent produire des effets analogues à ceux des lames minces , pourvu que la différence de marche des rayons interférents soit suffisamment petite, et que la disparition des phénomènes caractéristiques de la polarisation chromatique lorsque la lame cristallisée a une certaine épaisseur est due non pas à une différence spécifique entre l'action des lames épaisses et celle des lames minces, mais à la cause qui fait disparaître les franges d'interférence à une certaine distance de la frange centrale et les anneaux d'un ordre élevé, c'est-à-dire au défaut d'homogénéité de la lumière.