Expériences calorimétriques de Forbes et de
]fllfl. de la Provostaye et P. Desains. — Les observations calorimétriques sont susceptibles de plus de précision cpie les observations photométriques et ont c(uifirmé les résultats généraux de ces dernières.
IIEKLPAION MKTVLIJQIJK. 551
Forbes'^'' a reconnu ([iie lo ponvon' réllocteui' dos métaux pour la chaleur décroît à pai'tu- de l'incidence normale et présente un certain minimum pour croître ensuite jusqu'à l'incidence rasante.
MM. de la Provostaye et P. Desains'-' ont trouvé des nombres qui se rapprochent de ceux de M. Jamin. Leurs expériences ne sont pas nombreuses, et voici leurs résultats pour lacier. (les résuhats indiquent les intensités de la chaleur réfléchie.
ANGLES
iriiK'iilpiiri
CHALElJi POLARISEE l'OUVOIH
réilecteiir flans le plan pci-penfliculairemenl
il'iiii-idencf. ;iti plan d'incidence. lolal.
.■)0° o.O'jo o,5fi() o.()o;^>
yC)" 0.870 0.-Î7 1 0,570
f/incidence de 76 degrés a été choisie parce qu'elle correspond an maximum de polarisation. La chaleur employée était la chaleui' solaire,
M. Jamin avait trouvé, pour le |»ouvoir réflecteur de l'acier :
Sous rincideiicc 3(»" ■ o,()0()
Il V a donc une concordance assez satisfaisante. Les nombres qui dan.^ le tableau représentent le [louvoir réllecteur total |)Oijr la chaleur ont été obtenus en prenant la demi-somme des intensitf's des com|)Osantes du rayon ré'ni'chi j^olarisées parallèlement et perpendiculairement au |)lan d'incidence. En mesurant directement le [)Ouvoir réflecteur total de l'acier pour la chaleur sous l'incidence de ,'io degrés. MM. de la Provostaye et P. Desains ont trouvé le nombre 0.Ô90.
L'important dans ces expériences est d'opérer sur des faisceaux de même composition calorifique. Or, les rayons de chaleur peuvent se modifier diversement en traversant le Nicol; le baume de Canada siirtoul peut avoir de rinfliieiice. Aussi. (|uand on veut se servir de
0 Edinb. Trans., Mil. — /»/<,/. 1/*//;.. (.{). \ III, a'ili.
W C. !{.. \\\1. .")l-. — \in,. <!,■ rl,im. ri <lr phfia., (.S). \\\, •!7r).
chaleur polarisée, il faut prendre un prisme biréfringent assez épais pour séparer les deux faisceaux polarisés, et, quand on veut opérer avec la chaleur naturelle, il faut prendre un faisceau assez large pour qu'après avoir traversé le prisme les deux faisceaux se recouvrent en partie, et c'est alors la partie commune aux deux faisceaux qu'on emploie.
On pourrait aussi, pour recomposer de la chaleur naturelle, faire traverser aux rayons de chaleur naturelle un prisme de JNicol et une lame de spath d'un quart d'onde dont la section serait à /i5 degrés de la section principale du Nicol. Mais, pour qu'il y ait identité dans toutes les circonstances des phénomènes lors(|u'on opère soit avec la chaleur naturelle, soit avec la chaleur polarisée, il faudrait, dans les expériences sur la chaleur polarisée, laisser la lame de spath, mais en rendant sa section principale parallèle à celle du Nicol.
Pour le métal des miroirs, MM. de la Provostaye et P. Desains ont trouvé les nombres suivants :
CHALEUR POLARISÉE POUVOIR
ANGLES ^ — — ^ -~^— — .„
rellecleur il'incidence. <lans le plan perpcnaiculaireinent
irincidence. au plan (rinciflencp. lolal.
72° 3o' 0,895 o,Ai5 0,655
80° 0,938 vi.hhi) 0,689
La loi de Polter est moins évidente ici : cependant on voit qu'à partir de l'incidence normale les variations du pouvoir réflecteur sont très-faibles jusqu'à une certaine valeur de l'incidence assez considérable. Le pouvoir réflecteur total du métal des miroirs, mesuré directement sous l'incidence de 3o degrés, s'est trouvé égal à o,656.
Quant au rapport des intensités des deux composantes, on tire des expériences de MM. de la Provostaye et P. Desains sur le métal des miroirs les résultats suivants :
Angles d'incidence 3o" 60° 75",5 80"
Rapport (les inlcnsile's. . . 0.991 0,78-2 0./16A 0,^169
Ces nombres ne sont ;;uère d'accord avec ceux de M. Jamin: mais
RÉFLEXION MÉTALLlQUi:. 553
il iT'y M |)as Jicu (le s'en rtoiiner. car les alliages employés dans les deux séries d'expériences pouvaient être de composition différente.
Les résultats obtenus par MM. de la Provostaye et 1*. Desains pour le platine et pour l'arf^ent sont moins exacts. La lame de platine avait été mal polie, et les nombres trouvés pour ce métal ne méritent aucune confiance. Pour l'argent, les variations du pouvoir réflecteur total avec l'incidence sont très-faibles. Lorsque la cbaleur incidente est polarisée dans le plan d'incidence, le pouvoir réflecteur total de l'argent est 0,8 sous une incidence de 3o degrés et 0,9 5 sous une incidence de 80 degrés. Si la lumière est polarisée perpendiculairement au plan d'incidence, les variations du pouvoir réflecteur sont à ])eine sensibles.
Un autre point mis en évidence par MM. de la Provostaye et Desains, c'est l'influence de la nature de la cbaleur, c'est-à-dire de son indice de réfraction, sur les pbénomènes. Ils ont trouvé que l'or, le cuivre ont des |)ouvoirs réflecteurs différents suivant la région du spectre îi laquelle correspondent les rayons calorifiques. 11 en est de même pour fargent, l'acier, le métal des miroirs, le platine et tous les métaux blancs; pour tous ces métaux la variation du pouvoir réflecteur avec l'indice de réfraction du rayon a lieu dans le même sens.
MM.de la Provostaye et Desains ont trouvé les nombres suivants pour fincidence de 3o degrés :
POUVOm REFLRCTFAIR TOTAI-.
anipe iMlrlIi.
l.nui|>o
(levai) l laquelli-
l'Iiiil une lanip de vern-
fle fi""" iré|iaisseiii'.
Vléliil dos inii'oirs (),(Sor) 0.7^0
Argent oa^Î) 0,910
Platine <'-7'.K> o.!).^;")
En résumé, si la lumière incidente est naturelle, le pouvoii- réflecteur des métaux décroît depuis l'incidence normale jusqu'à une incidence comprise entre 5o et Go degrés, pour croître ensuite jusqu'à l'unité pour l'incidence rasante.
Si la lumière incidente est polarisée dans le plan d'incidence, le
Verdet, VI. — 0|ili(iii(' [iliysi([ii('. 36
pouvoir réflectPiir croît depuis l'incidence normale jusqu'à J'incidonco rasante.
Si la lumière incidente est polarisée perpendiculairement au plan d'incidence, le pouvoir réflecteur décroit depuis lincidence normale jusc|u'à une certaine incidence qui donne un minimum très-dift'érent de zéro, pour croître ensuite jusqu'à l'incidence rasanlo.
C — Mesure des cha.\geme\ts de phase.
La mesure directe des changements de phase produits par la réflexion métallique sur chacune des composantes du ravon incident est très-difFicile et n'a pas encore été réalisée.
380. Expériences de De Senarmont. — De Senarmont^'' a proposé et essayé, pour mesurer les changements de phase, un procédé qui en réalité est inapplicable. Il se servait dun double miroir composé de deux lames juxtaposées, l'une métallique et l'autre de verre noir, dont la ligne de jonction était horizontale. On place ce miroir à une certaine distance de l'appareil d(^ Fresnel |)our la production des franges d'interférence. Les deux faisceaux réfléchis par les miroirs de Fresnel tombent d'abord sur la lame de verre, s'y réfléchissent et donnent des franges d'interférence ; on note la position de la frange centrale. Puis on fait arriver les faisceaux réfléchis par les miroirs de Fresnel à la fois sur la lame de métal et sur la lame de verre, en laissant l'angle d'incidence constant. Le métal produit dans la réflexion des changements de phase sur les deux composantes du rayon rc'fléchi, et il en résulte un déplacement de la frange centrale. Le changement de phase que produit le verre est coimu et le déplacement de la frange centrale fait connaître la variation que subit ce changement de phase par l'addition du métal, c'est-à-dire la diff"érence entre le changement de phase produit par le verre et le changement de phase produit [)ar le métal. On |)eut donc connaître l'effet dû au métal.
Ce procédé n'est que théorique; dans la réalité il est impraticable, car il suppose (jue les deux lames sont rigoureusement dans le même |ilan. Oi*. supposons (prou ail réalisé cette condition : elle
(') C. II.. \\I\. :>,--. — \mi. ,lr chnn. W ,lr ,,lnis.. (.■{), X\, 397.
I5EFI.EX10\ MKT\IJJQIIE. 555
r(>ssora flV'xislcr dès que los rayons viendront Irappcr lo miroir. Il faudrait que la distance des |)Ians des deux lames fût très-petit*» par
rapport à -;^^- de millimètre, et on ne peut répondre d'inégalités
moindres que ^ de millimètre. Ce procédé ne peut donc servir
(pi'à constater le déplacement de la frange, mais non à mesurer le changement de phase.
De Senarmont a employé une autre méthode, ([iii n'a |)as non j)lus donné des résultats très-précis. Il recevait sur un anahseur hiréfringent la lumière polarisée elliptiquement par réflexion sur un uuroir métallique, et faisait tourner cet analyseur jusqu'à c(» que les deux inuiges fussent de même intensité. La section princi])ale de l'analyseur se trouvait alors à A 5 degrés des axes de l'ellijjse. Le rap|)orl des axes de l'ellipse se déterminait en faisant tondîer la lumière ])olarisée elliptiquement sur une lame de mica d'un (juarl d'onde. Cette lumière sort de la lame ])olarisée rectilignemenl. et la tangente de l'angle que fait le plan de polarisation de la lumière transjuise avec la section |)rincipale de la lame est égale au rapport des axes de l'ellipse de vibration. Coimaissant la direction des axes de l'ellipse et l(M(i' rapj)ort, il en déduisait par le calcul la différence de phase, et le rapport des intensités des deux composantes du ravon réfléchi polarisées parallèlement et perpcudiculaii'emcul au plan d nicidence.
ilo procédé ne donna que des rr'^sultals |)eu j)récis. |)arce que la lame d'un quart d'onde agit d'une manière différente sui' les rayons (les différentes couleurs.
881. Tléthode de Neiiniann. — iNCumann a indiqué un procédé indépendant du rappori des nileiisilt's des deux comj)Osantes du rayon réfh'chi. C'est une forme nouvelle donnée aux expériences de Brewster sur le rétablissement de la polarisation rectiligne après un nombie m de réflexiojis dans le même plan et sous la même incidence. De là on peut déduire la différence de jjhase produite par une réflexion unique entre les deux composantes.
En effet, pour que, après m réflexions opérées sous la même incidence et dans le même plan, la polarisation rectiligne soit rétablie,
r)56 P.EFf.KXION ET REFRACTION DE L\ LUMIÈRE POLARISÉE.
il faut que cette différence de phase soit égaie à un nombre entier // de demi-longueurs d'ondulation, et, comme chaque réflexion produit le même changement de phase, le changement de phase introduit par une réflexion unique sera égal à - - •
Pour les corps transparents, la com])osante j)ofarisée dans le plan d'incidence change de signe par la rt^flexion: la com[)osante polarisée perpendiculairement au jilan d'incidence ne change pas de signe tant que l'angle d'incidence est inférieur à celui de la |)olarisation complète: mais si l'angle d'incidence est supérieur à cet angle de j)olarisation. elle change de signe. Lorsque l'incidence varie de zéro jusqu'à l'angle de polarisation complète, la différence de phase introduite par la réflexion entre les deux composantes est
donc -; lors(pie l'incidence dépasse l'angle de polarisation comjdète,
cette différence change brusquement et devient égale à zéro on li
3 -1 valeur qu'elle conserve jusqu'à l'incidence de f)0 degrés.
On sait que les métaux n'ont pas d'angle de polarisation complète, que la composante polaris('>e ])erpendiculairement au plan d'incidence est toujours en retard sur la c()ni|»osante polarisée dans ce plan : qu'enfin la différence de phase entre les deux composantes est égale
à - sous l'incidence normale et nulle sous l'incidence rasante. A ces
deux limites la difT(*rence de phase est la même cpie pour les corj)s transparents; mais dans l'intervalle la variation de la différence de phase est continue |)Our les métaux, tandis qu'elle se fait brusquement pour les corps transparents.
(îeci |)0sé, prenons une incidence qui ri'tablisse la polarisation rectiligne après m réflexions sous le même angle, et ([ui par suite
produise à chaque réflexion une diflerence de phase égale à
Cette incidence n'est pas la seule qui produise cet effet, car, puisque pour une réflexion la différence de phase varie, comme nous venons
de le voir, de - à zéro quand l'incidence varie de zéro à ()0 degrés,
Ml-, I I m— i X m — '2 A 9. A 1 A
elle doit passer par les valeurs , — — -, • • • , ■>
t'ii parlant de l'incidenco normale, et alors les différences de phase
RÉFLEXION METALLIQUE. 557
[tour m réflexions deviennent (m i) -' (m— aj - ^^ -•
Il y a donc, en laissant de côté l'incidence normale, lu i angles d'incidence ponr lesquels la [)olarisation recliligne sera rétal)lie après m réflexions. Récijjroquenient, si l'on détermine à partir de la nor- )nale les m~ i angles d'incidence pour lesquels la polarisation rectiligne est rétablie, les ditlerences de phase produites sous ces m - i
. , , ,. III— i \ m^-i A \ A
incidences seront respectivement -^ -^ • ■ • -, — -•
l^n choisissant convenablement m on aura donc l'angle d'incidence
qui donne une difl'érence de phase égale à une fraction donnée de -•
Si l'on veut, par exemple, avoir une diflFérence de phase égale à
^ de --, il faut faire réfléchir cinq fois le rayon et déterminer la
valeur du |)remier angle d'incidence à partir de l'incidence normale pour lequel la polarisation rectiligne se rétablit.
Pour 7)1= '2, c'est-à-dire s'il y a deux réflexions, il n'y a ([uune seule incidence qui rétablisse la polarisation rectiligne. Cette incidence correspond à une difl'érence de phase égale à - ;^- ou à - •
L'expérience montre qu'elle est égale à l'angle de polarisation maximum, c'est-à-dire à l'incidence pour la([uelle la composante du rayon réfléchi polarisée perpendiculairement au plan d'incidence a son intensité minimum.
On peut donc définir l'angle de polarisation maximum un angle tel, (pi'il introduit entre les deux composantes du ravon réfléchi une différence de phase d'un quart de longueur d'ondulation.
382. Expériences de ïfl. «famin. — M. Janiiii a lait des expériences sur la mesure des différences de phase introduites entre les deux composantes du rayon réfléchi par la réflexion métallique "^
Au centre du cercle horizontal de l'appareil de M. Jamin (378) est un support pouvant tourner autour du centre dans le plan du cercle. Sur ce support deux lames du métal sur lequel on veut expérimenter sont placées vis-à-vis l'une de l'autre. Elles sont appliquées
") Alll}. ilr rlinil. cl tir plijlx.. (.'!), \|\ , ■>()().
558 MEFJ.EMON ET UEFilACTlO.N DE LA LLMIEKE l'OLAlUSEE.
avec de la cire siii- deux lanios de laiton parallèles d fixées verticalement sur le support.
Lune (le ces lames de laiton esl li\r. I autre est mise r'ii inouvcmenl par une vis micrométrique qui la déplace parallMement à elle-même, de façon (pie la distance des deux lames puisse varier à volonté. On s'assure d'abord du parallélisme des deux lames rélléchissantes en amenant ces lames au contact par le mouvement de la vis et en constatant qu'elles se touchent sur toute leur étendue. Pour mesurer If^s incidences correspondant à des valeui's données de la différence de |)liase, on opère de la manière suivante : on jdace un polariseur sur le trajet du ra\on incident et un analvscur sur le trajet du rayon réfléchi. On met d'abord les deux lames à une distance assez grande pour ([ue le ravon incident ne se réfléchisse que deux fois sur ces lames (fijj. 70), et on fait tourner le su|)poit sur lequel sont fixées les lames jusqu'à ce (pion trouve un angle (rimidoncc j)Our lerpiel la |)olarisafion rectiligne est rétablie; cet angle
corresj)()ii(l, comme nuiis I avons \(i. à une dillV-i'ence de plue-e ('gale à 7 entre les deux composantes du ra\on rétb'chi.
Pour avoir (piatre réflexions (lig. -j t\ j il faut, à l'aide de la \is, rapprocher les d(Hix lames jus(pi'à ce que le rayon rélléchi, ayant disparu, reparaisse de nouveau. On détermine alors, en faisant tourner graduellement le support des deux lames et en partant de l'incidence normale, les trois angles pour lesquels la polarisation rectiligne est rétablie. On a ainsi les incidences correspondant à des
..«Y-, , I ,, ,3À2À,iÀ ,JAÀÀ
aifi('rences de phase craies a - -•> , et - . ou a —' , •> r. '
fài laisani encoi'e aviuicer la lame mobile on pouiia obtenir six ii'llexions et déterminer les ciii(| aiiffles d'incidence (pii rétablissent
la polansalloll rerllllgne. (ics r\\]i^ aii;||es. à parlir lie I incidence
REFLEXION METALLIQUE. 559
normale, correspondent à des différences de phase égales à jr -^ - -^ .'} X 2 X 1 X 5X X X X X
Toutes les fois que le iioinbi'c des réflexions est pan\ le rayon réfléchi est parallèle au ra\on incident sous toutes les incidences, et |)ar conséquent on n'a [)as à déplacer l'analyseur. 11 n'en est plus de même lorsque le nombre des réilexions est impair : dans ce cas la direction du rayon réfléchi varie avec l'incidence, et il faut dépfacer l'analyseur en même temps que l'on fait tourner le support des deux lames. Remarquons d'ailleurs que la direction du rayon réfléchi varie d'un angle double de la variation de l'angle d'incidence; il sufïira donc, pour maintenir l'analyseur sur le trajet du rayon réfléchi, de lier le mouvement de cet analyseur à celui du support des deux lames, de façon qu'il tourne d'un angle double de celui dont tourne le siq)porl.
\ oici (|uelques-uns (tes résultais obtenus [)ar M. Jamin :
DII'FKr.l'XCKS
P^ p,,^^,,. AXULES DINCIDKiNCK.
PII Iraclioiis de - • . , , r,.
■l AcicJ'. Argonl plaqua. Zinc.
0,9 hb"'-!']' 37° lO' /|3°47'
0,8 58" 37' 5o"37' Co-^.,'
oJ\. 7()" "ji}" ll'2' ■ 82°90'
