POLARISATION CHROMATIQUE DANS LA LU.\1IÈRE CONVERGENTE OU DIVERGENTE

211. Historique. — La découverte des phénomènes que présentent les lames cristallisées dans la lumière convergente ou divergente a donné lieu à de vives contestations ; ces phénomènes ont été observés de t8i3 à 181G par plusieurs physiciens; mais, comme à cette épocjue les relations entre les savants des différents pays de l'Europe étaient fort irrégulières, il est diiîicile de fixer la part qui appartient à chacun.

Brewster observa dès 1 8 1 3 les anneaux que donnent certains cristaux à un axe taillés perpendiculairement à l'axe, tels que le béryl, i'émeraude, le rubis"'-, Wollaston aperçut ces anneaux en 181/1 en se servant de lames de spath; Biot et Seebeck les virent de leur coté en 1 8 1 5, sans qu'aucun de ces savants paraisse avoir eu connaissance des travaux des autres. La théorie complète des phénomènes f[ue présentent les cristaux à un axe taiHés perpendiculairement à l'axe a été exposée par M. Airy dans un Mémoire publié en i83o*-).

Les colorations que donnent dans la lumière convergente les cristaux à un axe taillés parallèlement à l'axe ont été étudiées expérimentalement ])ar Jean Midler, (pii en a donné l'explication théorique '^l

Enfin la découverte des anneaux de forme compliquée qui apparaissent lorsqu'on fait tomber un faisceau convergent de lumière ])olarisée sur une lame cristallisée à deux axes est due à Brewster et remonte à l'année 181/1 '^l

''' Treatise on !\etv Philosophiral Instruments , p. 336 et suiv.

f-' On the Niiture of llie Light in (lie two lîays produced by Ihe Double l^efraction of Qiiarlz (Canihr. Trans., IV, 79, 198).

'^' Erklàruiig dcr isochronialisclieii Ciirven weiche einaxige parallel mit der Axf îfesclinittene Krvstalle im bomogciion polarisirten Lichte zeigen [Pogg. Ann., XXXlIi. 9.83; XXXV, 95).

'''>()ii the AtTeclions of Lijflil 'IVansmilted tliiougli Crystallizod lîodies (PInl. Trans., 181 '1, p. iS.")).

A. — Appareils d'observation.

212. Pince à tourmalines. — Le procédé le plus simple pour observer les phénomènes de la polarisation chromatique dans la lumière convergente ou divergente consiste à se servir de la pince à tourmalines. Ce petit appareil (fig. 17), imaginé par M. Biot, se compose de deux plaques de tourmaline A et B , taillées parallèlement à l'axe et pouvant tourner dans deux anneaux; ces deux anneaux sont fixés aux deux extrémités d'un ressort en forme de pince. Si l'on place les deux tourmalines de façon que leurs axes soient croisés, comme chacune d'elles ne laisse passer que les rayons extraordinaires, la lumière incidente se trouve presque complètement éteinte, et, en regardant à travers le système des deux tourmalines, on ne distingue rien. Mais, si l'on vient à placer entre les deux tourmalines une lame cristallisée biréfringente, on aperçoit des dessins colorés qui changent de forme sui- ''^' ''■ vaut la direction dans laquelle on regarde et qui paraissent se projeter, soit sur le ciel, soit sur les parois de la chambre où l'on observe. Ces dessins ne peuvent être vus nettement que par les personnes dont les yeux sont susceptibles de s'accommoder pour les objets placés à une distance infinie, ou en d'autres termes pour des rayons parallèles; les myopes, dont les yeux ne jouissent pas de cette faculté, doivent les armer d'un verre divergent convenablement choisi.

Il est facile de se rendre compte de ce qui se passe dans cette expérience. La première tourmaline sert évidemment de polariseur et la seconde d'analyseur. L'œil reçoit d'ailleurs une infinité de faisceaux de directions différentes, composés chacun de rayons parallèles entre eux. Considérons en particulier l'un de ces faisceaux : les rayons qui le composent, polarisés parleur passage à travers la première tourmaline, traversent tous la lame cristallisée dans la même direction et sous la même épaisseur; en sortant de la seconde tourmaline, qui ne laisse passer qu'un seul faisceau réfracté, ils sont tous teints de la même couleur, et le faisceau émergent possède une intensité qu'on peut calculer à l'aidp des formules que nous avons

données pour le cas de l'incidence oblique. Si tous les rayons parallèles qui forment ce faisceau émergent viennent concourir en un point de la rétine, ils arrivent au point de concours sans acquérir aucune différence de marche (25); l'intensité de ce point de concours est donc égale à la somme des intensités des rayons qui composent le faisceau, et sa couleur est celle qui correspond à la direction suivant laquelle le faisceau a traversé la lame cristalline. Si l'on considère un second faisceau ayant une direction différente do celle du premier, on peut répéter le même raisonnement et l'on voit que le point de concours des rayons qui forment ce faisceau sera en général teint d'une autre couleur que le point de concours des rayons du premier faisceau. Si la lame reçoit un grand nombre de faisceaux présentant des directions différentes, les points de concours de ces faisceaux formeront des dessins colorés sur la rétine, et l'œil sera affecté comme si un pareil dessin était placé à une très-grande distance. Les intensités des différents points de concours, en supposant que tous les faisceaux incidents aient des intensités égales, sont proportionnelles à celles qui correspondent aux différentes directions suivant lesquelles les faisceaux traversent la lame cristallisée.

Les phénomènes dont nous venons de parler sont dits produits par la lumière convergente ou par la lumière divergente. Ces deux dénominations proviennent de ce qu'on considère tantôt les faisceaux incidents qui convergent vers la lame cristallisée, tantôt les faisceaux qui, au sortir de cette lame, divergent dans différentes directions.

Au lieu d'observer directement les phénomènes, on peut les projeter sur un tableau ou les regarder à la loupe; mais, dans tous les cas, les choses doivent être disposées de telle façon que les rayons qui traversent parallèlement la lame cristallisée aillent converger en un même point de la rétine ou du tableau. Il est clair d'ailleurs que, si le polariseur n'est pas une tourmaline et laisse passer deux faisceaux réfractés, les rayons de chacun de ces faisceaux devront converger en un même point de la rétine ou du tableau. Ces conditions sont réalisées dans plusieurs appareils que nous allons décrire maintenant.