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

PHÉNOMÈNES EXPERIMENTAUX. 365

(les travaux les plus récents, il n'y a plus à citer, après les expériences (le Brewster, cjue deux expériences dues à Fresnel. L'une de ces expériences a été réalisée par lui à l'aide de procédés que l'on ignore entièrement. 11 l'a fait connaître aux membres de l'Académie des sciences en i8i(), mais son mémoire a été oublié dans les papiers du secrétaire perpétuel Fourier, et n'a été publié qu'en i8/i6^^'. 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 189 a '-'; c'est celle par la(pielle il a démontré directement l'existence de la double réfraction dans le verre comprimé. Fresnel place sur un plan, par leur face hypoténuse et à côté les uns des autres, quatre j)rismes rectangulaires de verre, «, b, c, d (fig. 62); 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 effet de raccourcir les prismes. On place alors entre eux trois autres prismes m, w,o, et deux demi-prismes z et t, un peu plus courts que les premiers, auxquels on les soude avec du mastic en larmes pour éviter les pertes de lumière par réflexion. Si l'on regarde à travers les faces

t et z un trait placé à un mètre de distance, on \k voit double et 'écart angulaire des deux images peut aller jusqu'à G ou 7 minutes.

Les deux faisceaux de rayons qui ^k-^^- donnent lieu à ces images ont les

mêmes propriétés que s'ils étaient fournis ])ar un prisme de spath d'Islande dont les arêtes 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 extraordinaire.

■'' Mém. de VAcnd. den se. , XX , i gS. — OEuvres complètes , 1,691. ('-) Ann. de chiin. et de phijs., (3), XX, 876. — Œuvres complètes, t. I, p. 718. — Bulletin de la Société Vhihymatlinjtte , 1892, p. i.3i).

DOUBLE REFRACTION ACCIDENTELLE.

301. Expériences de IVertlteim. — En i 8 5 ^4 , Wertheim ^^' a cherclif^ à reproduire la première expérience de Fresnel, c'est-àdire à obtenir une compression ou une dilatation des corps uniréfringents assez régulière pour donner naissance à des teintes plates dans la lumière polarisée. L'appareil employé par M. Wertlieim 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 parallélipipède rectangle P et placé sur une plaque de fonte A très-solidement 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 E qui repose sur le parallélipipède P, et à leur partie inférieure par une autre traverse F qui supporte en son milieu un poids G que Ton peut faire varier à volonté. Ce poids G fait connaître la pression qui s'exerce sur la face supérieure du parallébpipède P, et, pour que cette pression se distribue régulièrement sur toute cette face, le parallélipipède est séparé par des feuilles de caoutchouc des plaques métalliques entre lesquelles il est comprimé.

Avant de comprimer le corps qui doit servir à l'expérience, il faut s'assurer qu'il est bien homogène et uniréfringent. A cet effet on le fait traverser par un faisceau de rayons polarisés qu'on reçoit ensuite sur un JXicol, et on constate qu'en donnante cet analyseur une position convenable l'image peut être entièrement éteinte. Si le parallélipipède n'est pas tout à fait homogène, s'il est légèrement trempé, il peut encore servir aux expériences, car il y a généralement au centre une région considérable complètement exempte de trempe.

Lorsqu'on opère avec la lumière monochromalique, on fait traverser le corps soumis à l'expérience par un faisceau de rayons

^'^ Ami. de chim. et de phys., (8), XII, i36. — Tlipse de Pririx, i^.").').

Fig. 53.

PHENOMENES EXPERIMENTAUX. 367

parallèles polarisés a àb 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 /lo degrés avec ce plan vertical, mais de l'autre côté. Lorsqu'on n'exerce aucune pression sur leparallélipipède, l'image extraordinaire existe seule, et, si l'on emploie un Nicol, cette image est a son maximum d'intensité. Si l'on commence à exercer une pression en suspendant des poids à la partie inférieure de l'appareil, l'image ordinaire reparaît, et, plus la pression augmente, plus son intensité devient considérable, tandis cjue celle de l'image extraordinaire diminue. On ajoute ainsi des poids jusqu'à ce que l'image extraordinaire ait disparu et que par conséquent l'image ordinaire ait acquis son 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 placpie comprimée par le poids

qui aofit actuellement établit donc une différence de marche de -

entre les deux rayons réfractés : A est la longueur d'ondulation dans l'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 corres-

pond à une différence de marche de ^^^ 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 rcsle 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 \;\ teinte de passage (jui, 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 rayons jaunes moyens.

368 DOUBLE REFRACTION ACCIDENTELLE.

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

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 ])u 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 accroissements de différence de marche à partir d'une certaine valeur de la pression qu'entre les pressions et les différences de marche elles-mêmes, ce qui s'explique soit par une faible double réfraction existant dans la plaque avant la compression, soit par l'inexactitude avec laquelle est évalué le premier poids.

D'ailleurs, cette proportionnalité elle-même est loin d'être absolue, et il y a lieu de penser cjue les différences de marche sont 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 forces comprimantes que dans des limites assez restreintes et qui ont [)u être dépassées dans les expériences.

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