COMPTES RESOUS DE L'ACADÉMIE DES SCIENCES, TOME XXXV11I, PAGE

Parmi les nombreuses découvertes que la science doit à M. Faraday, une des plus importantes est, sans aucun doute, la découverte des propriétés optiques si remarquables que prennent les corps transparents lorsqu'ils sont placés au voisinage d'un aimant ou d'un électro-aimant. On a répété bien des fois, et dans des circonstances variées, les expériences de M. Faraday; on a ajouté des faits intéressants à ceux qu'il avait observés lui-même; mais on ne s'est guère occupé de déterminer par l'expérience les lois précises des phénomènes.

La recherche de ces lois est l'objet du travail dont je soumets aujourd'hui la première partie au jugement de l'Académie.

Cette recherche peut sembler, au premier abord, beaucoup plus compliquée que celle des propriétés optiques naturelles des corps transparents. En effet , lorsqu'un fragment d'une substance transparente est soumis à l'action magnétique, lorsqu'il est placé, par exemple , entre les deux branches d'un électro-aimant de M. Ruhmkorff , les divers points de ce fragment ne peuvent être considérés, en général, comme soumis à des influences égales de la part de

l'éleclro-aimant; les propriétés optiques doivent donc varier d'un point à l'autre de la masse, et l'observation ne constate que l'effet résultant d'un ensemble d'actions inégales.

Pour faire disparaître cet inconvénient et rapprocher les conditions des expériences des conditions habituelles de toutes les recherches optiques, il a suffi de terminer les deux branches de l'électro-aimant de M. RuhmkorfT par des armatures de fer doux, à surface très-large. Lorsque la distance qui sépare les surfaces terminales de ces deux armatures n'est ni trop grande ni trop petite, l'espace intermédiaire constitue ce que M. Faraday appelle un champ magnétique d'égale intensité; en d'autres termes, une molécule de fluide magnétique placée partout où l'on voudra dans cet espace, excepté au voisinage de ses limites, sera solliciter par un système de forces dont la résultante variera très-peu, soit en grandeur, soit en direction. Pour abréger le discours, j'appellerai cette résultante force magnétique. De même on peut reconnaître que les propriétés optiques développées dans un fragment de substance transparente introduit dans cet espace sont presque entièrement indépendantes de la position du fragment, pourvu qu'il ne soit pas trop voisin des limites. A cet effet, on place le fragment dont il s'agit sur le trajet du faisceau de lumière polarisée qui traverse l'appareil , on développe le magnétisme de l'électro-aimant, et l'on fait tourner le prisme biréfringent qui sert d'analyseur jusqu'à ce que l'œil reconnaisse la teinte de passage; on déplace alors la substance transparente parallèlement à ellemême (afin que le faisceau lumineux en traverse toujours la même épaisseur); tant que Ton n'amène pas la substance presque au contact des armatures, la teinte de passage ne souffre aucune modification.

Cette difficulté écartée , j'ai cherché s'il existait une relation simple entre l'intensité des forces magnétiques et la rotation du plan de polarisation d'un rayon de lumière qui traverse une substance transparente parallèlement à la direction de ces forces. J'ai mesuré la rotation du plan de polarisation par les moyens généralement usités, spécialement par l'observation de la teinte de passage. Quant à l'intensité des forces magnétiques, je l'ai déterminée à l'aide du principe suivant, qu'ont établi les recherches de M. Neumann et de

M. Weber sur l'induction. Si l'on dispose un conducteur circulaire de manière que son plan soit parallèle à la direction de la force magnétique, et qu'ensuite, par un mouvement de rotation, on l'amène à être perpendiculaire à cette direction, le courant induit dans le conducteur circulaire est proportionnel à l'intensité de la force magnétique. En conséquence, j'ai fait construire avec du fil de cuivre de o mm ^b de diamètre une petite bobine d'environ 3o millimètres de diamètre sur i5 millimètres de hauteur, montée de manière à pouvoir tourner de 90 degrés autour d'un de ses diamètres. Dans chaque expérience, j'ai placé cette bobine entre les armatures de l'électro-aimant, au point même où je devais ensuite placer la substance transparente; je l'ai disposée de façon que son plan fût parallèle à la ligne des pôles, et que le diamètre autour duquel elle pouvait tourner fût perpendiculaire à cette même ligne; je n'ai eu qu'à lui imprimer une rotation de 90 degrés, et à mesurer le courant induit développé de cette manière pour mesurer l'intensité de la force magnétique. Substituant alors à la bobine la substance transparente à étudier, j'ai déterminé l'azimut de la teinte de passage, j'ai renversé le sens du courant (en ayant soin de ne pas interrompre le circuit), j'ai déterminé le nouvel azimut de la teinte de passage, et j'ai mesuré de nouveau l'intensité de l'action magnétique. La différence des deux azimuts donnait évidemment le double de la rotation du plan de polarisation, et je n'avais qu'à comparer cette différence à la moyenne des intensités de la force magnétique déterminée au commencement et à la fin de l'expérience. Je n'ai regardé comme satisfaisantes que les expériences où la différence de ces intensités n'excédait pas un centième de leur valeur moyenne.

J'ai expérimenté sur le verre pesant de Faraday, le flint ordinaire et le sulfure de carbone. La loi manifestée par les expériences a été très-simple. 11 y a proportionnalité entre la rotation du plan de polarisation et l'intensité de la force magnétique. Celle proportionnalité se maintient, soit qu'on fasse varier l'intensité de la force magnétique, en faisant varier l'intensité du courant qui circule autour de l'électro-aimant, soit qu'on change la distance des armatures. H résulte de là qu'on peut formuler de la manière suivante la loi élémentaire du phénomène : "La rotation magnétique du plan de

polarisation produite par une tranche élémentaire d'une substance monoréfringérente varie avec la distance et l'énergie des centres magnétiques qui agissent sur la substance, exactement suivant la même loi que l'action qu'exercerait le système de ces centres magnétiques sur une molécule de fluide magnétique occupant la même position que la tranche considérée. »

M. Wiedemann avait déjà démontré que la rotation produite par l'électricité seule, sans l'intervention du magnétisme, était proportionnelle à l'intensité des courants électriques. Ce résultat s'accorde entièrement avec la loi précédente.

Je me trouve, au contraire, en contradiction complète avec une loi formulée par M. Berlin, d'après laquelle la rotation due à l'influence d'un seul pôle magnétique décroîtrait en progression géométrique, lorsque la distance de la substance transparente au pôle croîtrait en progression arithmétique. L'explication de ce désaccord n'est pas difficile. M. Bertin considère comme pôle la surface terminal^du fer doux d'une des branches de l'électro-airaant de M. Ruhm- , korff. Or, cette surface ne saurait être regardée comme un pôle, du moins si l'on attribue à cette expression le sens précis qu'on doit lui donner : c'est un système de centres magnétiques distribués sur une assez grande étendue, et dont l'action ne peut être assimilée à celle d'un centre unique.

En effet, si, 5 l'aide de la bobine décrite plus haut, on cherche comment varie l'action magnétique d'une branche de l'électro-aimanl, à diverses distances de l'extrémité de cette branche, on trouve un décroissement très-lent et qui peut être passablement représenté par une progression géométrique décroissante, comme le décroissement des rotations du plan de polarisation. Si l'on ajoute à l'électro-aimant une des grosses armatures dont il a été question plus haut, le décroissement de l'action magnétique est encore plus lent. Il est, au contraire, plus rapide, si l'on remplace cette armature par une armature terminée en cône. On voit donc que la loi énoncée par M. Berlin n'est qu'une loi empirique, relative à l'appareil dont il a fait usage; c'est une forme particulière de la loi générale que j'ai énoncée.

Si la méthode expérimentale dont j'ai fait usage était exacte, il

est facile de voir qu'en mesurant les rotations produites par diverses épaisseurs d'une même substance, sous l'influence d'une même force magnétique, on devait trouver des nombres proportionnels à l'épaisseur. Je n'ai pas négligé de tenter cette vérification , et les résultats ont été entièrement satisfaisants.