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ne faudrait pas croire que ces Mémoires contiennent la plus grande partie de ses découvertes. Dans tous ses autres écrits, et principalement dans ses Notices, on trouve aussi, je crois l'avoir démontré dans les pages qui précèdent, un grand nombre de recherches originales et de découvertes importantes qui suffiraient à la gloire de beaucoup de savants illustres. Il ne prenait pas la plume seulement dans le but d'exposer d'une manière compréhensible pour les personnes non initiées aux procédés et au langage de la science, en un mot pour vulgariser des choses restées comme enveloppées dans une mystérieuse obscurité ; il voulait surtout résoudre des questions tout à fait nouvelles, ou du moins éclairer des sujets encore confus pour les savants eux-mêmes les plus compétents ; il ne se contentait pas de raconter, il créait. D'ailleurs, lorsqu'il avait fait une découverte, il ne jugeait pas nécessaire de donner à son exposition la forme pompeuse ou solennelle d'un Mémoire ; une note modeste, composée de quelques lignes , lui suffisait parfaitement ; il se contentait môme d'une analyse faite par une main amie dans une collection scientifique quelconque ou dans un ouvrage d'enseignement. Des Mémoires n'ont été écrits par l'illustre physicien et astronome que lorsqu'il 8*est agi de faits considérables , d'une exposition difficile , et touchant aux parties les plus ardues de la science.

Le premier volume des Mémoires scientifiques est entièrement consacré à l'optique* Il renferme dix-sept Hémoires et cinquante -cinq notes additionnelles. Des Mémoires, cinq sont consacrés à l'étude de la polarisa-

SUR LES OBUVRES D'ARAGO. eu

tioo de la lumière, sept à la photométrie, trois à la réfraction , deux aux interférences. Les notes sont relatives à ces mêmes sujets et h, quelques questions traitées déjà dans V Astronomie populaire ou dans le tome lY des Notices scientifiques (tome YII des Œuvres), volume qui présente le complément des nombreux et glorieux travaux de M. Arago sur cette branche des sciences.

Le premier Mémoire détaillé que Tillustre physicien ait écrit smr les phénomènes de la polarisation est celui relatif aux couleurs des lames minces ; il a été lu le IStèrrier 1811 à l'Institut; mais il ne fut publié qu'en 1817 dans le troisième volume des Mémoires de la Société iArcueil, et encore une partie en a-t-elle été perdue, à cause de l'occupation de l'imprimerie où le Mémoire se coiiqK>sait par les Cosaques, lors de l'invasion des armées étrangères. Ces faits sont rapportés dans le § 9 du chapitre xiv de la Notice sur la polarisation de la lumière (tome YII des Œuvres, page /il3). J'ai re* produit exactement le texte du tome III des Mémoires d'Arcueil. Tout ce qui est imprimé jusqu'à la page 31 a été écrit par M. Arago en 1811 ; ce qui vient ensuite a été écrit en 1817 pour remplacer la partie du Mémoire brûlée par les Cosaques.

Le principal résultat de ce Mémoire consiste dans la démonstration de ces trois faits : 1* les anneaux réfléchis et transmis, formés entre deux lentilles de verre commun, ont la même intensité et sont polarisés dans le même sens; 2* sous Tangle de 35* les rayons polarisés perpoidiculairement au plan de réflexion ne forment

CLQ NOTICE CHRONOLOGIQUE

point d'anneaux ; 3^ les pouvoirs réfringents des corps entre lesquels la lame mince est comprise ont une grande influence sur le phénomène des anneaux. M. Arago a établi la conformité de ces faits avec la théorie des anneaux fondée sur la doctrine des interférences selon les idées de Young, et l'opposition qu'ils présentent avec le système de l'émission de la lumière.

Une des plus belles découvertes de M. Arago est celle des propriétés nouvelles qu'acquiert un faisceau de lumière polarisée lorsqu'on le fait passer à travers certaines substances, et particulièrement à travers des lames cristallines de quartz, de mica, de gypse, etc., convenablement taillées. Ce faisceau donne de brillantes couleurs en se réfléchissant sur les miroirs diaphanes ; il fournit deux images ayant des teintes complémentaires, quand on l'étudié au moyen d'un prisme biréfringent. Ce genre de phénomènes appartient aujourd'hui à une branche de l'optique qui a pris le nom de polarisation colorée ou chromatique et qu'a fondée M. Arago; il a suggéré à l'illustre physicien l'idée de construire le polariscope et le polarimètre, instruments à l'aide desquels il est facile de découvrir la polarisation de toute lumière et de mesurer son intensité. Ces précieux instruments lui ont permis d'obtenir sur la constitution physique du Soleil, des planètes, de tous les astres qui peuplent l'univers, des connaissances imprévues.

Le Mémoire dans lequel est contenue la description de cette découverte a été lu à l'Institut le il août 18ii ; des extraits en parurent inmiédiatement dans le Moniteur

SUR LES OEUVRES D'ARAGO. cun

et dans le Bulletin des sciences^ et le texte original fut imprimé en 1812 dans les Mémoires de la première classe de T Institut. J'ai reproduit ce texte sans aucun changement.

Dans le § 8 du chapitre xiv de la Notice sur la poiaiisation (tome YII des Œuvres), M. Arago a fait rhistoire de sa découverte, et j'ai placé alors en note Farticle du Moniteur du 31 août 1811.

Je dois ajouter que l'on trouve dans ce même Mémoire du 11 août 1811 les premières observations de M. Arago sur la polarisation atmosphérique. En 1813 , 183/i et 1850 l'illustre physicien est revenu sur ce sujet dans des notes que j'ai insérées dans le tome VII des Œuvres (pages &30 et 435) et dans le premier volume des Mémoires scientifiques dont j'écris maintenant l'histoire (ps^e 548) . II avait fait en 1812, 1814 et 1815 une série d'expériences restées inédites , ayant pour but de rechercher l'angle sous lequel l'atmosphère polarise la lumière et le point où la polarisation est nulle dans l'azimut opposé au Soleil ; j'ai extrait ces expériences de ses registres et je les ai insérées aux pages 549 à 560 de ce volume.

J'ai publié, immédiatement après le Mémoire du 11 août 1811, l'extrait d'un registre dont plusieurs feuillets sont paraphés par Bouvard et Burckhardt ; ce sont des notes restées inédites qui avaient donné lieu à une discussion de priorité entre M. Arago et M. Biot dans la séance du 20 mars 1812, relativement à la découverte des phénomènes de polarisation que présentent la

CUV NOTICE GHIlONOLOaiQUB

lumière réfléchie ou transmise par des verres rayés, les rayons lumineux qui frappent ou traversent des verres ou des lames cristallines superposés et divers autres corps*

G*est dans le même registre que se trouvaient les notes que j'ai placées sous les numéros I à YI et la note YIIl (pages 335 à 356 et 358 à 362) dans T Appendice; elles ont été écrites en iSll et 1812 et elles se rapportent aux mêmes phénomènes*

Les notes historiques sur les anneaux colorés placées sous le numéro IX sont extraites d'un registre contenant les recherches faites en 181/i et 1815 par M. Ârago, pour déterminer l'angle de polarisation complète des diverses substances réfléchissantes.

Les notes X à XIY remontent à la même époque; mais elles se trouvaient écrites sur des feuilles volantes.

Le troisième et le quatrième Mémoire sur plusieurs nouveaux phénomènes d'optique , lus à l'Académie des sciences les Ik et 28 décembre 1812, étaient restés inédits ; mais tous les feuillets en avaient été paraphés par Delambre. Je les ai imprimés en suivant fidèlement les manuscrits. Ils présentent l'ensemble des expériences faites par l'illustre physicien pour découvrir, par un emploi judicieux des lois de la polarisation alors connues, des données positives sur la constitution des corps cristallisés et des moyens de décider entre la théorie de rémission, qui régnait encore presque sans contestation, et celle des ondes, qu'il croyait mieux exprimer la vérité. Cette question était alors l'objet presque constant de ses préoccupations.

SUR LES OBUVRBS D'ARAGO. clv

Dans un carnet contenant les observations sur la polarisation de Tatmosphère qu*il a faites en 1815, se trouve la note insérée dans TAppendice sous le numéro YII ( page 356) et qoi explique dans la théorie des ondes la cause des anneaux colorés.

La précaution que prenait h cette époque M. Arago de faire parapher ses Mémoires par Tun des secrétaires perpétuels de l'Académie des sciences se rapporte à l'espèce d'antagonisme qui existait alors entre lui et M. Biot; î'en ai déjà cité un exemple un peu plus haut. M. Biot, dans une note publiée au bas d'un Mémoire sur la polarrisatioo inséré en 1812 dans les Mémoires de l' Académie, s'est exprimé à cet égard en ces termes : « Lorsque je voulus m'occuper de ce genre de phénomènes, j'invitai M. Arago, en présence du Bureau des Longitudes , à faire parapher ses Mémoires par MM. les secrétaires perpétuels de l'Institut, afin de constater invariablement les faits ou les théories qu'il pourrait avoir dès lors découverts. Cette demande parut de toute justice, et M. Arago lui-même sembla y accéder ; mais il a négligé depuis de remplir cette formalité. »

Depuis que j'ai terminé la publication des Œuvres et en faisant le rangement de tous les matériaux que j'ai eu à compulser, j'ai retrouvé dans une enveloppe quelques feuillets entièrement de la main de mon illustre maître, tous paraphés par Delambre. Quoiqu'ils ne portent pas de date, ils remontent évidemment à 1812 ou à 1813; ils sont relatifs aux anneaux colorés, aux couleurs des lames minces et aux couleurs irisées ; je ne

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dois pas les laisser inédits. M. Arago a dit du reste quelques mots en d817, à la fin du Mémoire (page 34) que j'ai extrait du tome III des Mémoires de la Société d'Arcueily des faits consignés dans ce Mémoire oublié. Les notes II à V de l'Appendice sont relatives à ces mêmes faits et présentent sans doute les éléments qui lui ont inspiré son travail. Voici comment l'illustre physicien s'exprime dans ces pages restées inédites, et qui ont reçu une authenticité particulière par les paraphes de Delambre :

rai décrit en détail, dans un Mémoire antérieur, les propriétés diverses dont jouissent les rayons à axes colorés, tant par rapport & la double réfraction qu'ils éprouvent quand ils traversent un rhomboïde de spath calcaire, que par rapport aux lois quMls suivent dans leur réflexion sur les corps. J'ai montré non-seulement ensuite que le nombre, la position et la couleur de ces divers axes dépend, dans chaque rayon de lumière, de la nature, de la position et de répaisseur du corps cristallisé au travers duquel le rayon est passé ; mais encore que le rayon, une fols modifié, ne perd aucune de ses propriétés, quels que soient le nombre de réflexions qu'on lui fait éprouver, la nature et Tinclinaison des milieux au travers desquels il se réfracte, pourvu toutefois que la position de ces corps ne soit pas celle dans laquelle, en vertu de l'existence des axes, le rayon doit se décomposer.

« L'analyse succincte que je viens de présenter d'une partie de mon premier travail aura le double avantage d'indiquer à quel point j'avais laissé la question et de contribuer de plus à jeter quelque jour sur les phénomènes analogues dont je me propose aujourd'hui d'entretenir la Classe. Je commencerai d'abord par eeux qui se rapportent plus directement à la question des anneau? eolorés.

a Puisque les rayons qui forment les anneaux n'ont pas besoin de se réfléchir pour se polariser complètement, il était naturel de penser que les couleurs qu'on aperçoit autour du point de contact d'une lentille de verre et d'un miroir métallique seraient ellesmêmes complètement polarisées dans un seul sens, quoique d^au-

SUR LES OEUVRES D*ARAGO. CLvn

Ires eipérîences eussent montré que les miroirs métalliques réfléchîsseot en même temps les rayons quMls polarisent en deux sens diamétFalement opposés. G*est en effet là ce que des observations directes m*ayaient appris depuis longtemps ; mais une circonstance de ce phénomène tout aussi étrange que la polarisation des rayons m\mi échappé, parce que je n^avais pas assez attentivement examiné ce qui se passe en dessous de Tangle qui correspond à la disparition d^une des suites. L'observation qui a ramené mon attention sur ce premier objet est, si je ne me trompe, assez extraordimàre pour mériter d'être rapportée.

c Les artistes appliquent presque toujours un vernis formé en grande partie d'une dissolution de gomme laque dans Talcool sur leurs ouvrages en cuivre, ce qui les empêche de se ternir. Mais lorsque avec un pinceau ils déposent le vernis sur la plaque encore chande, Falcool s'évapore et la gomme laque forme un enduit d'âne épaisseur insensible , sur lequel on aperçoit distinctement des couleurs. Dans les couvercles de lunettes ces couleurs sont quelquefois disposées en anneaux réguliers, ce qui tient aux sillons circulaires que le polissoir avait formés lorsqu'on tournait la pièce, et tox couches inégales de gomme laque qui sont venues les remplir.

c J'avais pensé à profiter des couleurs tranchées que j'apercevais sur le couvercle d'une des lunettes de l'Observatoire, pour rechercher si elles se comporteraient dans les phénomènes de la double réfraction comme celles qu'on forme artificiellement lorsqu'on place une lentille de verre sur un miroir métallique. Ces couleurs, comme celles des anneaux ordinaires, changent de teinte avec Finclinaison, parce que les rayons traversent alors des épaisseurs diffihieDtes du milieu diaphane ; mais elles présentent de plus un phénomène extrêmement remarquable, car par un temps serein le couvercle change de teinte dans une direction et sous une inclinaison déterminées avec l'heure du jour, et dans un instant quelconque avec l'azimut dans lequel le corps est placé. Pour abréger je ne rapporterai que les expériences que j'ai faites au coucher du SoleO.

■ Je vise au couvercle à l'œil nu, sous un angle très-aigu et dans la direction du Soleil couchant : le couvercle est d'un vert sale tirant sur le bleu.

« Toutes les autres circonstances étant les mêmes, je me tourne vers le sud, ou plus exactement vers un point de l'horizon éloigné du Soleil de 90"* environ. La plaque de cuivre, qui d'abord était verte, passe au pourpre très-vif.

• Lorsque le couvercle es.t éclairé par les rayons qui partent des

CLvni NOTICE ghuonologique

points de Tatmosphère diamétralement opposés au Soleil, il est de nouveau vert bleuâtre.

« A SO^" de là, ou vers le nord, la couleur qu'on aperçoit est une seconde fois le pourpre vif.

« Les teintes qui sont visibles dans les positions intermédiaires sont des mélanges de vert et de rouge dans lesquels chacune de ces couleui*s prédomine successivement.

a Dans les mêmes circonstances une seconde plaque de cuivre était rouge à Touest, vert foncé au nord, rouge à Test et vert foncé au sud.

« Sous rinclinaison de 3&' environ, mon premier couvercle de lunette était jaune verdàtre, dans la direction du Soleil couchant et dans la direction diamétralement opposée. Au nord et au sud on ne voyait point de couleurs.

a Sous une obliquité moins grande encore, le couvercle conservait la même teinte pourpre dans toutes les directions; seulement elle était moins vive quand les rayons que le couvercle réfléchissait vers Tœil partaient du nord ou du sud.

a Ainsi, en résumant, les couleurs sur un métal, vues perpendiculairement, étaient les mêmes dans tous les azimuts. Sous Tincli* naison de 35° environ, elles étaient très-visibles et de même genre dans Tazimut du Soleil et dans son opposé, mais à 90^ on n'^en voyait point de traces; plus obliquement, elles changeaient de teinte suivant le point du ciel qui envoyait des rayons sur le miroir, avec cette loi remarquable que les couleurs de Test et de Touest étaient complémentaires des couleurs du nord et du sud.

« Ces phénomènes, n'étant visibles que par un temps serein, doivent tenir aux propriétés des rayons polarisés, car j'ai reconnu que Tatmosphère modifie la lumière qu'elle réfléchit comme tous les corps diaphanes, mais dans le seul cas où le ciel n'est pas couvert. Du reste, les changements de couleurs dont Je viens de parler ne dépendent pas de ces propriétés d'une manière tellement immédiate qu'on ne soit forcé, pour les expliquer complètement, d'apporter quelques modifications à des lois qui jusqu'à présent avaient été généralement adoptées.

« Les expériences que je viens de rapporter ont été faites à l'œil nu, et ne réussissent que par un temps serein ; dans celles qui vont suivre Je me suis aidé d'un cristal doué de la double réfraction, et J'ai de plus reconnu qu'il n'est pas nécessaire que la lumière incidente soit polarisée. En examinant les anneaux du miroir de cuivre à l'aide du rhomboïde de carbonate de chaux et sous des incidences peu éloignées de la perpendiculaire, on voit dans toutes les

SOR LES OEUVRES D*ARÂGO. eux

yoàtàùDB da cristal deux images qui sont à peu près également lifes et formées du même arrangement de couleurs. A mesure que les rayons lumineux qui forment ces anneaux sMnclinent de plus en plus à la surface du couvercle, Tune des images s'affaiblit par éBsrés et finit même par disparaître complètement, lorsque toutefois la section principale du cristal est perpendiculaire ou parallèle aa plan de réflexion. Si, le rhomboïde restant dans Tune quelconque de ces deux positions, on incline encore davantage le eouTocle aux rayons de lumière, Pimage qui d^abord avait disparu se montrera de nouveau, mais avec cette particularité remarquable, que la couleur de chacun des anneaux qui la composent sera complémentaire de celle des anneaux correspondants dans Timage quiivait été toujours visible. Ainsi dans le premier cas, ou sous ri&ddence presque perpendiculaire, les rayons qui forment les bandes ont tous les caractères de la lumière directe, puisqu'ils se partagent toujours en deux faisceaux semblables dans leur passage an travers d'un cristal doué de la double réfraction. Sous une inclinaisoa qui n'est pas très-éloignée de 30% ces rayons sont polarisés, paisqo'ils n'éprouvent pas la double réfraction dans quatre positions du rhomboïde de carbonate de chaux. Dans les inclinaisons plus petites, la lumière des bandes a la propriété des rayons à axes colorés, car en traversant le cristal de carbonate calcaire, elle se divise en deux faisceaux qui sont teints de couleurs complémentaires.

c Pour m'assurer que ces phénomènes ne dépendent pas de qaelque propriété particulière et inconnue de la légère couche de gomme laqne dont le cuivre était recouvert, j'ai formé des couknirs semblables en déposant divers fluides sur toutes sortes de aiiroirs, car le progrès de l'évaporation les amenait en peu de temps aux épaisseurs qui conviennent à la production des différentes bandes. L'huile de sassafras, dont je me suis le plus souvent servi, donne, entre autres fluides, des couleurs très-vives, et qui se prfttent par conséquent avec beaucoup de facilité aux observations qu'on peat en faire sous diverses inclinaisons. Or, dans leur pasmge au travers d'un cristal convenablement disposé, ces couleurs, comme celles du cuivre verni, se décomposent en deux images semblables, lorsque les rayons qui les forment se réfléchissent sous des inclinaisons peu éloignées de la perpendiculaire. Si l'inclinaison diiûnue. Tune des images s'affiaiblit par degrés, et l'on arrive Irientôt au terme où elle disparaît complètement ; plus obliquement, cette image se présente de nouveau, mais sa couleur dans toutes «s parties est complémentaire de celle du premier faisceau. Du

eu NOTICE CHRONOLOGIQUE

reste, à chaque quart de révolution du cristal, les images échangent en quelque sorte leurs teintes; celle qui était rouge devient verte, et réciproquement Timage verte passe au rouge.

« Gomme le passage des rayons colorés d'une image dans Tautre, pendant le mouvement du cristal, ne se fait pas d'une manière brusque, il arrive un moment où les rayons rouges qui sont passés de la première image dans la seconde, par exemple, neutralisent complètement les rayons verts que cette dernière image avait conservés; un moment après la première image disparaît ou devient blanche elle-même, lorsque les rayons verts que la seconde lui envoie sont en nombre suffisant pour neutraliser la partie de rayons rouges qui n'étaient pas encore passés dans le second faisceau. Cette expérience montre d'abord que les couleurs des deux suites sont bien exactement complémentaires, et ensuite que ces couleurs se correspondent parfaitement Cette dernière circonstance tient uniquement, dans ce cas, à ce que les couleurs occupent sur les miroirs des espaces assez larges.

« Pour analyser complètement ce phénomène, il était naturel que je cherchasse à répéter les observations précédentes à l'aide des anneaux colorés proprement dits. Pour cela j'ai placé un miroir de verre sur un miroir métallique, et j'ai examiné, à l'aide d'un cristal de carbonate calcaire, les anneaux de diverses couleurs dont le point de contact était entouré. Or, depuis l'incidence perpendiculaire jusqu'à l'angle de dô"*, les deux séries, à la différence près d'intensité, se ressemblent parfaitement. Passé cette inclinaison, les images sont dissemblables ; celle qui d'abord avait dispara se montre et augmente d'intensité à mesure que l'inclinaison diminue, tandis que l'autre s'affaiblit graduellement et à tel point qu'on n'en voit que de très-légères traces lorsque la ligne visuelle fait un très-petit angle avec la surface sur laquelle se forment les anneaux. Si le miroir et la lentille sont très-rapprochés, le centre commun des anneaux est noirâtre ; dans les angles très-petits, cette tache se répartit inégalement entre les deux faisceaux, en sorte qu'une des images est noire au centre et entourée d'un cercle blanc, tandis que dans l'autre suite le centre commun des anneaux est blanc et entouré d'une bande noire assez foncée.

« Si au lieu de serrer fortement le miroir de verre sur le miroir métallique on se contente de les poser simplement l'un sur l'autre, le centre commun des anneaux sera de différentes couleurs, suivant l'inclinaison et le degré de rapprochement des miroirs. Or, dans une position quelconque, les centres des deux suites qu*on apercevra avec un cristal de carbonate de chaux auront des teintes

SUR LES OEUVRES D'ARAGO. clii

complémentaires lorsque la ligne visuelle fera avec la surface des miroirs un angle très-aigu.

■ Les couleurs des deux images qu'on voyait sur le couvercle de cnirre étaient complémentaires et paraissaient se correspondre parfaitement; les anneaux correspondants des deux séries dont je Tiens de parler ont des diamètres un peu inégaux, car sans cela QDies verrait successivement disparaître, pendant chaque quart derévolatioii du rhomboïde de carbonate de chaux.

• An Ueu de placer la lentille objective sur un miroir métallique. Je Fai quelquefois pressée sur une plaque de verre trèsépaisse; mais les anneaux formés de cette manière, examinés à Falde d*aii rhomboïde de carbonate de chaux, ont toujours donné deux images entièrement semblables, soit relativement à la grandeur, soit relativement aux couleurs ou à la disposition des divers anneaux : Tune des deux séries est seulement d'autant plus faible que Tan^ de réflexion approche davantage de 35*.

c L'inversion de couleurs que Ton observe dans Tune des deux sériesd'anneaux, en dessous de l'angle qui correspond à leur polarisation complète, semble, d'après les expériences précédentes, devoir dépendre de quelque modification particulière et inconnue que les métaux impriment aux rayons de lumière. Je m'étais en effet arrêté d'abord à cette idée, mais j'ai aperçu depuis des phénomènes analogues sur des corps autres que des métaux.

« Le charbon de terre, par exemple, est quelquefois teint de cou- Jears très-vives, et qui se comportent dans les phénomènes de la double réfraction comme si ces couleurs étaient appliquées sur un miroir de métal ; tandis que les anneaux qu'on forme artificiellemeot en plaçant un miroir de verre sur une plaque de charbon de terre polie ressemblent sous tous les rapports aux anneaux qui entourent le point de contact de deux lentilles de verre.

« rai soumis aux mêmes épreuves les couleurs qu'on aperçoit sar les facettes de quelques cristaux de fer oligiste, sur les minerais de plomb sulfuré, sur le cuivre pyriteux, sur l'acier recuit à différents degrés, etc., et toujours avec des résultats, sinon identiques, du moins analogues à ceux que je viens de décrire.

« Je me suis uniquement proposé aiijourd'hui de faire connaître ee phénomène en général; dans un autre Mémoire, j'indiquerai de quels principes il me semble dépendre; j'aurai alors l'occasion d^ndiquer avec détail les modifications que la nature de la lama nliioe et celle du corps sur lequel elle repose doivent importer toit dans la teinte particulière dont chaque image doit se colorer, soit dans la valeur de Fangle sous lequel deux faisceaux lumineux

cLXn NOTICE CHRONOLOGIQUE

commencent à ne plus se ressembler. Je me déterminerai d^autant plus volontiers à traiter cette question avec quelque développement, qu'elle se rattache aux propriétés les plus remarquables de la lumière, et que de plus il n'est pas impossible qu'elle conduise à des moyens de déterminer, dans le plus grand nombre de cas, la nature et les propriétés de ces vapeurs légères qui colorent quelques substances naturelles et sur lesquelles la chimie n'a point de prise à cause de leur excessive ténuité.

« Avant de passer à la seconde classe de phénomènes dont il doit être question dans ce Mémoire, je vais rapporter une expérience qui présente un changement brusque de couleur tout aussi extraordinaire au premier aspect que les changements dont j'ai déjà parlé, mais qui s'explique très-naturellement par une hypothèse qui, à la vérité, est en contradiction manifeste avec la douzième proposition du second livre de VOptique de Newton.

« En parlant des couleurs qu'une mince couche de gomme laque forme sur un /niroir de cuivre, j'ai déjà remarqué que, par un temps couvert et sous une inclinaison déterminée, elles étaient les mêmes dans tous les azimuts. Supposons maintenant que, l'œil restant fixe par rapport au miroir, on fasse tomber l'ombre d'un corps opaque quelconque sur sa surface et de manière que ce corps intercepte surtout les rayons lumineux qui étaient situés dans le plan dlncidence. La partie du couvercle sur laquelle tombera l'ombre changera de couleur subitement; si elle était verte d'abord, elle sera rouge maintenant, et réciproquement, si elle était ronge à une forte lumière, elle passera au vert lorsque l'ombre du corps la couvrira. Le changement transforme, dans tous les cas, une cou* leur déterminée quelconque en sa complémentaire. Pour faire commodément cette expérience, il suffit de recevoir successivement sur le miroir la lumière qui passe au travers des carreaux de vitre d'une fenêtre et l'ombre des barreaux.

« En examinant les couleurs à l'aide d'un cristal de carbonate de chaux, on aperçoit, comme je l'ai déjà dit, deux images qui sont semblables ou complémentaires , suivant que les rayons réfléchis forment de grands ou de petits angles avec la surface du miroir, tandis qu'il existe une Inclinaison intermédiaire pour laquelle il n'y a qu'un seul faisceau. Or, les rayons qu'on voit dans l'ombre 8€ comportent de la même manière ; si l'on interpose le corps opaque dans le moment où le cristal de spath calcaire présente deuj images semblables, elles changeront de couleur l'une et l'autre \ la fois, et seront par conséquent encore semblables dans l'ombre si Tinterposition a lieu dans ces inclinaisons où les deux Ima^e:

SUR LES ŒUVRES D*ÂRAGO. cluu

90Dt diversement colorées, Timage qai était rouge devenant verte, llniage verte passera aa rouge, et dès lors elles seront tout aussi disBemblables qu^à une forte lumière; enfin, sous rinclinaison où 10 grand jour on n^aperçoit qu'un seul faisceau, on n'en verra de même qu'an après Tinterposition du corps opaque, mais leurs teintes seront complémentaires.

« Si les deux sarfaces qai comprennent la lame mince étaient rnne et Tautre parfaitement polies, on ne verrait point de lumière torsqae le corps opaque serait situé dans le plan d'incidence. Dans !& supposition contraire, les rayons qui tombent latéralement sur le. miroir pourront être réfléchis vers l'œil. Or le couvercle de coÎTre pr^nte quelques légères rugosités, puisqu'il n'a été poli que sur le tour, tandis que la surface supérieure de la gomme est Wn urne. Les rayons qui forment les anneaux après l'interposition dB corps opaque viennent donc du miroir ou de la surface inférieure dé la gomme laque; mais les couleurs qu'on aperçoit en pieîD jour étant différentes de celles-là, ne pourront, par suite, Are réfléchies que par la surface supérieure de la lame mince. « rai décrit avec beaucoup de détail les changements de couleur qu'on observe dans les anneaux lorsqu'on les examine à l'aide d'un rtomboîde de carbonate de chaux et en dessous de l'angle qui correspond à leur polarisation complète, soit que les anneaux soient formés artificiellement à l'aide d'une lentille placée sur un ■Iroir métallique, ou par une légère couche de liquide déposée sur k miroir. Dans ces deux cas, on trouve une inclinaison sous luioelte les rayons des anneaux sont complètement polarisés; mais ioraqoe ces anneaux sont produits par une légère couche d^oxyde PtKée sor un métal, ils présentent l'inversion de couleur, et ^^cndant ils ne disparaissent sous aucun angle, ce qui tient, dans tt ets, à la petite différence des forces réfractives des milieux «pcrposés.

«Les anneaux produits par une légère couche de gomme laque ^^Me sur un métal, présentent le changement de couleur dont reparlé, tout aussi bien que ceux qu'on formerait en plaçant une 1b^ de verre sur le même miroir; mais si la lentille, au lieu de iMer immédiatement sur le métal , ne touche que la couche extrêmement mioce de gomme laque dont il est recouvert, les ^^^fioi se comportent comme ceux qu'on forme entre deux len- ^ de verre superposées; c'est ainsi, par exemple, aussi, que les ^y^^iox formés artificiellement sur une légère couche d'oxyde ^'P^Mée sur un métal ressemblent aux anneaux ordinaires, et cela ^ que soit la ténuité de l'oxyde, tandis qu'avec un liquide

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déposé sur cet oxyde, on aperçoit également Finversion de couleur. Du reste, la circonstance de ce phénomène sur laquelle il est bon que j*insiste, c'est que dans les deux suites les anneaux ne se correspondent pas parfaitement , puisqu'en faisant tourner le cristal dont on se sert dans Tobservation, aucune d'elles ne s^éyanouit; c'est par cette raison que, sous certains angles, les centres des deux images ont la même teinte; mais, dans ce cas, leurs étendues diffèrent beaucoup Tune de l'autre.

i On aperçoit des anneaux autour du point de contact de deux miroirs superposés, soit que l'intervalle qui les sépare soit entièrement vide ou qu'il soit rempli d'air ou de tout autre fluide ; bien entendu que, dans ces différents cas, les anneaux de môme rang ont des diamètres inégaux. J'ai recherché si les anneaux qui se forment sur une couche de liquide comprise entre un miroir de verre et un miroir métallique, ne se comporteraient point comme ceux qu'on aperçoit sur une lame d'air ; en faisant cette expérience, je commençais à me placer dans la position où l'on ne voyait qu'une seule image avec le rhomboïde ; mais à peine le liquide s'était-il insinué entre les deux miroirs, qu'on voyait deux images, quoique le cristal fût resté dans la même position. Ceci me semble tenir à ce que l'angle sous lequel la lumière se polarise à la surface de séparation de deux milieux dont les forces réfringentes diffèrent peu, est beaucoup plus aigu que celui sous lequel on observe la polarisation complète à la surface commune à l'un quelconque de ces liquides et à l'air. Aussi les anneaux formés dans le vide ou sur la lame d'air sont-ils polarisés à très-peu près sous le même angle, comme je m'en suis assuré. »

Sur les mêmes matières j'ai aussi retrouvé les pages suivantes écrites comme les précédentes par M. Àrago, mais non paraphées par Delambre ; je ne crois pas noi plus devoir les laisser inédites ; elles complètent l'exposition d'une série de recherches qui, selon Texpressioi même de mon illustre maître (tome VII des Œuvres page /il3 ) 5 n'ont pas été citées par les physiciens au tant qu'elles auraient pu l'être, si les notes sur lesquelle je n'ai que trop tardivement mis la main et que j

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reproduis ici eussent été publiées en 1811 ou 1812, époque où elles ont été composées.

■ Les couleurs des lames minces de tous les corps de la nature ayant été assimilées par Hooke et Newton à celles des anneaux colorés ordinaires, il était naturel que je cherchasse si une de ces bmes, déposée sur un métal et examinée ensuite avec un rhomboide de carbonate de chaux» offrirait au-dessous d'une certaine ineUnaison deux images diversement colorées. On conçoit d'ailleurs facilement que, pour tenter cette expérience avec quelque chance de «accès, il est indispensable que le corps mince et le métal soient parCadiement en contact. Les couleurs qu'on aperçoit sur le cuivre verni, par exemple, se prêtent parfaitement à ce genre d'observation.

«On sait, en effet, que pour empêcher ce métal de se ternir & fiîr, Jes artistes le recouvrent d'un enduit particulier dont les éléneots principaux sont, si je ne me trompe, l'alcool et la gomme bqne; mais cette opération se faisant à chaud, l'alcool s'évapore, et la gomme laque, en se déposant, donne des couches d'épaisseurs différentes et qui par conséquent sont diversement colorées. Dans les couvercles de lunettes ces couleurs sont ordinairement disposées en anneaux concentriques, parce que la gomme a rempli les sQlons presque circulaires que le polissoir avait formés sur le métal pendant qu'on le tournait ; dans d'autres pièces ces couleurs ne prtentent aucune forme régulière.

• Je me suis servi, le plus souvent, dans mes essais de couvercles de lunettes ; or, l'examen que j'ai fait des couleurs m'a appris qu'elles sont polarisées sous une inclinaison déterminée ; qu'audessus les rayons présentent des traces de polarisation partielle. Biais que les deux images sont semblables, tandis que, dans les ineHnaisoDs plus obliques, les deux faisceaux ont des teintes complé- ■entaires.

« En appliquant le même moyen d'observation à l'examen des conteurs qui se forment sur certaines facettes des cristaux de fer ^lécnlaire, sur le cuivre p3nriteux, sur l'acier recuit à différents degrés, etc., etc., on apercevra des phénomènes analogues aux précédents, mais qui cependant en diffèrent par plusieurs circonilanoes essentielles; ainsi sous un angle bien aigu les deux images qae fournira le rhomboïde seront bien dissemblables, mais leurs

leintes ne seront exactement complémentaires que fort rarement;

ks couleurs de la gomme laque dans l'expérience précédente et

CLXYi NO(riCE CHRONOLOGIQUE

celle des^nneaux qu'on forme artificiellement en posant une lentille de verre sur un métal sont polarisées sous Tangle de 35* environ; ici les couleurs naturelles qu'on aperçoit sur les facettes des cristaux fournissent toujours deux images, etc., etc.

« Cette propriété dont jouissent les couleurs déposées sur un métal semblait devoir conduire à un moyen de déterminer par une expérience simple la nature de ces vapeurs légères qui colorent un grand nombre de substances naturelles et qui, par leur excessire ténuité, échappent aux moyens d'analyse des chimistes; mais les expériences que j'ai faites dans ce but m'ont appris que le changement de couleur peut aussi s'observer sans l'intervention d*aucune substance métallique.

« Ainsi le charbon de ten'e présente quelquefois dans ses feuillures des couleurs très-vives; la substance qui les produit est extrêmement mince, ainsi qu'on peut s'en assurer en raclant légèrement la surface du charbon ; or, ces couleurs, polarisées sous un angle que je n'ai pas déterminé bien exactement, donnent deux images complémentaires dans les inclinaisons plus obliques.

ir En rapprochant ce résultat de celui que j'avais obtenu en examinant les anneaux qui entouraient le point de contact d'une lentille de verre et d'une plaque polie de charbon de terre, il était naturel de penser que la force réfringente de la lame mince, comparée à celle des deux corps contigus, pouvait contribuer à produire le phénomène du changement de couleur ; or, je me suis assuré en effet, en déposimt une légère couche d'huile de sassafras ou d'alcool sur la plaque de charbon, que les couleurs qu'on aperçoit sous des angles assez aigus se décomposent, en traversant un rhomboïde,-en deux images complémentaires.

« On prouvait d'ailleurs, en faisant tourner le rhomboïde, que les anneaux de teintes complémentaires dans les deux suites n'ont pas des diamètres parfaitement égaux, car la totalité des rayons de Timage ordinaire passant à l'image extraordinaire et réciproquement, après chaque q'uart de révolution du cristal, il devrait arriver un instant où les deux teintes se neutraliseraient en se superposant.

« Kewton s'est assuré, par un moyen dont j'ai déjà eu l'occasion de parler, que, si l'on introduit de l'eau entre deux lentilles de verre, on obtient des anneaux plus petits que ceux que fournissait ce môme intervalle rempli d'air; mais pour être autorisé à conclure de cette expérience qu'une lame d'eau isolée donnerait en cîfet des anneaux colorés plus petits qu'une couche d'air de même épaisseur et également isolée, il faudrait, ce me semble, prouver préalablement que les densités, les forces réfringentes, les opacités

SDB LES OEUVRES D'ARAGO. CLxvn

el engéoéral les qualités quelconques des milieux qui comprennent te lame mince ne peuvent modifier la grandeur des anneaux.

■ H estYrai que cette reclierche présente beaucoup de difficultés, car comment être assuré, par exemple, qu'après avoir placé une leatîUe sur un miroir plan de métal, on a obtenu le même degré de rapprochement que lorsque, dans un essai comparatif, on déposera cette même lentille sur un miroir de verre; je ne sais si je se trompe, mais il me semble que Texpérience que j'ai rapportée tout & rheure pourra conduire à la solution de cette question importante et curieuse. Nous avons vu en effet que les anneaux qui eotoorent le point de contact d'une lentille et d'un miroir de métal, décomposés avec un rhomboïde, ont fourni dans les inclinaisons obliques deux images qui n'étaient pas semblables : l'une d'elles éUtnt assimilée à la série qu'on apercevrait par réOexion sur deux lenUfles de yerre, l'autre devrait être comparée aux anneaux tranam» par les mêmes lentilles, mais placées dans un degré de rapprochement un peu différent de celui qui fournissait la première image réfléchie. Dans cette dernière expérience la lumière complémentaire de celle que la lame réfléchit passe au travers des lentilles et forme les anneaux qu'on aperçoit par transmission. Lorsque Tappareil renferme un miroir de métal , cette dernière portion de lumière doit être absorbée, soit en totalité, soit^en partie ; si l'absorption est partielle, on pourrait admettre à la rigueur que la portion que le miroir réfléchit forme la seconde suite que nous découvre le rhomboïde ; mais il est clair que dans ce cas le^ anneaux complémentaires devraient se correspondre parfaitement, et c'est ce qui n'arrive point. Il se présente un autre moyen d'expliquer la seconde suite d'anneaux et qui consiste à supposer qu'elle est formée aux dépens de la portion de lumière incidente qui n'est pas décomposée dans son premier passage au travers de la lame mince, et qui, en revenant du miroir métallique qui la réfléchit, rencontre la lentille supérieure et forme des anneaux transmis. Mais on voit que dans cette nouvelle hypothèse, pour expliquer la non correspondance des anneaux, il faudrait encore admettre que les couleurs formées sur la lame sont en partie modifiées par la nature des miheiix en contact avec elle.

« Cest ainsi, par exemple, qu'une portion du couvercle, qui est rouge à l'œil nu, donne, à partir de la perpendiculaire et quand on Texamine avec le rhomboïde, deux images rouges dont les intensités sont d'autant plus inégales qu'on s'approche davantage de raoglede 35° environ; à cette limite on ne voit qu'une image; plos obliquement on en aperçoit de nouveau deux : celle qui était

CLXvm NOTICE CHRONOLOGIQUE

rouge conserve cette même teinte, tandis que Fimage qui vient de se montrer se colore en vert. Si l'on porte la vue sur une bande verte, on observera précisément le contraire; car au-dessous d'une certaine inclinaison Timage qui avait disparu se montrera de nouveau, mais avec une forte teinte rouge.

<f En rapportant tout à Theure les expériences analogues que j'ai faites sur les anneaux qui entourent le point de contact d'une lentille de verre et d'un miroir de métal, je me suis contenté de dire que les deux images ne sont pas semblables, et j'ai de plus prouvé que les anneaux complémentaires dans les deux suites ne se correspondent pas parfaitement en grandeur. Ici je dois dire au contraire que les mêmes moyens d'observations peuvent servir à démontrer que les bandes colorées dans les deux images ont des diamètres parfaitement égaux et que leurs teintes sont bien exactement complémentaires ; en sorte que si, après être arrivé à une de ces inclinaisons pour lesquelles les images sont dissemblables, on fait tourner le rhomboïde sur lui-même, on les verra successivement disparaître l'un et l'autre. Il est clair du reste que cette disparition d'une des images doit être soigneusement distinguée de celle qui a lieu sous l'angle de 35*; dans ce dernier cas les rayons des anneaux étant polarisés ne donnent qu'une image, mais dans les seules positions où la section principale du cristal qu'on, emploie est perpendiculaire ou parallèle au plan de réflexion ; l'autre disparition, n'ayant lieu que parce que deux images se superposent, ne s'observera au contraire que dans le cas où la section principale du rhomboïde ne sera ni perpendiculaire ni parallèle aa même plan. Sous l'angle de 35«, les rayons passant tous à l'image ordinaire, par exemple, l'autre faisceau n'existe pas, tandis quMci la disparition d'une des images n'a lieu que parce que ses couleurs sont entièrement neutralisées par les rayons complémentaires que le mouvement du cristal amène du second faisceau dans le pre-* mier.

« rai déjà eu précédemment l'occasion de parler des couleors qu'ofnrent les huiles essentielles lorsqu'on les dépose sur un métal et que l'évaporation les a amenées à une grande ténuité; on peut par ce moyen répéter fort commodément les expériences précédentes. L'évaporation, ne se faisant pas d'une manière régoliëro dans toute l'étendue de la lame, produit des courbes bizarres di — versement nuancées et qui changent de forme à chaque instant ; or, en examinant le miroir avec un cristal et sous un angle ux^ peu aigu, on apercevra ces figures irrégulières dans l'une et l'autne image, mais elles auront des teintes complémentaires; ici, comm^

SUR LES OEUVRES D'ARAGO. clux

«vee ]& couche de gomme laqae» un déplacement de quelques degrés dans la section principale fera passer Tune des images au Uaoc parfait. »

Pour que tous les écrits de M. Arago sur la théorie des anneaux colorés se trouvent dans les œuvres de mon vénéré maître, je dois encore ajouter qu'en rendant compte, dans les Annales de chimie et de physique, ainsi qu'il Va fait pendant plusieurs années^ des séances de TAcadémie des sciences, il a ajouté les réflexions suivantes à l'analyse d'un rapport (22 janvier 1816) d'Ampère et de Poisson sur un Mémoire de M. Pouillet, intitulé : « Expériences sur les anneaux colorés qui se forment par la réflexion des rayons à la seconde surface des lames épaisses, et sur un nouveau phénomène qui s'y rapporte » :

■ Kewton a assigné les lois du phénomène des anneaux colorés par rapport à Tordre des couleurs, aux diamètres des divers anneaux et aux épaisseurs qui les produisent; c'est sur ces lois qu'est fondée la théorie connue des accès de facile réflexion et de facile transmi»- 8on. Dans cette théorie, les modifications que la lumière éprouve n*ayaxit lieu qu'à la première et à la seconde surface du verre, il était naturel de penser qu'il se produirait des phénomènes analogues lorsqu'on supprimerait la matière comprise entre les deux nrfaces et qu'on la remplacerait par de l'eau, de l'air ou par toute autre substance. M. Pouillet a vérifié cette conjecture en plaçant devant un miroir métallique une lame mince de mica qui remplaçait la première surface de verre; et alors il a vu en effet se forner des anneaux semblables à ceux qu'avaient présentés les expéneoces faites avec un miroir de verre étamé par derrière; il en a' nesoré les dimensions dans diverses positions de la lame, et elles se sont toujours accordées avec celles qu'on déduirait de formules fondées sur la théorie des accès. Le duc de Ghaulnes avait déjà observé la formation des anneaux dans des circonstances analogues; Mis faute d'en avoir mesuré les dimensions, 11 les avait présentés coouie une exception à la théorie newtonienne.