Sur la double réfraction diélectrique. simultanéité des phénomènes électrique et optique

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Submitted on 1 Jan 1888

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phénomènes électrique et optique

R. Blondlot

To cite this version:

R. Blondlot. Sur la double réfraction diélectrique. simultanéité des phénomènes électrique et optique.

J. Phys. Theor. Appl., 1888, 7 (1), pp.91-96. �10.1051/jphystap:01888007009100�. �jpa-00238929�

9I

SUR LA DOUBLE RÉFRACTION DIÉLECTRIQUE. SIMULTANÉITÉ DES PHÉNOMÈNES ÉLECTRIQUE ET OPTIQUE ;

PAR M. R. BLONDLOT.

M. Kerr a découvert, ^en 1 ~ ~ ~, que le diélectrique d’un conden-

sateur devient biréfringent lorsque ^{celui-ci est} chargé ; ^les liquides

eux-mêmes présentent ^ce genre de double réfraction accidentelle.

Ce phénomène est, selon ^toute apparence, ^en relation intime avec

les tensions et pressions dont, ^suivant Faraday ^et 1l~Taxv~Tell, ^le diélectrique ^{est le} siège : ^{il se} présente ^{comme la} preuve visible de l’état forcé dans lequel ^{se trouve le} diélectrique.

Toutefois, ^{on s’est} demandé si l’on a réellement affaire ici à un

phénomène fondamental, ^{et s’il ne} serait pas possible d’expliquer

la double réfraction par ^les mouvements de convection qui ^se pro- duisent dans le diélectrique liquide lorsque le condensateur est

chargé. ^Cette question, qui ^{a une} importance capitale ^{pour la}

théorie des phénomènes électrostatiques, ^{a été} posée par ^M. Ront-

gen ^en 1879 (1 ), mais jusqu’ici ^{elle n’a} pu ^être résolue. Dans le but de contribuer à sa solution, je ^{me suis} proposé de rechercher si la double réfraction du diélectrique ^se produit ^{czu mome~it}

nzême où le condensateur est chargé, ^{et cesse au n2omeizt nrênle}

de la décharge ^de celui-ci, ^{on bien} s’il existe un intervalle de tejnps appréciable) ^{soit entre la} production ^du phénomène ^élec- trique ^{et celle du} phénomène lumineux., ^{soit entre les} époques

de cessation des deux phénomènes.

A cet effet, j’ai ^eu recours aux oscillations électriques qui

prennent ^naissance lorsque ^l’on décharge ^une batterie de Leyde ^à

travers une bobine, oscillations à l’aide desquelles ^{1~Z. Bichant et}

moi avons déjà pu ^constater que ^la rotation du plan ^de polarisa-

tion sous l’influence d’un courant se produit ^{sans retard} appré-

ciable (2). J’ai construit ^un condensateur constitué par ^deux

(’) ^{Ueber die von Herrn ~~err} gefiiiidetie ^neue Be,~iehmzg.~~c~isclzen ^{Licht und}

Elektricitat (tirage ^à part du XIXe Bulletin de la Oberh. Gesellschaft f. Batur j~.

Ileilkunde).

(1) ^{BICII~1T et} BLO-N~DLOr, COlnptes rendus des s~ccnces de l’Acadénzie des

Sciences et Journal de Physique, ^2e série, ^t. l, p. 364.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:01888007009100

plaques rectangulaires ^{AA’ en laiton} (~~. i), ^{ayant 16~~ de lon-}

gueur ^{et 2cm} de largeur, maintenues à ^un écartement de 2mm à l’aide d’une monture formée de baguettes ^{de verre,} qui ^laissaient complètement ^libre l’intervalle des armatures. Ce condensateur

est disposé horizontalement dans l’intérieur d’un gros tube de verre, y fermé aux deux bouts _par des obturateurs de verre mince,

et rempli de sulfure de carbone; des fils de platine, oc ^et a’, ^scellés

dans le tube, permettent ^{de mettre les deux lames du condensa-}

teur respectivement ^en communication avec les deux armatures

o’une batterie Z.

Fig. 1.

Un faisceau de lumière parallèle polarisée, ^{obtenue à l’aide}

d’une lanterne à lumière Drummond, ^d’un collimateur muni d’une fente horizontale F et d’un prisme de Foucault P, ^{traverse le}

diélectrique; ^le plan ^de polarisation ^{fait un} angle ^{de 45° avec le} plan horizontal. Un nicol Q, croisé par rapport ^au foucault, reçoit ^{la lumière} qui ^{sort du} condensateur, ^{et l’éteint.}

Les choses ainsi disposées, ^{si l’on} charge la batterie et par

conséquent ^le condensateur, ^{la lumière} réapparaît ^{en vertu de la} biréfringence acquise par le sulfure de carbone : c’est le phéno-

mène découvert par ^{le D’} Kerr; la différence de marche entre les composantes horizontale et verticale du rayon est, d’après ^{les ex-} périences du Dr Kerr et de 1V1. Quincke, proportionnelle ^{au carré}

de la différence de potentiel V entre les deux lames du condensa-

teur : d’après ^{cela, un} calcul facile montre que l’intensité de ^la

93 lumière qui ^{sort de} l’analyseur ^est représentée ^{par une} expression

de la forme A sin~KV~, ^{A et K étant des} constantes.

Lorsqu’on décharge ^la batterie, ^la biréfringence ^{cesse et la lu-}

mière disparaît. Qu’arrivera-t-il ^{si l’on rend cette} décharge ^oscil-

latoire en l’effectuant par l’intermédiaire d’une bobine?

Si la double réfraction accompagne ^sans retard aucun le phé-

nomène électrique, l’intensité lumineuse suivra les variations ^de

A sln2 KV2 _et, par conséquent, il y ^{aura une} succession d’appari-

tions de lumière, séparées par des éclipses correspondant aux époques ^{où V} change ^de sign e.

Pour rechercher s’il en est ainsi, j’ai fait tomber le faisceau de lumière ^sortant de l’analyscur ^{sur un miroir NI mobile autour d’un}

axe horizontal, disposé ^{de façon} à exécuter une révolution

unique (’ ~, pendant laquelle ^{se faisait la} décharge ^de la batterie.

Ces conditions mécaniques ^étaient réalisées de la manière sui-

vante : l’axe du miroir porte ^un treuil, ^sur lequel ^{est enroulé un}

cordon fixé d’autre part ^{à un ressort à} boudin; ^{on bande le ressort}

en faisant faire ^un tour au miroir, qui ^{est alors} maintenu par ^un arrêt pouvant fonctionner comme détente; lorsqu’on ^{lâche cette}

détente, ^{le miroir se met en} mouvement, et, lorsqu’il ^{a décrit en-}

viron 18o", ^la décharge de la batterie s’effectue _par une tige ^TT,

fixée à angle ^{droit à l’axe de} rotation, qui ^{vient effleurer une} plaque ^{fixe C en} laiton, reliée, par l’intermédiaire du fil ~, ^{de la}

bobine B et du fil ~~, ^à l’armature interne de la batterie ( ‘’ ~.

En plaçant l’oeil dans une position convenable, que l’on ^trouve

après quelques tâtonnements, ^{on voit} l’image de la fente au mo- ment de la décharge.

L’expérience, ^{faite comme} je viens de le dire, ^{ni’a montré} que

l’image ^observée dans le miroir est composée d’une série de bandes lumineuses horizontales, séparées par des bandes ob-

scures : on peut ^en apercevoir cinq ^{ou six bien} nettes ; la suite de

(1 ) ^{On ne} pouvait employer ^{ici un} miroir animé d’un mouvement continu de rotation, car la lumière due à la double réfraction du diélectrique ^{existe avant}

la décharge, ^et produirait ^une bande lumineuse qui, par suite de la persistance

des impressions visuelles, empêcherait ^{de voir ce} qui ^se passe pendant ^la décharge elle-même.

(2) ^La bobine B était le fil induit d’une petite ^bobine d’induction; ^{la batterie}

se composait de trois à neuf jarres ^de dimensions moyennes.

l’image ^est trop peu lumineuse pour que l’on puisse y distinguer

les autres. Cette expérience suffit pour ^montrer que ^le phénomène optique accompagne les oscillations électriques et, par suite, que la modification du diélectrique qui ^{le rend} biréfringent ^se produit

avec une extrême rapidité; ^car la durée d’une oscillation dans

mon appareil était de l’ordre du § ^de seconde; toutefois, ^elle

ne prouve point que ^la double réfraction accompagne ^{sans retard}

aucun la charge ^du condensateur. Voici ^une autre expérience, qui ^{mon tre} que ^ce retard, ^s’il existe, ^ne peut ^être qu’extrêmement petit.

A l’appareil précédent j’ajoute ^les dispositions suivantes : Je place ^{la bobine} B, par l’intermédiaire de laquelle ^la décharge

de la batterie ^a lieu, de manière que ^{son axe} soit horizontal et rencontre normalement le faisceau lumineux FO C/ig. 2~ ; ^{dans la}

bobine est disposé ^{un tube} rempli de sulfure de carbone. Un second faisceau lumineux, _provenant d’une fente horizontale F’, polarisé par ^un foucault P’, ^{traverse le} sulfure de carbone, ^{et est}

éteint par ^un nicol Q’. ^{Lors de la} décharge, ^le plan ^de polarisation

de ce faisceau oscille, ^{et cette} oscillation se manifeste à la sortie de l’analyseur par des éclairements successifs, séparés par des

éclipses, ^ces alternatives lumineuses sont, ^{comme M.} Bichat et

11101

l’avons constaté antérieurement, exactement concomitantes des phases ^{du courant de} décharge ^{de la} batterie. Un miroir vertical ~, faisant ^un angle ^{de 45° avec} chacun des faisceaux

lumineux, ^est disposé de manière à réfléchir le faisceau provenant de F’ parallèlement ^{à celui} qui provient ^{de F, et sans} intercepter

ce dernier : de cette façon, le miroir mobile 11T donne une image

horizontale de chacune des deux fentes F et F’; ^on règle l’apparei ¹

de manière que ^ces images ^{aient la même} largeur ^{et soient, au}

repos, exactement en prolongement ^{l’une de l’autre.}

Comment doivent varier les intensités de ces deux images pen- dant la décharge ^{de la} batterie, ^dans l’hypothèse de la simulta- néité absolue des phénomènes électriques ^{et lumineux?}

L’intensité de l’image ^{de F} suivra, comme nous l’avons _vu, les variations de A sinKV2 . L’intensité de l’image ^{de F’} suivra les variations de l’intensité du courant de décharge ^{de la} batterie;

l’intensité de ce courant est égale ^à moins la dérivée par rapport ^au

95 temps ^{de la} charge ^{de la} batterie, ou, ^ce qui ^{revient au} même,

d. d l .’d 1 b. ^{dV A}

au produit ^{de la} capacité ^{de la batterie} par 2013 .’ ^{Aux époques}

,dV ...-=-"~’ 1 ^{le ,. est nul} et, par saite, l’intensité de

ou -y est nul, ^le k ^{est nul} et, par suite, l~Intensitë de

l’image ^{de F’ est nulle} aussi, ^{ou ces} époques correspondent ^aux

1~ ~~. ^2.

maxima et minima de V, et, par suite, ^{comne on le voit aisément,}

aux maxima de la quantité ^{A sin2KV~,} qui représente l’intensité

de l’image de F.

Donc, ^s’il n’y ^{a aucun retard, les} éclipses ^de l’image ^{de F’}

doivent se produire ^aux époques des maxima de l’image ^{de F ;} par

conséquent, ^en examinant les deux images dans le miroir tour- nant 1VI, ^on doit obtenir pour chacune d’elles ^une série de bandes lumineuses séparées par des bandes noires, ^et les bandes noires de l’image ^{de F’ doivent} forrner ^les prolong’enlents ^{des nlaxin1a}

d’éclat des bandes lumineuses de l’imczg~e ^{de F.}

En exécutant l’expérience, j’ai ^vu que les deux images juxta- posées présentent ^en effet l’alternance de leurs bandes obscures et

lumineuses ; quoique les sensations visuelles n’aient _pas une préci-

sion suffisante pour que l’on puisse ^affirmer que les bandes noires de l’image ^{de F’} correspondent exactement aux maxima de l’image

de F, ^{on doit} cependant ^{conclure de cette} expérience que ^le

retard, ^s’il existe, ^ne peut ^être qu’une ^{fraction de} la durée d’une

demi-oscillation, c’est-à-dire une fraction de § ^{de seconde.}

Il me semble que, ^en présence ^{de ce} résultat, ^{on doit} rejeter

toute explication ^du phénomène ^{de Kerr fondée sur les mouve-}

ments de convection dont le diélectrique ^{est le} siège. ^{Dans une} explication ^{de ce} genre, ^en effet, ^il faudrait d’abord admettre que le mouvement peut produire ^{la double} réfraction, ^ce qui ^{n’est ni} prouvé ^{ni même} vraisemblable dans le cas d’un liquide ^aussi

dénué de viscosité que le sulfure ^de carbone, puis supposer que,

pendant ^{la durée} d’une oscillation électrique, c’est-à-dire environ

~~oûu~ ^de seconde, ^l’état d’agitation ^du diélectrique ^se produit ^deux

fois et s’éteint deux fois : or des alternatives aussi rapides ^{de mou-}

vement violent et de repos ^sont inconciliables avec la loi de l’inertie de la matière, ^{en vertu de} laquelle ^les mouvements du

liquide doivent certainement persister pendant les intermittences instantanées de l’électrisation. On peut comparer, ^au point ^{de vue} dynamique, ^le diélectrique ^{à un} volant soumis à l’action d’un

couple s’éteignant périodiquement pendant ^des temps ^{très courts ;} il est clair que ^ce volant, ^{loin de s’arrêter} pendant ^{les intermit-}

tences de la force, prendra ^{un mouvement} continu, ^à peine

influencé par ^la cessation momentanée de l’action du couple ^accé-

lérateur.

L’objection ^de R8ntgen, que ^{son auteur} n’avait, ^du reste, émise que dubitativement, ^{est ainsi} écartée, ^{et l’on} ’peut ^affirmer que la double réfraction découverte par le ^D’ Kerr est bien un phéno-

mène ~’a~2dan2entccl, ^{en relation directe avec} les actions élec-

triques.