Sur l'absorption des rayons ultraviolets par le sulfure de carbone liquide

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Sur l’absorption des rayons ultraviolets par le sulfure de carbone liquide

G. Bruhat, M. Pauthenier

To cite this version:

G. Bruhat, M. Pauthenier. Sur l’absorption des rayons ultraviolets par le sulfure de carbone liquide.

J. Phys. Radium, 1925, 6 (2), pp.36-47. �10.1051/jphysrad:019250060203600�. �jpa-00205176�

SUR L’ABSORPTION DES RAYONS ULTRAVIOLETS PAR LE SULFURE DE CARBONE LIQUIDE

par MM. G. BRUHAT ET M. PAUTHENIER Faculté des Sciences de Lille

Sommaire. 2014 Nous nous sommes proposé ^de déterminer, ^{avec autant de} précision que

possible, ^{la courbe} d’absorption ^du sulfure de carbone pour les rayons ultraviolets, ^au voisinage ^{et à} l’intérieur de la large ^bande d’absorption ^dont le centre a pour longueur

d’onde 03BB = 322 m03BC. L’étude de ^cette absorption ^{a été faite en mesurant} l’indice d’extinc- tion ~ pour ^un certain nombre de radiations monochromatiques, ^{obtenues en} prenant ^les diverses radiations d’un arc an mercure en quartz, ^{dont des} lentilles de quartz ^donnent deux images successives sur la cuve d’absorption ^{et sur} la fente d’un spectrographe ^{à deux} prismes ^de quartz. ^{Nous avons} employé aussi des raies données par des séries bien définies d’étincelles entre pointes de cuivre et de zinc.

L’intensité lumineuse qui sort de la cuve est de la forme I = KI0 ^e 403C0xz 03BB, le coeffi- cient K représentant l’absorption par les lames de quartz qui la ferment et les pertes ^de lumière par réflexion. La ^mesure de I pour ^une série de valeurs de l’épaisseur z permet de l’éliminer. La variation de z est obtenue en employant une cuve en forme de coin, placée ^{sur le} plateau d’une machine à diviser, et dont les épaisseurs ^{ont été} déterminées par

un procétlé interférentiel ; ^{les coins} employés ^{avaient des} angles ^de 0,000 ^{256 à} 0,014: ^radian.

Les intensités ont été mesurées en photographiant ^{sur une même} plaque ^les spectres ^cor- respondant ^aux différentes épaisseurs, ^{avec une durée} de pose constante définie par ^un

obturateur pendulaire, ^{et en} mesurant les noircissements du cliché au microphotométre Fabry-Buisson. ^{Il existe une} relation linéaire entre l’épaisseur z et le nombre lu sur l’échelle du microphotomètre : ^la représentation graphique de cette relation par ^une droite permet le contrôle des mesures et la détermination de l’indice d’extinction par le coefficient angu- laire de cette droite; pour cette détermination, chaque cliché est étalonné en y photogra- phiant, ^{en outre des} spectres d’absorption ^{et avec} la même durée de pose, 5 spectres ^où la réduction des intensités est obtenue par l’interposition ^de diaphragmes de surface con- nue.

Les droites d’absorption, ^comme les droites d’étalonnage ^des clichés, étant déterminées par ^{un assez} grand ^{nombre de} points, les valeurs des indices d’extinction sont détermi- nées à 2 ou 3 p. 100 près. ^Le maximum, ^{x =} 0,032, est atteint pour 03BB = ^{322 m} 03BC; la courbe

d’absorption est nettement dissymétrique, ^et plus abrupte du côté du spectre visible que du côté des courtes longueurs d’onde. Entre cette bande et la bande suivante, de centre 220 m03BC, la valeur minimum de l’indice d’extinction, ^atteinte pour 03BB ^{= 273 m} 03BC, est x ⁼ 0,000 ^{023. Le} tableau suivant, qui contient, à côté de la valeur du maximum et du minimum, quelques

nombres choisis parmi ^les plus précis, permet ^{de se faire une} idée de la marche de

l’absorption.

1. Introduction. - On sait depuis longtemps que le sulfure de carbone liquide présente

une large ^bande d’àbsorption ^dans l’ultravioleL moyen. Son existence ^a été signalée ^d’abord parPauei> (’) : ^il interposait ^{t le} sulfure de carbone sur le faisceau de rayons émis par ^une étincelle condensée entre électrodes de cadmium, ^étincelle qui ^{donne un} spectre ultraviolet presque continu. Il ^constata que, tandis que la vapeur de sulfure de carbone prise ^{sous une} épaisseur faible donne un spectre ^{dc bandes} séparées, ^le liquide, placé entre deux lames de

quartz pressées ^{l’une contre l’autre, ne} laisse passer ^aucune des radiations de longueurs

d’onde comprises ^{entre 302 m 1).. et 332 il présente,} pour les radiations plus réfrangibles,

fine nouvelle région ^de transparence, ^puis redeyient opaque pour les radiations de longueur d’onde inférieure à ~?~8 m tJ..

Ces observations furent confirmées par Marteiis (2) ^{et Flatow} (3) ; ^{ces deux} physiciens

’

(1) ^PAUEH (J.), ^{Ann. der} l’lys., ^{t. E’1} p. a63.

’

(2) ^MARTENs (F.-F.), ^{der t, 6} (190J). p. G03.

FLATOW (E.), ^{Ann. der} t ’12 ’1903), p.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:019250060203600

s’attachèrent surtout à l’étude de la dispersion ^{et ne} firent pas, à proprement parler, ^de

mesures d’absorption. L’un et l’autre admettent que le ^centre de la première ^bande d’absorption correspond ^{à la} longueur d’onde 2, == 321 m _{p, et} que la région d’absorption qui

commence vers 250 m N. doit faire place, ^{vers 185 m y., n une nouyelle} région ^de transparence :

elle correspond à une seconde bande d’absorption, ^{dont le centre} serait voisin de 220 m p..

Les seules mesures quantitatives d’absorption ^{sont celles} qui ^ont été effectuées en 1917 par IIulburt (4). ^{Dans la} région de la bande 3 21 _m;~., il a déterminé, à l’aide d’une cellule

photoélectrique, le coefficient de transmission d’une couche mince de sulfure de carbone, placée ^entre plaques ^de quartz : malheureusement, l’épaisseur ^{ne semble} pas avoir été ^mesurée,

et il est impossible de traduire par des nombres les résultats obtenus. Les valeurs relatives elles-mêmes ne paraissent pas satisfaisantes : la courbe qu’il donne pour la bande ~?0 s’accorde mal avec la courbe de dispersion déterminée par Flatow. La ^{cause en est sans} doute dans l’emploi ^d’un spectrographe à réseau insuffisalnmen, dispersif pour les courtes

longueurs d’onde; ^les portions ^de spectre employées ^à chaque ^mesure s’étendaient sur une

centaine d’angstrüms : il est certain qu’au voisinage ^{d’une bande,} l’absorption varie énormé- inent dans un pareil intervalle, ^et que les courbes ^sont très déformées, ^sans qu’on puisse

d’ailleurs estimer quelle ^est l’importance ^{de cette} déformation.

On peut ^{donc dire} qu’il ^n’existe aucune mesure quantitative ^de l’absorption ^{du sulfure}

de carbone liquide pour la bande 321 m u.. Comme nous avions l’intention d’étudier ses pro-

priétés ^{électro et} magnéto-optiques ^{dans cette} région, ^{nous avons été} obligés ^{de commencer}

par ^{mesurer son} absorption. Ce sont les résultats de ces mesures que ^nous publions aujourd’hui. Le sulfure de carbone utilisé a été au préalable convenablement purifié par

agitation ^{avec du} mercure, puis distillation sur la chaux B-ive, ^avec élimination (les produits

de tête et de queue.

2. Principe ^{de la} méthode. 2013Nous définirons l’absorption d’un corps par ^son indice d’extinction ~~c. Si, ^{en un} point ^{du milieu} absorbant, l’amplitude de la vibration lumineuse

monochromatique ^de longueur d’onde 1, est _ao, elle est réduite, après avoir traversé une

épaisseur z, à la valeur

La quantité ^{°~ est l’indice} d’extinction du liquide.

Désignons ^et I les intensités lumineuses correspondant ^aux ampliludes ^{ao et} a ; elles sont liées par la relation :

Il suffit, pour déterminer l’indice d’extinction x pour ^une radiation de longueur ^{d’onde 1.}

connue, de mesurer l’épaisseur z ^{et le} rapport ^des intensités 1//0. Mais il est impossible ^de

mesurer l’intensité lumineuse du faisceau au moment où il entre dans le liquide ^{et au moment}

où il en sort; ^{on ne} peut que mesurer son intensité au momentou il entre dans la cuve et au

moment ou il en sort, ^et il faut tenir compte ^des pertes ^de lumière par absorption ^{dans les}

lames de quartz qni ^la ferment et par réflexion sur les surfaces qui les limitent. En désignant

par %1 ¹¹¹¹ coefficient, inférieur à l’unité, qui dépend ^{de la} longueur ^{d’onde, mais ne} dépend

pas de l’épaisseur z, ^on a, entre les intensités ., ^et I réellement mesurables, la relation :

ou:

On pourrait songer à éliminer le coefficient Ii en prenant ^comme intensité initiale celle dru faisceau qui ^{a traversé la cuve} vide : mais le remplissage ^{de la cuve} modifie la nature des réflexions sur les faces intérieures des lames de quartz, ^et it faudrait encore faire une correction,

(1) ^IIULBUI.T (E.-0.), ^{Journ.. t. 46} (191 î), p. 1.

variable avec la longueur d’onde, et d’ailleurs calculable si on connaît ^les indices, pour tenir

compte de la variation correspondante ^du pouvoir l’éflecteLll’. Il est préférable ^{de mesurer le} rapport Illo de l’intensité transmise par la ^cuve à l’intensité incidelte pour différentes valeurs de son épaisseur : pour chaque longueur d’onde, ^{nous avons réalisé cette mesure} pour toute ^une série d’épaisseurs ; ^en portant ^{sur un} graphique les valeurs de = et les valeurs expérimentales

4 7-, z

de log (1/10), ^{on obtient une droite dont le} coefficient angulaire ^est - 4;"1. _log e. La façon

),

dont les points ^se placent par rapport ^{à la droite fournit en même} temps ^{un contrôle} précieux

de la valeur des mesures.

3. Source et montage géométrique. - a) ^Source.

^{La bande} d’absorption ^{à étudier}

étant dans l’ultraviolet, l’optique ^de l’appareil est entièrement en quartz ^{et nous} opérons plar la méthode photographique ; les clichés obtenus sont étudiés au microphotomètre. ^Comme

source, ^on peut penser d’abord à utiliser une source à fond continu (arc à charbon dans l’air, étincelle électrique ^dans l’eau, etc.). ^{Une telle source} conviendrait, pour l’étendue d’une bande large, ^si l’absorption ^{variait lentement avec ~,.} Pour déterminer l’absorption ^d’un

corps pour ^une longueur ^d’onde ),, on prend ^{comme source une} petite portion ^du spectre ^con-

tinu allant due ~ ~ ^{à a - ~ ~. La} quanhté 3 / ^est imposée, ^d’une part par la dispersion

de l’appareil, ^d’autre part par la largeur ^de plage nécessaire pour l’étude du cliché au micro-

photomètre : ^{avec le} spectrographe ^{dont nous} disposions, qui ^{donnait une} dispersion ^{d’env i-}

ron 50 1 par millimètre dans la région ^{= 3?0 m [J., et le} microphotomètre Fabry-Buisson qui permet d’opérer ^{avec des} plages ^de 0,1 millimètre, AX était de l’ordre du millimicron.

Pour avoir une mesure précise ^{de l’indice} d’extinction _x, il convient de prendre ^des épais-

seurs assez grandes pour que le rapport III, ^{soit assez} petit (de l’ordre de 0,1 ^ou 0,0 t) ; ^dans

ces conditions, ^ce rapport varie très vite avec la longueur d’onde dans la région que ^{nous avons} à étudier, ^{sa variation} pouvant atteindre 50 pour 100 pour ^une variation de longueur ^d’onde

de 10 À : il est donc certain que l’ ^« absorption moyenne ^» dans l’intervalle spectral A A ^con-

sidéré peut être très différente de la valeur vraie correspondant ^{à la} longueur ^d’onde

moyenne (1). La valeur obtenue dépendrait ^de l’épaisseur 7, et une correction précise paraît

même impossible.

Nous avons donc pris comme source un arc au mercure en quartz, ^{et déterminé} l’absorption ^du sulfure de carbone pour les diverses raies ultraviolettes de ^son spectre. ^Des points supplémentaires ^{de la courbe nous ont été} donnés, ^{comme nous} l’indiquerons plus

loin (§ 7), par des étincelles entre pointes de zinc et entre pointes ^{de cuivre.}

b) J1foJltage

tî,ique.

^{.N ous} disposions .

d’un spectrographe ^{à deux} prismes ^de quartz (droit

et gauche) ^{D et G} ( f ig. 9 )

de 40 mm de côté, à ob-

jectifs quartz-spath ^achro- matiques pour l’ultraviolet moyen. En principe, ^le montage réalisé pour ^une radiation de longueur

cl’onde ), est le suivante, ^les

différentes mises au point

dont il va, être question,

Fi (y. i. ^étant supposées ^effectuées

pour la radiation étudiée.

Le sulfure de carbone est contenu dans une cuve mince A d’épaisseur ^connue (nous

verrons plus loin comment on la réalise pratiquement). ^Une lentille mince de quartz L, ^donne

( ~ ) Cf. RIBACD (G.), Ann. de Pttys., ^{t. ’12} (1919), p, 10î.

de l’arc au mercure M une image ^sur la lame absorbante A. Après la traversée de la cuve, le faisceau est repris par ^une seconde lentille identique ^L2 qui ^{forme une seconde} image ^de

l’arc sur la fente F du

spectrographe. ^L’image définitive F’ se forme sur la plaque photogra-

.

phique ^{P. Nous avons eu} besoin, pour ^nos mesures, de faire varier dans un rapport ^connu

l’intensité du faisceau luniineux (cf § 5), ^ce que nous avons réalisé en diaphragmant ^{le fais-}

ceau en E.

r) Réglages.

^{Dans la} pratique, il n’est évidemment pas nécessaire de refaire le

montage géolnétrique pour chacune des longueurs d’onde utilisées. La bande d’absorption

étudiée est à peu près située dans l’intervalle compris ^{entre 290 m} ~1. et 350 m p. ; l’examen du fond continu du spectre ^{de l’arc} au mercure montre que ^son maximum se trouve vers

322 ln li. En ce qui ^concerne la marche des rayons ^avant le spectrographe, nous avons

d’abord réalisé le réglage pour la longueur (raie ^{verte de l’arc au mer-} cure) : puis, connaissant l’indice du quartz pour cette longueur ^{d’onde et} pour la longueur-

d’onde moyenne ), -- ^{325 m} nous avons calculé et effectué les translations nécessaires pour tenir compte du non-achromatisme des lentilles Li ^et L~ et passer ^au réglagc ^corres- pondant à X - 325 my. Ces opérations ^{une fois} faites, et les faisceaux convenablement

centrés, ^nous réglons ^le spectrographe (minimum ^{de déviation et mise au} point ^{de la} plaque) pour la raie À ⁼ 334 ni li. (la plus[voisine ^{de 325 ID}

Les objectifs ^~1u spectrographe étant achromatiques, ^{la mise au} point ^{est alors} prati- quement réalisée pour toutes les raies qu’on ^{aura à} examiner; mais,

pour ^une raie écartée de la raie centrale, ^il peut y avoir diaphragma-

tion par les prismes ^et l’objectif ⁰ qui ^les suit, ^{ou non} uniformité de

l’éclairage ^{de cet} objectif par suite du défaut d’achromatisme des lentilles

d’éclairage. Pour étudier ces phénomènes pour ^une radiation donnée de

longueur ^d’onde y, ^nous plaçons (fig. ~) ^{dans le} plan ^{de la} plaque pho- tographique ^une fente p permettant d’isoler la raie considérée, ^{et une}

lentille de quartz ^L donnant de 0 une image monochromatique ^0’ que

nous étudions au verre d’urane. Nous nous assurons ainsi que l’objec-

tif 0 et les prismes ^ne diaphragment pas le faisceau, et que l’éclairement de 0’ est uniforme pour les radiations allant de 404 mp, à 280 ln [J..

Le réglage géométrique peut donc ètre considéré comme satisfaisant

dans tout cet intervalle ; pour les longueurs ^d’onde plus petites, ^nous Fig. ^2.

avons refait le réglage pour la raie 7~ ^- 26à m [1..

Le montage ^{une fois} réalisé, ^nous entourons tous les faisceaux par des tubes de carton noir. La plaque ^{P est elle-même au fond d’une chambre} photographique. ^{Nous évttons ainsi}

toute lumière parasite.

4. Réalisation des épaisseurs variables. - ~Les épaisseurs ^très petites ^{de sulfure}

de carbone dont nous avions besoin ont pu être aisément réalisées à l’aide de coins d’angle

au sommet très petit. ^{Le coin} utilisé pour ^une série de mesures est disposé ^{en A} (fig. 1),

normalement à l’axe du faisceau lumineux; ^{il est fixé sur le} plateau d’une machine à diviser qui peut ^lui communiquer, ^{dans son} plan, des translations connues.

DeS(Tiptioll ^d’rrrr

^Les glaces ^de quartz Q, Q’, ^{rondes ou} rectangulaires ^{suivant le}

cas, sont collées (fig. 3) à la gomme arabique ^{sur deux} épaisses ^{lames de verre} carrées telles que ABCD (côté ^{10 cm,} épaisseur ¹ cm), percées chacune d’un trou MN ; elles sont ensuite

appliquées ^{l’une sur l’autre} après interposition d’une bande mince de mica E ; ^les appuis sont, ^{dans le cas de} glaces rondes, l’arête GII et le point F. La lame plan-parallèle ^{E a été}

examinée au Nüremberg, puis ^son épaisseur ^{mesurée au} sphéromètre, de manière à donner

au coin approximativement l’angle a prévu pour ^une série de mesures. Les deux glaces ^sont

serrées l’une contre l’autre à l’aide de deux cadres de laitons reliés par quatre ^{ressorts à}

boudin. Trois lames de verre sont ensuite collées sur les faces AC, DC, DB, de manière à constituer une cuve étanche et indéformable, qu’un couvercle mobile permet de fermer à sa

partie supérieure. ^Cette cuve, ^une fois sèche, ^est fixée à l’arcanson sur la plate-forme ^{de la}

machine à diviser, puis remplie de sulfure de- carbone. Il n’est d’ailleurs pas nécessaire de

la remplir complètement ^le liquide montant dans le , coin par capillarité. ^{Nous n’avons}

rencontré de difficulté que pour le coin du plus petit angle (voir plus loin), pour lequel le contact optique ^{F était en outre}

réalisé en un point ^du champ ^{utile :} malgré ^la grande pro-

preté ^des surfaces, d’innombrables petites ^{bulles ont d’abord}

faussé les _mesures, comme nous nous en sommes facilement aperçu grâce ^au contrôle que fournit d’elle-même la mé- thode employée; mais à la suite d’un certain nombre de

remplissages, ^ces bulles ont graduellement disparu.

d’un coin.

Considérons le faisceau lumineux

qui traverse le coin A (fig. 1). En vertu du réglage géomé- trique réalisé, ^{la seule} portion ^{de ce faisceau} qui ^traverse l’appareil dispersif ^{est celle} qui passe par l’image F 2, conjuguée

de la fente F par rapport à la lentille L~, h’~ ^{et F sont} équi-

distantes de L9, ^donc égales. ^{Or, F a 0.2 mlu de} largeur. ^En

raison de l’extrême petitesse ^de l’angle ^{a du coin} (voir plus loin), ^nous prouvons admettre sans erreur sensible que l’épais-

seur de sulfure de carbone traversée est la même en tous les

points ^de la fente. Le problème ^de l’étalonnage revirent à déterminer l’épaisseur ^du coin de sulfure de carbone au niveau 3. de l’image Fa

quand l’index de la machine à diviser coïncide

avec une division déterminée de son échelle.

Il faut d’abord avoir un moyen de repérer F dans l’espace. ^Pour cela, ^{dans le} plan ^P (fig. i), ^nous disposons ^un diaphragme percé ^d’une fente 9 ^v l’endroit où se forme normale- ment l’image donnée par la raie 334 m y, et ^nous éclairons cette fente au moyen d’un ^{arc au} fer S et d’un condenseur en quartz Ii, ^comme l’indique ^la figure :F2 reçoit ^{ainsi de} gauche

"

Fig. 4.

à droite un faisceau lumineux ultraviolet de longueur ^d’onde approximativement égale ^à

334 de repérer , cette image ultraviolette F,, ^nous remplaçons le coin A par ^une lame U en verre d’urane, puis ^nous disposons, ^{selon la} figure 4., ^une glace ^N senti-argentée

sur sa face gauche, à 45, du faiceau lumineux. A l’aide de la lentille Q ^{et de l’oculaire} micrométrique ^{V, nous} pouvons ainsi apercevoir l’image fluorescente F 2, parfaitement

nette, et la pointer. En substituant au verre d’urane le coin, ^{non encore} rempli ^{de sulfure de} carbone, ^acous apercevons dans le viseur V les franges ^{du coin} d’air, éclairé normalement par l’arc au mercure M. Nous filtrons la lumière de cet arc par ^un écran Wratten vert et une cuve de chlorure de didyme, ^{et nous donnons enfin au coin un} mouvement de translation dans son plan, ^nu moyen de la machine à diviser ; ^nous faisons ainsi défiler les franges

devant le réticule du viseur, c’est-à-dire à la place ^{ou se forme} l’image ^{F2. Nous les}

comptons ^{de 10 en} 10, ^en allant du bord épAs ^au bord mince du coin, ^{et en lisant} chaque

fois le tambour et la règle de la machine à diviser. Nous nous arrêtons à la frange ^la plus

voisine du bord mince M (fig. 3).

En général, ^cette frange n’est pas la frange ^d’ordre zéro, qui ^{se trouve en dehors de}

l’ouverture )IN : il faut, pour connaître ^en valseur absolue l’épaisseur ^{du coin en un} point quelconque, ^la déterminer au point ^où nous nous sommes arrêtés : pour cela, ^nous étudions le coin en ce point ^en lumière blanche. Continuons d’abord à éclairer par la radiation verte du mercure. Sans toucher à l’objectif Q, ^nous enlevions l’oculaire Y, ^{et nous} le remplaçons par ^m spectromètre ^{à déviation constante} et lecture directe, réglé pour cette raie. Il faut mettre la fente exactement à l’endroit où se trouvait le réticule : on cherche à voir dans la fente convenablement élargie, la dernière frange ^{du coin dont nous avons} parlé.

Quand ^{on 1 a} repérée ^et pointée par ^des déplacements convenables du spectromctre, ^{on resserre la} fente, qui ^{se trouve ainsi} placée ^sur l’image ^{du coin} juste ^à

l’endroit où nous cherchons l’épaisseur.

Nous éclairons alors le coin en lumière blanche

coinme -l’indique ^la figure 5, à.l’aide d’une lampe ^a

incandescence L et d’un prisme ^à réflexion totale R. Le blanc d’ordre supérieur réfléchi par le coin donne dans le spectronlètre un spectre cannelé. En tournant le prisme ^du spectromètre, ^{nous faisons défiler les}

cannelures dans le plan du réticule de la lunette : ¹ c’est ainsi que, pour le coin ^n° 3 (cf § 5) ^{et au} point choisi, nous avons compté 10 cannelures entre les lon- gueurs d’onde a ^.= 509 m (1. et L ), ⁼ 652 Soit p l’ordre d’interférence _{pour la} radiation == 509 m. y.

On a : ₁

d’où :

On en déduit l’épaisseur : _{Fig. 5.}

Comme contrôle, on vérifie que l’épaisseur ^trouvée correspond ^{bien à une} frange

brillanie de la raie 1, ⁼ 546 ^m y.,

2 > 1116

= 42,49, très voisin de la 2k +1

brillante de la raie A ⁼ 546 m ^car 2

0 X ^{1 f, 6} 42,49, très voisin de la forme "2013’2013.

.

brillante de la raie , 546 m li., ^car

0,546

42,49, très voisin de la forme 2

.

5. Détermination de l’indice d’extinction.

Pour mesurer les intensités lumi-

neuses transmises pour les différentes raies de l’arc au mercure, ^nous prenons ^sur la même

plaque, ^avec la même durée de pose, ^une dizaine de clichés du spectre ^{de cet arc, corres-} pondant ^{à des} positions différentes de la cuve absorbante, donc à des valeurs différentes ~e

l’épaisseur â, et nous mesurons les noircissements correspondants ^{de la} plaque photo- graphique.

Ilt,’(ilisatioît des durées de l)ose constantes.

Les durées de pose exactement égales ^{sont l}

obtenues par l’emploi d’un obturateur pendulaire, formé par ^une plaque ^{de fer verticale} ABCI), suspendue ^an plafond par 4 fils d’acier AA1, AA,, BB1 ^et BB2 (fig. 6) oscillant dans

Llll plan vertical situé très près ^{et en avant du coin} (en B, fig. 1). Entre deux poses, la

plaque ^est appuyée, ^{dans une} position parfaitement déterminée, ^contre les noyaux d’un électro-aimant solidement fixé à la table d’expériences; le faisceau lumineux est

intercepté, ^{et il} n’s- ^a pas destruction du sulfure de carbone par la lumière ullra-yiolette.

Quand ^on coupe le ^courant de l’électro-aimant, ^le pendule ^{oscille avec une} amplitude

°

parfaitement déterminée. La pose s’effectue quand il passe à ^sa position d’équilibre, ^{et sa}

durée est le temps mis par la fente réglable FF’ à passer devant la fente du spectrographe ;

si on rétablit le courant de l’électro-aimant EE’ après ^un petit ^nombre d’oscillations, ^la

plaque de fer vient à nouveau se coller contre les noyaux, et la pose ^est terminée. La

période ^du pendule ^est 3,40 s, et l’amplitude ^{du mouvement de la} plaque, 2f7 mm ; ^nous pouvons donner à la fente FFI ^une largeur comprise ^{entre l;mm et f5} cm, et faire des poses

correspondant ^{à une il} cinq oscillations doublets, c’est-à-dire à deux à dix passages de la fente FF’ dans la position d’équilibre. La durée de pose, qui reste constante pour toutes les impressions

faites sur une plaque ^et n’a pas besoin d’être ^connue

exactement, peut ^ainsi varier, ^d’une plaque ^{à l’autre,}

entre 1/200 seconde et plusieurs ^secondes.

Eniploi ^dit

Le iioirciss(,i-iient de la plaque photographique ^est mesuré il l’aide d’un microphotomètre Fabry-Buisson ; ^{les mesures}

sont faites, pour chaque raie, dans les différents

spectres. ()n sait que, dans ^cet appareil (’), ^la partie

du cliché utilisée à chaque ^{mesure est un} petit ^cercle

de 0,1 ^{mm de} diamètre, ^{défini comme étant le cercle}

dont l’image ^couvre exactement le diaphragme ^ocu laire ; ^{nous avons} toujours ^eu soin de donner à la fente du spectrographe une largeur ^un peu supérieure,

et de vérifier que l’image de la raie utilisée est bien

séparée ^de celle des raies voisines et couvre correcte- ment le diaphragme oculaire. La densité du cliché est donnée par le déplacement, ^{lu sur une} échelle divisée

Fig. ^6. _en parties d’égales longueurs ^{d’un coin} absorbant ; i

anx différents points d’une ^{même plaque, pour une longueur d’onde donnée et un temps}

de pose déterminé, choisi ^entre des limites convenables, elle est liée par ^une relation linéaire au nombre n lu sur l’échelle. Elle est également liée par ^une relation linéaire au

logarithme ^de l’éclairement de la plaque photographique pendant l’exposition ; ^{on a donc,}

entre la lecture et l’intensité i du faisceau transmis par la ^cuve étudiée, ^une relation de la forme :

La constante A doit être déterminée expérimentalement pour chaque plaque et pour

chaque longueur d’onde. Pour réaliser cet étalonnage, ^nous photographions ^sur chaque plaque, ^{en outre du} spectre d’absorption, cinq spectres pour lesquels l’intensité Iest réduite dans un rapport ^connu par l’interposition ^de diaphragmes de surfaces _{connues ;} la cuve à sulfure de carbone est naturellement écartée pendant ^ces poses. Ces diaphragmes, circulaires,

sont placés ^en (fig. 1); ^la régularité ^{de leur contour a été} étudiée, et leur diamètre mesuré à la machine à diviser; ^{leur surface va de} 23,.Itmm’ pour le plus ,petit à 29imm2 pour le plus grand. L’éclairement de la plaque est proportionnel à la surface du diaphragme; il y a donc,

entre cette surface 8 et le nombre JI lu sur l’échelle du microphotomètre ^{dans la mesure de}

la densité du cliché, ^{une relation} qu’on ^{obtient en} remplaçant ^dans l’équation précédente ^I

par B S, ^et log I par log S + log ^{tj :}

’

Pour calculer la constante A, il suffit de construire un graphique ^{en portant en abscisses}

les nombres

log ^{~’ et en} ordonnées les nombres n lus pour ^une même raie dans les différents

spectres. ^Les cinq points ^{obtenus se} placent ^en ligne droite, ^et la mesure du coefficient angu- laire de cette droite fournit la valeur de la constante -1. La construction du graphique ^fournit

en même temps ^un contrôle de l’étalonnage : les défauts de réglage géométrique ^{des faisceaux}

.

lumineux, l’emploi de durées de poses mal choisies donnant de la surexposition ^{ou de la sous-} exposition, les variations accidentelles d’éclat de l’arc au mercure, la présence possible ^de bulles, etc., ^se traduisent par le fait que les cinq points ^{ne sont} pas ^en ligne droite. Nous n’avons conservé pour les ^mesures que les plaques ^{où ces} points ^se placent correctement sur

(1) ^FABRY (C11,) et Burssoa (H.), Opt., ^{t. 3} (~92~’, p. 1.

une droite; ^nous avons toujours déterminé la constante d’étalonnage A pour ^un nombre de raies aussi grand que possible, ^et vérifié que ^sa variation avec la longueur cl’onde était bien

représentée par ^une courbe régulière.

La constante J nne fois déterminée, ^{il est} facile de calculer l’indice d’extinction. La combinaison des relations (3) ^et (2) fournit immédiatement une relation entre l’épaisseur z ^et

la lecture n au microphotomètre :

En portant ^en abscisses les valeurs de z et en ordonnées les valeurs correspondantes ^de

n, ^on obtient encore une droite, dont le coefficient angulaire représente ^{n la} quan Ite log e _, ^{1.. :}

la mesure de ce coefficient angulaire permet le calcul immédiat de ,,. Ici _encore, nous n’avons retenu que les plaques pour lesquelles la droite était déterminée par ^un nombre suffisant de

points ^se disposant convenablement en ligne ^droite.

Choix de r angle ^{du coin.}

Pour que la détermination de la droite d’étalonnage ^{du cliché}

et de l’indice d’extinction soit aussi précise que possible, il faut : f que ^les points expéri-

mentaux correspondent ^d’un bout à l’autre du graphique ^{à la} région d’exposition normale;

2° que cependant la variation du noircissement soit aussi grande que possible (par exemple

la moitié de l’échelle du microphotomètre, ^{soit 100} divisions, chaque point étant déterminé par la moyenne de plusieurs lectures à 1 ou 2 divisions près). ^D’autre part, pour qu’on puisse

admettre que l’épaisseur traversée est la même aux différents points ^{de la} portion utilisée,

il faut que le déplacement ^du coin entre deux mesures consécutives reste grand par rapport

à la largeur de la fente du spectrographe : ^nous le choisissions généralement~de l’ordre de 4 mm.

On voit donc immédiatement que le même coin ^ne saurait convenir à l’étude de toute la bande d’absorption : ^{1° assez loin du} maximum, ^dans les-régions où le sulfure de carbone est très peu absorbant, ^{il faut un coin} d’angle ^{au sommet} relativement grand ; ^ce premier

coin avait un angle ^d’environ 0,014 radian. 2° au voisinage ^{du maximum} d’absorption, ^le

coin doit au contraire avoir un angle extrêmement petit. ^{Ce nouveau coin avait un} angle

d’environ 0,000 ²⁵⁶ radian, ^soit plus de 50 fois plus petit que le précédent; le contact optique

y était réalisé dans la portion utile des lames de quartz. ³¹ Enfin, ^{dans les} régions ^intermé- diaires, où l’indice d’extinction commence à prendre ^{une valeur} notable, ^{nous avons utilisé}

un coin intermédiaire d’angle 0,0016 ^radian.

Il est d’ailleurs souvent impossible d’utiliser le même cliché pour des raies voisines à

cause de la différence d’intensité de ces raies, qui ^ne permet pas d’obtenir ^un noircissement normal avec la même durée de pose ; c’est même là ^ce qui ^{fait la} principale difficulté de ces mesures.

6. Exemple ^{d’une mesure. - Les} figures ^{7 et 8} donnent, ^{à titre} d’exemple, les résultats d’une série de mesures effectuées avec le coin n° 3 et une même plaque photographique. ^{Il n’a}

pas été nécessaire d’étalonner la plaque photographique pour toutes les raies : ^on voit en

effet que la pente des droites de la figure ^{8 est assez lentement} variable d’une longueur ^d’onde

à une autre pour qu’on puisse ^se permettre ^{au besoin un} étalonnage par simple interpolation.

Nous n’avons porté ^{sur les} figures ^{7 et 8} qu’une partie ^des droites réellement cons- truites à l’aide du cliché envisagé. Ce cliché a fourni, ^{avec une} précision convenable, ^des

valeurs de l’indice d’extinction pour les raies comprises ^entre 280 et 302 rn 1L d’une part, ^et

pour la raie 355 m p. d’autre part. Les diverses autres régions ^de la courbe des indices ~d’extinc- tion ont été obtenues avec une série d’autres clichés (une ]trentaine ^en tout), dont les indi- cations successives (absorptions ^et étalonnages) ^{ont des} parties ^{communes étendues} permet-

tant de raccorder et de contrôler les résultats successifs.

Les figures ^{7 et 8} permettent ^{de lever une} objection que l’on pourrait faire à la méthode

employé. ^Peut-on compter que l’éclat de l’arc ^{au mercure} restera constant pendant ^{la durée}

d’une mesure (quelques minutes)? ^{Nous avons} naturellement allumé l’arc une demi-heure

,. trûlé ^son fonctionnement à l’ailc a’un ampèremètre ^{et duli}

avant chaque ^{mesure, et con son} fonctionnement ^{à d’un} ampèremètre ^{et cl’uit}

[Fig. Ii.

voltmètre : cependant, ^{ce contrôle} pourrait ^n’être pas suffisant. Mais si l’on considère la

figure ^7, qui donne les droites d’absorption,

et si l’on examine en particulier celles de ces-

droites qui ^sont presque’ horizontales (raies

peu absorbées par le sulfure de carbonée ^on voit t quej les écarls restent L de 1 ordre des

erreurs de leclure au microlhotomètre. ^C’est

pour le montrer que nous avons reproduit

dans cette figure ^des droites peu inclinées, qui

)i’ont )Jas ^{servi cn} réalité il ,les J/lcsnres di, l’iie-

î. Points supplémentaires. - ^{Les ra-}

diations de l’arc au mercurc ne sont pas ^assez

rapprochées ^{dans la} région du maximum d’ab-

sorption pour permettre ^de construire ^avec

une précision suffisante la courbc de> indices d’extinction. C’est pourquoi ^{nous avons cherché}

des points supplémenlaires ^au moyen (les raies du zinc (raie ^{3 303} À) et du cuivre (raies 3 ^r47

et3?î’~. iy.

l’ii arc ordinaire entre ces métaux pays.

la stabilité suffisante pour des ^mesures pré-

cises : nous avons tourné la difficulté au moyen

de à l’arc M nous

s substituons deux pointes ^{de métal entrc les-}

’

quelles jaillissent ^les étincelles ; les lentilles Li ^et

L2 ^{en forment} l’image ^{sur la} fente F qu’il s’agit d’éclairer. L’élincelle provient d’un conden-

’sateuI’ de 0, 00 1 mierofarad ; ^en série avec elle est montée une coupure de 10 ^{mm entre} boules.

Le condensateur est alimenté au moyen d’une bobine d’induction et d’un kénotron ; ^{le chauf-} fage du filament est réglé ^de manière que les étincelles aient ^une cadence régulière ^et qu’on puisse ^les compter. Chaque photographie (étalonnage ^ou absorption) ^{est obtenue au moyen}

.d’une série de 50 ou de 100 étincelles identiques. ^On peut admettre dans ces conditions que les énergies lumineuses _reçues par ^un point donné de la fente F sont dans tous les cas iden-

tiques.

L’expérience, c’est-à-dire le bon alignement ^des points, ^{confirme ces} prévisions, ^{tout au}

moins pour la capacité ^{choisie. Les} capacités plus grandes donnent des contrastes plus ^faibles

que les contrastes normaux; les petites capacités ^ne permettent pas de couvrir suffisamment la fente, ^{dont la} largeur ^{minimum est} imposée par les conditions de réglage ^du micropho-

tomètre.

8. Résultats. - Les résultats de nos mesures sont rassemblés dans le tableau I. Les meilleures mesures y sont indiquées par ^un astérisque ; ^{ce sont} celles pour lesquelles plusieurs clichés, effectués dans des conditions différentes, ^ont donné des valeurs bien concordantes, l’un au moins de ces clichés donnant sur le graphique ^{une droite assez fortement} inclinée,

déterminée par ^un grand ^{nombre de} points (8 ^à 12) s’alignant correctemcnt. Les seules erreurs

.appréciables peuvent provenir ^des mesures au microphotomètre ^et des variations acciden- telles d’éclat de l’arc au mercure qui sont de l’ordre de grandeur ^{des erreurs} photométriques

et échappent ainsi à tout contrôle. Les valeurs correspondantes ^{de l’indice} d’extinction sont

sans doute exactes à 2 ou 3 pour 100 près.

Pour les autres mesures, l’erreur peut atteindre 10 pour 109. Li diminution de la pré-

-cision tient en général ^{à ce} qu’elles correspondent à des raies diffuses ou complexes, pour

lesquelles il ^est difficile de définir exactement, ^{au cours des mesures} microphotométriques, ^la position ^{de la} partie ^{de la raie utilisée, ou à des} raies très faibles, pour lesquelles ^{on a dû} employer ^une pose telle que le fond continu du spectre devient nettement visible et peut ^inter-

venir dans les mesures. ^>

’

ÏABLEAU 1.

Les deux raies du mercure 3126 et 3132 À ne pouvaient pas être séparées ^{dans les con-}

ditions Oll nous opérions : ^{nous les avons étudiées avec une fente assez} large pour que leur

partie colnlnune couvre entièrement l’anneau oculaire du microphotomètrc. Leur différence

,d’absorption ^{est assez} faible (4 il 3 pour 10Ù) pour que ^nous ayons pu obtenir ^une droite d’absoip-

tion s’étendant sur toute l’échelle du microphotomètre ^et déterminée par plus ^{de 10} points ^se plaçant remarquablement ^en ligne droite. Comme les deux raies ont à peu près la même inten-

sité, ^on peut admettre que la valeur de l’indice d’extinction obtenue correspond ^{à la} longueur

d’onde moyenne X ^{~ 3129.~, et} classer cette mesure parmi ^les meilleures.

Les mesures faites à l’aide des étincelles, quoique moins bonnes que celles faites ^avec l’arc au mercure à cause de la moins grande régularité ^{de la source, ont tout} de même donné des droites suffisamment régulières pour qu’il n’y ait pas à craindre d’erreur dépassant

5 pour 100. Signalons que les deux raies 3 247 et 3 274 À du cuivre ^ont été mesurées sur le même cliché et que, par suite, ^les irrégularités de l’étincelle n’interviennent pas dans la différence

. Fig. 9.

de leurs absorptions. ^La différence des deux indices d’extinction correspondant ^{est certaine-}

ment comprise entre 1 et 3 pour 100.

La variation de l’indice d’extinction avec la longueur ^d’onde dans tout l’intervalle spec- tral étudié est représentée par la courbe de la figure ^{9. On} voit que la valeur maximum, atteinte pour À ⁼ 322 m ~, est x = 0,0320 ; ^elle correspond ^{à une} diminution de moitié de l’intensité lumineuse après la traversée d’une épaisseur ^de 0,5B ~ ^de sulfure de carbone. La courbe est nettement dissymétrique, ^et l’indice d’extinction décroît beaucoup plus vite, ^à partir ^du maximum, du côté du spectre visible que du côté des petites longueurs ^d’onde.

Les figures ^{10 et li} représentent, ^{à une échelle} différente, la partie de la courbe corres-

pondant ^aux régions ^{de faibles} absorptions. Tandis que, du côté du spectre visible, l’absorption tombe, à la limite de l’ultraviolet, au-dessous de toute valeur mesurable avec les épaisseurs,

de l’ordre du millimètre, employées, elle reste parfaitement mesurable dans la région ^de transparence comprise entre les deux bandes ultraviolettes. Elle atteint son minimum pour A ==273 valeur minimum de l’indice d’extinction est environ 2,:5.10-:5, correspondant

à une réduction de moitié de l’intensité ^lumineuse après la traversée d’une épaisseur ^de 0,6 ^mm

de sulfure de carbone. La courbe se relève ensuite très vite, la seconde bande correspondant

à des absorptions beaucoup plus fortes que la première : ^{leur maximum} correspondrait ^{à un}

indice d’extinction de 0,83 d’après ^{les mesures de} pouvoir réflecteur de Hulburt, ^de f , 9 d’après

les mesures de dispersion ^{de Flatow.}

Fig. ^10.

Fj g. 11.

Nous reviendrons plus ^{tard sur l’étude} théorique de la courbe d’absorption obtenue, ^en

corrélation avec l’étude de la dispersion. ^Des expériences ^{sont en cours} pour déterminer cette courbe de dispersion ^au voisinage ^{et à} l’intérieur de la bande ~i~1 m~.

Manuscrit _reçu le 26 décembre 1924