HAL Id: jpa-00236834
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Submitted on 1 Jan 1873
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De la fluorescence
E. Gripon
To cite this version:
E. Gripon. De la fluorescence. J. Phys. Theor. Appl., 1873, 2 (1), pp.199-207.
�10.1051/jphystap:018730020019901�. �jpa-00236834�
I99
aigue
du son rendu par l’ un destzcbes fixé
à l’extrémité d’un des réservoirsfernzé.
En
résumé,
la théorie des tuyaux à cheminée donnel’explication complète
des faits observés parPinaud, Marx, Sondhaus.,
et elleconduit à la démonstration des formules
empiriques
trouvées par Sondhaus pour le nombre des vibrations du son fondamental dans les divers cas.DE LA FLUORESCENCE (1);
PAR M. E. GRIPON.
Certains corps, tels que le verre
d’urane,
la dissolution de sulfate dequinine,
etc.,présentent,
parréflexion,
une couleurqui
diffèrecomplétement
de la couleurtransmise ;
on les ditfluorescents.
D’après Burckhardt,
on avait observé cettepropriété,
vers le milieudu XV,e
siècle,
dans une dissolution de boisnéphrétique;
elle étaitconnue de
Goet,he,
de l’abbéHaüy;
mais elle ne fut étudiée avecsoin que par
Brewster,
JohnHersche,
et surtout par )Bif. Stokes.Brewster y
voyait
une sorte de difl’usionintérieure,
tandis que, pourHerschell,
cette diffusion était entièrementsuperficielle,
ou, commeil le
disait, élgipoliqtte.
M. Stokes a donné à la fluorescence unegrande importance,
aupoint
de vuethéorique,
en démontrant que, pourl’expliquer,
il faut admettre que les rayons incidents sont absorbés enpartie
par le corps fluorescent et restitués par lui sous forme de rayons moinsréfrangibles.
Les travaux des trois
physiciens anglais
ont étéanalysés
par Verdet(Annales
de ChÏ1nie et dePhysique,
3esérie,
t. XXXVIIIet
XL VI).
Nous nousgarderons
bien de refaire cetteanalyse;
notrebut est de la
compléter,
en faisant connaître les résultats de certainstravaux récents relatifs à la fluorescence.
Nous
rappellerons
que les rayonsqui
excitent la fluorescenceappartiennent
surtout à lapartie
laplus réfrangible
du spectre. Ilest bien peu de corps
qui
soient fluorescents dans le rouge,l’orangé,
(1) PISKO, Die Fluorescenz des Lichtes. - HAGENBACII, Annales de Poggendorff,
t. CXLVI, p. 65, 232, 3;5 et 508. - E. BECQUEREL, Annales de Chimie et de Ph,yvique, 41 série, t. XXVII, p. 539.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018730020019901
200
le jaune;
tous les corps sensibles montrent, aucontraire,
leurfluorescence
lorsqu’ils reçoivent
les rayonsqui
avoisinent ouqui
suivent la raie H. Les rayons actifs sont donc surtout les rayons violets et
ultra-violets ;
on peut même se servir de la fluorescence pour démontrer l’existence de ces derniers.Il ne faut pas oublier que, pour l’étude
qui
nous occupe, on doitpréférer
à tout autre lesprismes
et les lentilles en quartz,qui
ontpour les rayons ultra-violets un
pouvoir
absorbant moindre que leverre et surtout que le sulfure de
carbone ;
sous ce rapport, les mi- roirsmétalliques
sontpréférables
à ceux de verre.Cependant,
danscertains cas, la double réfraction du quartz est
gênante,
et l’on arecours à des
appareils
enflint-glass
bien pur.La lumière
qui
a traversé des verres ou desliquides
colorésagit
en raison de la
quantité
de rayons excitateursqu’elle possède
en-core ; les verres rouges,
orangés, jaunes,
etc.,placés
sur letrajet
dela lumière
incidente,
affaibliront ou détruirontcomplétement
lafluorescence;
les milieux violets la rendront, aucontraire, plus
apparente. Il est même des cas où leur
emploi
est nécessaire pour rendre manifeste une fluorescencefaible, qui
seraitmasquée
par l’intensité tropgrande
de la lumière réfléchiespath - fluor,
selsd’urane,
parexemple).
M. Stokes a
employé,
pour étudier lafluorescence,
des méthodes variées.Méthodes d’observation. - ° On expose le corps à la lumière solaire directe ou concentrée à l’aide d’une
lentille,
eninterposant
ou non sur le
trajet
du faisceau incident un écran violet.2° On choisit un milieu coloré
qui
arrête les rayonsultra-violets,
mais
qui
laisse passer librement les rayons moinsréfrangibles qui
composent la lueur fluorescente. On
place
cemilieu,
soit sur le tra-jet
des rayons incidentsqui
arrivent au corps, soit entre le corps etl’oeil devant l’oeil : dans le
premier
casseulement,
la lumière fluores-cente
disparaît;
ellepersiste
dans le second.30 On
reçoit
la lumière des nuées sur un écran bleu ou violetqui
laisse passer les rayons lesplus réfrangibles
du spectre(verre
de
cobalt,
solutions de sulfate de cuivreammoniacal,
azotate decuivre).
Onplace
derrière un verre coloré enjaune
parl’oxyde
d’argent;
il arrête les rayonsqui
traversent lepremier
milieu. On201
éteint ainsi toute ou au moins la
plus grande partie
de la lumièreincidente;
maissi,
entre les deuxécrans,
onplace
un corps fluo- rescent, on le voit briller avec un éclatqui
contraste avec l’obscurité environnante.On a là un moyen de
distinguer
les corps vraiment fluorescents de ceuxqui
ne le sontqu’en
apparence.Les
liquides qui
renferment de finespoussières
ensuspension
prennent
parfois l’aspect
de corpsfluorescents, grâce
à la lumièrequi
est réfléchie par lespoussières.
Il est rarequ’un petit
miroite-ment intermittent ne vienne pas révéler à l’observateur la véritable
origine
duphénomène .
Dans ledoute,
on peutplacer
leliquide
entre les deux écrans
colorés;
on cessera del’apercevoir
s’il estfaussement fluorescent.
4° On
produit
un spectre assez pur pourqu’on puisse
y voir lesprincipales
raies. Onpromène
le corps dans toutes les couleurs du spectre, ou, si c’estpossible,
onprojette
le spectre sur sasurface,
et l’on se
place
de manière à recevoir la lumière réfléchie ou émise par le corps. Ondistingue
alors lesparties
du spectre dans les-quelles
naît la fluorescence. C’est ce que nousappellerons
le spectrefluorescent.
Lorsqu’on
a affaire à unliquide,
ons’arrange
de manière à pro-jeter
le spectre sur la surface libre duliquide;
on évite ainsi l’actionperturbatrice
du verre. M.Hagenbach
renferme leliquide
dans uneboîte dont le couvercle porte une fente. Il
reçoit
successiv ement sur cette fente les couleurs du spectre, etprojette
sur la surface duliquide,
à l’aide d’unelèntille, l’image
de cette fente. Il recouvre enpartie
leliquide
d’uneplaque
de biscuit deporcelaine, qui reçoit
la moitié de
l’image
etqui
estdépourvue
de fluorescence. Il peut alors comparer la couleur queprésente
leliquide
avec celle desrayons incidents et reconnaître la fluorescence à la différence des teintes.
Quelquefois
on éclaire la fente avec la flamme du sodiumou avec la lumière
qui
a traversé des milieuxperméables
aux seulsrayons violets ou ultra-violets. On peut, dans ce dernier cas, choisir le sulfate de cuivre
ammoniacal, qui
absorbe tous les rayons du spectrejusqu’à
la raieF,
ou associer à cepremier
milieu une dis-solution de permanganate de potasse;
l’absorption
s’étendra alorsjusqu’à
G(E. Becquerel).
On peut recevoir dans un spectroscope la lumière fluorescente
202
et étudier le spectre de
fluorescence;
on peut se serv ir du mêmeappareil
pouranalyser
la lumièrequi
a traversé le corps fluores-cent. Les rayons actifs
qui
ont excité la fluorescence manquent alors dans ce spectre, et son étude sert àcompléter
celle du spectre fluorescent.50 Dans certains cas, AI. Stokes
projetait
à la surface du corpsun spectre linéaire
très-lumineux, qu’il
obtenait en concentrant aufoyer
d’une lentille convergente la lumière du spectre ordinaire.6° Dans un dernier
procédé qu’il indique,
onreçoit
sur le corps fluorescentl’image
d’un spectre, et on l’observe au travers d’un secondprisme
dont les arêtes sontperpendiculaires
à celles du pre- mier. On voitalors,
dans une directionoblique,
le spectre horizontalqui
illumine le corpsfluorescent;
mais on a, en outre, un spectre horizontalqui provient
de la lumière fluorescente etqui
en fait con-naître la
composition.
On reconnaît ainsi une faible fluorescence dansbeaucoup
de substances(papier,
verre, peau de lamain, etc.).
Emploi
de la lunzièreartificielle.
Dans cesexpériences,
ondoit se
servir,
autant quepossible,
de la lumière solaire.Cependant
toute lumière riche en rayons violets et ultra-violets fera naître la fluorescence : telle est la lumière
électrique,
celle de l’arc vol-taïque,
et aussi bien celle de l’étincelle de nos machines. On connaît les effets variés que l’on obtient avec les tubesde Geissler, lorsqu’on
les entoure de
liquides
fluorescents ouqu’on
lesfabrique
avec leverre d’urane. On peut se servir de ces tubes pour
analyser
la lu-mière
fluorescente,
enplaçant
vis-à-vis de la fente d’un spectro- scope lapartie
du tubequi
estoccupée
par le corpsfluorescent,
detelle sorte que la lumière fluorescente
pénètre
seule dansl’appareil.
Parmi les lumières
artificielles,
la flamme du sulfure de carbone brûlé par lebioxyde
d’azote excite la fluorescence de laquinine,
del’esculine,
du verred’urane,
etc.(Babo
et J.3Iïiller) .
Il en est demême du
soufre,
duphosphore
brûlant dansl’oxygène (Faraday, Böttger),
et, à un moindredegré,
de la flamme del’oxyde
de car-bone,
de l’alcool brûlant seul ou dans une mècheimprégnée
desulfate de cuivre ammoniacal. Avec
l’hydrogène,
le gazd’éclairage,
les
lampes,
lesbougies,
la fluorescence est de moins en moins mar-quée,
et elle ne se manifesteparfois
que si l’oninterpose
un verrede cobalt entre la source et le corps.
203 Les
flammes jauiies
ducoton-poudre,
de l’alcool salé sont presquetoujours
inactives.Ainsi les lumières les
plus
actives sont celles-là mêmesqui,
richesen rayons
ch imiques, pourraient
le mieux servir à laphotographie .
De là une
application
de la fluorescence.S’agit-il
de choisir desverres
jaunes
pour un atelier dephotographe ,
on éclairera uncorps fluorescent avec la lumière
qui
les traverse, et l’on choisira le verrequi
détruit leplus complétemeiit
la fluorescence.Spectre fluorescent. Lorsqu’on projette
sur la surface d’un corps fluorescentl’image
bien pure d’un spectre avec toutes sesraies,
on trouve que la fluorescence se manifestetoujours
vis-à-visde la raie I1 et au delà. Les limites
auxquelles
elle s’arrête de partet d’autre de la raie H varient d’un corps à l’autre.
Le
spath-fluor,
le bisulfanthrachinon ne commencent à être fluorescents que dans leviolet, près
de la raieG ;
la dissolution dechlorophylle,
le rouge denaphtaline,
l’acidethiomélanique (pro-
veinant de l’action de l’acide
sulfurique
surl’alcool)
ont une fluo--rescence
qui
s’étend sur tout le spectre. Aussi peut-on dire que tous les rayons du spectre peuvent exciter lafluorescence,
si l’on enexcepte les rayoxts rouges extrêmes situés en avant de la raie B. Du reste, si les corps fluorescents avaient le
pouvoir
d’abaisser la ré-frangibilité
depareils
rayons, ils les Lransformeraient en rayons invisibles.Sur certains corps, le spectre fluorescent est
continu;
ilprésente
sur une certaine étendue une lueur d’intensité constante
qui
s’af-faiblit
graduellement
vers les extrémités : c’est cequ’on
observeavec la solution de
laque
de morine(bois
deCuba),
le sulfate dequinine, l’esculine,
etc.Sur d’autres corps, le spectre
présente,
en certainesplaces,
desmaxima d’éclat que
séparent
des minimaplus
ou moins nettementaccusés. Tantôt il faut une attention soutenue pour les discerner
(solution
de suie dans le sulfure decarbone ;
d’autres fois la dif- férence entre les maxima et les minima estfrappante (chlorophylle, platinocyanures).
On ne peut rien dire de
général
sur lenombre,
laplace,
les dis-tances relatives des maxima. Leur nombre est très-variable : on en
trouve deux avec la teinture de gaïac et
l’orseille;
trois avec le _204
rouge de
naphtaline,
le verred’urane;
leplatinocyanure
debaryum
en donne quatre.; une solution de
suie, citiq;
une dissolution vieille dechlorophylle,
six; la solutionfraîche,
sept.Spectre d’absorption.
- Le spectred’absorption complète,
comme nous l’avons
dit,
le spectre fluorescent. Partoutoù,
dans le spectre étalé à la surface du corps, il y afluorescence,
on retrouvedans le spectre
émergent
l’indice d’uneabsorption correspondante.
C’est une
conséquence
de la loi de conservation des forces. Les ex-périences
de M.Hagenbach
confirment en toutpoint
cefait,
annoncédéjà
par M. Stokes. On peut même tirer del’apparence
du secondspectre des indications
précieuses
sur laplace qu’occupent
dans lepremier
les maxima de fluorescence. Il faudraitcependant
segarder
de croire que toute bande
d’absorption correspond
nécessairement à un maxima ou même à unphénomène
de fluorescence. On con-naît bien des
milieux,
le permanganate de potasse entre autres,qui
donnent de
pareilles
bandesd’absorption
sans être pour cela fluo-rescents ; et
même, parmi
les substancessensibles,
l’azotate d’uraneprésente
des raiesd’absorption qui
necorrespondent
à aucunmaxima de fluorescence. La teinture de
tournesol,
le carmin dis-sous dans une dissolution de soude exercent, en certaines
places
duspectre, une
absorption particulière,
distincte de cellequi provient
de la
fluorescence,
commesi,
dans ces corps, il y avaitplusieurs principes,
l’unqui jouirait
de lafluorescence,
les autresqui
exer-ceraient seulement une
absorption spéciale
sur la lumièrequi
lestraverse. Cette
supposition
est rendue très-vraisemblable par cetteobservation de M.
Ditte,
que l’étherprécipite
d’une dissolution delaque
de morine un corpsjaune qui
est seulactif, puisque
la dis-solution cesse d’être fluorescente
après
la formation duprécipité,
etle redevient si l’on redissout celui-ci.
Spectre de.fluorescence.
- La lumièreparticulière qu’émettent
les corps fluorescents n’est pas
homogène,
lors même que la lumière incidente leserait,
et ce n’est pas là une desparticularités
les moinscurieuses de la fluorescence. On peut
l’analyser
à l’aide d’un spec-troscope ; les spectres que l’on observe varient
beaucoup d’aspect
etd’étendue.
Le spectre le moins étendu
appartient
à une solution de chloro-205
phylle,
et surtout à la fluorescence vertequi
accompagne la fluo-rescence rouge de ce corps. Le
spath-fluor,
le bisulfanthrachinon ont, aucontraire,
des spectres de fluorescencetrès-longs.
L’inten-sité de la lumière varie
parfois,
d’une inanièrecontinue,
d’uneextrémité du spectre à
l’autre;
c’est cequ’on
observe avec lespath- fluor,
lalaque
demorine,
le rouge denaphtaline,
etc.D’autres corps donnent un spectre de fluorescence dans
lequel
on observe des maxima et des minima successifs de clarté. Ils sont
très-remarquables
dans lescomposés
d’urane. On y trouve une suc- cession delignes
ou bandeslumineuses, séparées
par des espacesobscurs,
et formant un certain nombre de groupes distinctsqui
varient d’un
composé
à l’autre.La
composition
dechaque
groupedépend
de la nature de l’acide(sulfate,
sulfatesdoubles) ;
laplace
du groupechange
av ec la na-ture des bases. Les
lignes
lumineuses dechaque
groupe sont à desdistances croissantes avec la
réfrangibilité.
Le rapport des diflé-rences de
longueur d’ondes, qui
caractérisent le milieu deslignes
lumineuses de
chaque
groupe, au carré de lalongueur
moyenne, semble sensiblement constant. Cescomposés,
éclairés par transpa-rence avec la lumière violette ou
ultra-violette,
donnent des bandesd’absorption qui
succèdent aux groupes, moinsréfrangibles,
desbandes
fluorescentes,
etqui
semblent lescontinuer (E. Becquerel).
M.
Hagenbach
nesignale
dans le spectred’absorption
que ladispari-
tion du violet et la
présence
de sept bandes noires necorrespondant
à aucun maxima de fluorescence. Il trouve lzuit maxima dans le spectre de
fluorescence;
il en a observé six avec lepétrole, cinq
avec le verre d’urane
(M.
E.Becquerel
ensignale six),
trois av ecla teinture de gaïac
(ils
sont peu distincts pour la fluoraniline et lafluorescine),
dieux avec la solution fraîche dechlorophylle,
letournesol,
l’orseille. Ils sont moins visibles dans les spectres du sulfate dequinine, l’esculine,
lafraxine,
la teinture de curcuma, le carmin.Dans la
plupart
des cas, iln’y
a aucune liaison apparente entre l’existence des maxima dans le spectre fluorescent et leurprésence
dans le spectre de fluorescence. C’est ainsi
qu’on
observe sept maxima dans le spectre fluorescent de lachlorophylle,
et deuxseulement dans le spectre de la lumière fluorescente. Le rouge de
naphtaline
a un spectre fluorescent continu et trois maxima très-206
distincts dans le second spectre. C’est le contraire pour l’azotate
d’urane,
lepétrole,
etc.,qui
n’ont de maxima que dans le spectre de fluorescence.On a cru
pouvoir expliquer
l’existence de ces maxima en suppo-sant que le corps fluorescent était un
mélange
deplusieurs
sub-stances douées chacune d’une fluorescence
spéciale (Pierre).
Cetteopinion pourrait
se soutenir avec vraisemblance pour certainscorps (solutions
de gaïac, decarmin, d’orseille,
detournesol) qui
renferment des
mélanges
de substances colorantesdiverses ;
maispourrait-on
l’étendre aux corps tels que l’azotated’urane,
l’an-thracène,
dont les cristaux sontfluorescents ,
et surlesquels
onobserve encore de tels maxima ?
M. Stokes a
posé
enprincipe
que laréfrangibilité
de la lumière fluorescente étaittoujours plus
faible que celle des rayons excita-teurs. Cette loi a été contestée par certains observateurs
(Pierre,
Lom-iliel) ;
elle sembleconfirmée,
dans tous les cas, par lesexpériences
de M.
Hagenbach
et de 1B1. E.Becquerel.
Ilscitent,
entre autres, lerouge de
naphtaline,
dont la fluorescence commence ayant la raieD,
et
qui,
éclairé par la lumière dusodium,
donne une fluorescencerougeàtre, qui
ne renferme aucun rayonplus réfrangible
que la flamme du sodium.Lorsque,
dans de telsessais,
onemploie
unbrûleur Bunsen renfermant une
perle
de chlorure desodium,
ilfaut éviter avec soin le
mélange
de la flamme du sodium avec la lumière bleue dubrûleur,
ou cellequ’envoie
l eplatine
incandes-cent
qui
supporte leseul ;
on introduirait ainsi dansl’expérience
desrayons excitateurs
plus réfrangibles
que la raieD,
et l’on verraitalors le spectre fluorescent s’étendre au delà de cette raie.
M. Stokes avait trouvé que la lumière fluorescente était
dépourvue
de toute trace de
polarisation,
lors même que la lumière incidente étaitpolarisée.
M. Grailich a trouvé que lesplatinocyanures, qui
sont fluorescents à l’état
solide,
émettent une lumièrequi
est par- tiellementpolarisée.
Si l’on se reporte aux
premières expériences
d’Herschel sur le sulfate dequinine,
on voit que la fluorescence se manifeste non-seulement à la
surface,
maisplus
ou moins loin dans l’intérieur de la masseliquide.
Ainsi la lumière fluorescente peut être émise par des couches intérieures des corps, et elle traverse les couches exté- rieures comme elle le ferait pour un milieu transparent. Si le corps207 fluorescent est
cristallisé, biréfringent,
la lumièrequi
vient de l’in-térieur doit
acquérir
les caractères depolarisation qu’un
tel corps donne à la lumièrequi
le traverse. Tel serait le cas desplatino-
cyanures étudiés par M. Grailich. Il a
trouvé,
en outre, que lespla- tinocyanures
debaryum
et de calcium sontplus
fluorescents per-pendiculaircment
à l’ axe que dans le sens del’axe;
dans les deux cas, la lueur est vert-émeraude. Lesplatinocyanures
doubles depotassium
et debaryum,
depotassium
et de calcium ont une fluo-rescence bleue
parallèlement
àl’axe,
et une autre,plus intense,
vert-émeraude dans le sens
perpendiculaire.
(A suivre,.)
GÉNÉRALISATION DU THÉORÈME DE GERGONNE ;
PAR M. A. LÉVISTAL.
Soit,
dans un milieuhomogène quelconque,
unsystème
d’ondescorrespondant
à unsystème
de rayons issusoriginairement
d’unmême
point
et de mêmeespèce.
Prenons pourpoint
dedépart
unede ces
ondes,
que nousdésignerons
parS,
et soientS, S’, S",...
lespositions occupées
successivement par l’ondequi
se propage dans le milieu sans se réfléchir ni se réfracter. Considérons un rayon du systèmequi
rencontre l’onde E aupoint 0,
les ondesS, S’, S«, ...
aux
points A, A’, A",....
D’après
la constructionindiquée,
t.I ,
p.247,
et fondée surle
principe
des ondesenveloppes,
les ondesS, S’, S",...
auxpoints A, A’, AIl...
sontrespectivement
tangentes aux nappes, de mêmenature que les rayons, de surfaces d’ondes
caractéristiques
du mi-lieu décrites du
point
0 comme centre etcorrespondant
à des temps différents,. Ces nappes étant des surfaces semblables et semblable-ment
placées
par rapport aupoint 0,
et lespoints A, A’, A«, ...
setrouvant sur une même
droite,
lesplans
tangents à ces nappes auxpoints A, A’, Ale,...,
et par suite aussi lesplans
tangents aux ondesS, S’, S", ....
en ces mêmespoints,
sontparallèles
entre eux; d’où laproposition
suivante :THÉORÈME I. -
Lorsqu’un systéme
de rayons issusoriginaire-
ment d’un Inême