Nouveau spectroscope

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Submitted on 1 Jan 1878

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M. Thollon

To cite this version:

M. Thollon. Nouveau spectroscope. J. Phys. Theor. Appl., 1878, 7 (1), pp.141-148.

�10.1051/jphystap:018780070014100�. �jpa-00237387�

I4I

NOUVEAU SPECTROSCOPE;

PAR M. THOLLON.

J’ai ^eu l’honneur de

présenter

récemment à l’Académie et à la Société de

Physique

^un

spectroscope

^construit

d’après

^un

système

tout nouveau. Cet

instrument, qui a

^été

expérimenté

^à

la Sorbonne,

à

l’lJcole

Normale et au

Collége

^de

^{France ,} possède

^{un certain}

nombre de

qualités qui

le recommandent à l’attention des

spécia-

listes : 1° il est à vision absolument

directe ;

^{20 il est d’une}

symé-

trie

parfaite,

^et

peut s’adapter

^{avec facilité aux lunettes astrono-}

miques ;

3" les

pri-smes, qui

^{seuls sont} mobiles dans

l’appareil,

^sont

mis en

jeu

par ^un

procédé rigoureusement géométrique,

^{de sorte}

qu’une

^{radiation venue} suivant l’axe du collimateur n’arrive dans l’axe de la lunette

qu’après

^{avoir traversé} deux fois tout le

système

^de

purismes

^au minimum de

déviation; 40 la

^{théorie sur}

laquelle

repose

sa construction

permet

de lui donner un

pouvoir dispersif

^consi-

dérable,

de modifier dans des limites très-étendues ^ce

pouvoir

^dans

le même

instrument ;

^bien

plus,

^elle

permet

de modifier même la

nature du

spectre qui,

^{dans un cas}

spécial,

devient normal parrap-

port

^à

l’indice ;

^{5° il se}

prête

^{enfin aux mesures}

spectrométriques

les

plus

^exactes. Avant de le

décrire,

^{il convient}

d’exposer rapide-

ment la théorie

qui

^{sert de base à tout le}

système

^et

qui permet

d’approprier

^{le nouveau}

spectroscope

^{aux diverses}

exigences

^{de la}

Science.

I. Théorie (lit

couple. - J’appelle couple

^un

systèm--

^{de deux}

prismes égaux ^ABC,

^A’B/C

(fig. 1)

^{faits de même}

^matière,

^{dont les}

arêtes

réfringentes

^sont

parallèles

^et

qui

^sont

toujours symétrique

par

rapport

^{à un}

plan parallèle

^{à ces} mêmes arêtes.

Quand

^le

couple,

^altlsl

^défini,

^est

traversé par

^un rayon

OR,

^d’une

réfrangibilité déterminée,

^{faisant avec le}

premier prisme

^lcs

angles

d’incidence et

d’émergence i,

e, ^et les

angles

intérieurs _r, p, ^avec le deuxième

prisme

^les

angles analogues i’, e’, r’, p’,

^il

jouit

des pro-

priétés

suivantes :

1°

L’angle A

que font ^entre elles les faces

AC,

^{A’ C et} que

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018780070014100

2° La déviation D

qu’éprouve

le rayon ^est

exprimée

par la relation

qui peut

^se mettre, ^{à cause} de la relation

(i),

^{sous la forme}

Ces deux

propriétés

^se démontrent par de

simples

considérations de Géométrie élémentaire.

3°

Quand

^un rayon d’une certaine

réfrangibilité

^traverse le pre- mier

prisme

^en faisant les

angles

d’incidence ^et

d’émergence i,

Cy

Fig. ^i.

on

peo t toujours

donner à 0394 ^une valeur telle que le ^même rayon,

en traversantle deuxième

prisme,

^{fasse ir- e}

et par

^{suite e’= i.}

Si ,

donc le rayon

qui

^{rencontre le}

premier prisme

^{sous une incidence}

déterminée i contient toutes les radiations

possibles,

^{en faisant}

varier A d’une manière

conuinue,

^{toutes les}

radiations,

^{en traver-}

sant le

couple,

feront successivement e = i’ et e’ ⁼ i.

4°

Si l’on attribue à A ^une valeur fixe et déterminée et

qu’on

fasse varier la

position

^du

couple

^{sur le}

trajet

^d’un rayon d’une certaine

réfrangibilité,

^il y ^a

toujours

deux incidences différentes

qui produisent

^{la même}

déviation, excepté quand

^{on a i = e’.}

Ces deux dernières

propriétés

^{sont des}

conséquences

^immédiates

du

principe

^{du retour il2verse.}

50 Pour ^une valeur déterminée de

0394,

si le rayon ^traverse le

I43

couple

^{en faisant z=}

^ez,

^{il est au} 171inimllm de déviation

relatif

^cczc

couple.

Ce minimum ^ne doit pas ^être confondu avec celui

qui

^cor-

respond

^{à i = e = 1’ =}

e’ du’on peut appeler

^{minimum absolu et}

qui

^est évidemment le minimum llzinil1lorum.

Cette dernière

proposition ^peut

^être considérée comme une con-

séquence

^{de la}

propriété

^{du n°}

^40.

^Elle

peut

^{aussi se démontrer} directement ^en différen-tiant

l’équation (2).

60 Si l’on

regarde

^{à travers un}

couple

la fente d’un

collimateur,

éclairée _par une lumière

monochromatique,

^la

largeur

^{de cette}

fente est vue sous le même

angle

que si ^on la

regarde

directement à travers le

collimateur, quand

le faisceau lumineux traverse le

couple

^{en faisant i = e’.}

En

effet,

soient MN la distance des deux bords de la

fente,

^{0 le}

centre

optique

^de

Fobjecdf

du collimateur et et

l’angle très-petit

que font

les rayons

N0 et MO. Si l’on

désigne par i, e, ^i’,

^e’les

angles

que fait le rayon NOL en traversant les deux

prismes,

^les

angles

que fait le rayon

MOL’pourront

^s’écrire

i201303B1,

^{e +}

03B1’,i201303B1’, ^e’+

^03B1".

Pour trouver les valeurs de x’ et

03B1",

^nous écrirons d’abord

en

développant

ou bien

par l’élimination de n

03B2

^{on trouve enfin}

En

opérant

^d’une

façon identique,

^{on trouvera}

pour

et, ^en

remplaçant ex’

par ^sa valeur

(équation 3),

on trouve dans le

premier

^{cas 03B1’ = 03B1 et dans le} deuxième u« ^{= 03B1.}

Dans tout ce

qui précède

^{on voit}

qu’il

^{existe une}

remarquable analogie

^de

propriétés

^{entre le}

couple

^{et le}

prisme ;

^l’un

peut

^donc

se substituer ^à l’autre dans la construction du

spectroscope.

Pour

compléter

la théorie

qui

vient d’être

exposée,

^{il reste à}

étudier Je

couple

^au

point

^{de vue de la}

dispersion.

Nous allons voir que ^{sous ce}

rapport

^il

possède

^des

propriétés importantes.

La relation

qui

lie la valeur de e à celle de i dans le

premier prisme (fig. i)

^{est la suivante:}

si,

considérant i comme une constante, ^on différentie cette expres- sion par

rapport

^{à 71, il viendra}

ce

quotient

différentiel est

l’expression générale

^{de la}

dispersion

élémentaire pour ^un seul

prisme.

^{Dans le cas du minimum de dé-}

viation,

^cette

équation

^devient

quand

^il

s’agit

^du

couple,

^{OIl obtient} pour ^{ce même}

quotient

^diffé-

rentiel

et, dans le ^cas du minimum de déviation

relatif

^au

cOlljJle,

L’équation (5) prend

^{des valeurs}

qu’il

^est intéressant de comparer dans trois cas

particuliers.

10 Si

l’angle A

^est

^nul, l’équation (5)

^devient

I45 2° Si l’on a i ⁼ e =i’ -

e’,

elle devient

3°

Enfin,

^{si l’on}

prend ^{i =e’=0,}

c’est-à-clire

quand

^la

première

incidence et la dernière

émergence

^sont

^normales,

^{il vient}

Cette dernière

expression

^{est fort}

remarquable ;

^{elle montre} que la

dispersion

élémentaire est constante dans toute l’étendue du

spectre qui

^{conserve alors une}

parfaite proportionnalité,

^{soit dans}

son

développement,

soit dans ^son intensité. Il est dans ^{ce cas} llo¡7nal _par rapport ^à l’indice.

II.

Spectroscope

^{il vision} directe.-Pour ne pas sortir des bornes dans

le’squelles

^{doit se renfermer cet}

^article, je

n’insisterai pas ^sur les nombreuses

applications qui peuvent

^être faites de la théorie

précédente; je

^{me bornerai à}

indiquer

^le

procédé

^au moyen

duquel

s’obtient la vision directe et celui

qui permet

^{de mettre}

en jeu

^les

prismes

^{ou les}

couples,

^en les maintenant d’une manière constante et

rigoureuse

^au minimum de déviation _pour

chaque

^radiation

observée.

Soit AA’

(fig. 2)

^{la droite sur}

laquelle

^{se trouvent les axes de la}

Iii;. ^’2.

lunette et du

collimateur,

^{dont les}

objectifs

^en

regard O,

^{0’ sont}

séparés

par ^un intervalle de

quelques

centimètres. Dans cet inter-

valle,

^deux

prismes

^à réflexion totale

abd, bde,

réunis par ^leur face

manière que la

ligne

AA’ perce normalement le milieu des faces

ab,

de. Tout rayon ^venu suivant AO se réfléchira totalement ^au

centre c du cube et sortira suivant la direction cl

perpendiculaire

à Ac.

Si,

par ^un moyen

quelconque,

^on

oblige

^{le même} rayon ^à

rentrer dans le cube par la face

be,

^en

_perçant

normalement le milieu de cette

face,

^{il est évident}

qu’il

^{reviendra au centre du}

cube où une nouvelle réflexion totale le ^renverra dans la lunette suivant AA’. L’observateur

qui,

^{à travers la}

^lunette, regarderait

^la

fente du

collimateur,

la verrait alors exactement à la même

place

que si le cube abde n’était pas

interposé.

Pour se rendre

compte

^{de la} manière dont s’eff’ectLae le retour du rayon,

projetons lajig. 2

^{sur un}

plan

vertical. Le

point

^c

(fig. 3)

Fig. ^3.

est à la fois le centre du cube et la trace de la

ligne

^{des axes. Le}

prisme

^{à réflexion}

totale p, disposé

^comme

l’indique

^la

figure,

^réflé-

chit deux fois le rayon cl ^en le faisant descendre d’un

étage

^{et le}

renvoie

parallèlement

^à lui-même. Un autre

prisme p’, symétrique des,

par ^un effet

inverse,

^{le fait remonter à son niveau}

primitif

^et

le, renvoie dans le cube suivant l’e. _{Le rayon}

parti

^{du centre revient}

au centre en

accolplissant

^un

trajet rectangulaire ;

^{avant comme}

après

^ces deux passages, il suit exactement la

ligne

^{des axes. Il}

est aisé de voir que

si, après

^sa

première

sortie du

cube,

^il

traverse au minimum de déviation un certain nombre de

prismes égaux

^{et de}

hauteur 2h,

_{que le}

prisme

^à réflexion conv enablement

disposé

le renvoie

parallèlement à lui-même,

^et _que ^{du côté}

opposé

se trouve un

système parfaitement symétrique

^{ce même} rayon ^tra-

versera deux foi s tout le

système

^de

prismes

^{en faisant}

partout

^des

angles

d’incidence et

d’émergence égaux

^entre eux,

puis

^{il conti-}

nuera son

trajet

suivant l’axe de la

lunette,

^{comme dans le cas}

pré-

cédent. Les bases du

rectangle

^{décrit seront} devenues des

lignes

brisées dont les diverses

parties

^seront

parallèles

^{deux à deux.}

I47 Un

simple

^{coup d’oeil}

jeté

^{sur la}

fig. ⁴

^me

dispensera

^d’une

longue description

^et

permettra

^{de se faire une} idée de la

disposition adoptée

dans l’instrument à huit

prismes,

que

j’ai

construit moi--

méme,

^aussi bien que de la manière dont ^{se meuvent} les

prismes ;

Fig. ^4.

AB, BC, CD, DE,

^{EF sont} des lames

métalliques;’ reliées

^{l’une à}

l’autre par des charnières dont les ^{axes sont}

parallèles

^{à la fente}

et aux arêtes

réfringentes ;

^{sur ces lames sont fixés les}

prismes.

La

partie

centrale CD est immobile entre la lunette et le colli-

mateur. Le levier AC est maintenu

parallèle

^{à BC} par le bras

Bb ;

^{l’une de ses} extrémités s’articule ^au

pivot

^{c, l’autre est}

pourvue d’une rainure dans

laquelle peut glisser

^le

pivot a,

et, comme 03B1 B =

Cc,

^les

angles

^{ABC et BCD sont}

toujours égaux ;

^à

droite,

^même

disposition.

^{Les deux}

systèmes

^{sont maintenus}

symé- triques,

par

rapport

^au

plan passant

par la fente ^et la

ligne

^{des axes,}

par deux bras

égaux .Ad,

^{F d. K est une coulisse}

qui

^{se meut lon-}

gitudinalement

^au moyen d’une vis de

rappel ^{V ;}

^elle

porte

^le

pivot

d

qui

^reste

toujours

^{dans le}

plan

^de

symétrie.

^{En tournant la vis}

dans ^{un sens ou} dans

l’autre,

^on

rapproche

^{ou l’on}

éloigne

^{les deux}

systèmes

mobiles don t les

angles

intérieurs ne

cessent j amais

^d’être

égaux

^{entre eux.}

Dans cet instrument le

système réfringent

^{est formé de}

quatre

couples deprismes

^de

^3oo, p, p’, p’’ p’’’,.... En suivant

^{la marche du}

premier couple,

^{il en sera de même pour tous les autres. Comme}

la

première

^{incidence est}

toujours ^normale,

^on

comprendra

^sans

peine

que, si le rayon ^est formé de lumière

blanche,

^en faisant varier d’une manière continue la

position

^des

prismes,

^toutes les radia- tions

qui

^le

composent émergeront

successivement du

premier

^cou-

ple

suivant la

normale ;

^et que toutes, par

conséquent,

arriveront ^suc- cessivement aussi dans la lunette suivant

l’axe, après

^{avoir traversé}

deux fois tout le

système

^{au minimum} de déviation. En

dirigeant

l’instrumentvers le

soleil,

il suffira donc de tourner la vis de

rappel

pour voir passer dans le

champ

^{de la lunette tout le} spectre ^solaire.

Le

spectre

que

j’obtiens

^{ainsi a environ}

^{im, 5}

^de

longueur;

on

peut

évaluer de 2500 à 3 000 le nombre des raies

qu’on y

^voit

nettement. Comme il _est, ^{en ce} _cas, normal par

rapport

^à

l’indice,

il

présente

dans le bleu et le violet une intensité extraordinaire.

J’ajouterai

que, pour le

parcourir

^{dans toute son}

^étendue,

^il

est à

peine

besoin de faire varier le

tirage

de la lunette.

Enfin,

^si

l’on détermine le nombre de tours et les fractions de tour que la vis a dû faire pour amener une raie sur une croisée de fils, la

posi-

tion de cette raie est déterminée avec une

précision qui,

^{dans cer-}

tains _cas, ^ne laisse rien à désirer.

PRODUCTION DE DIVERS HYDRATES, DANS LES SOLUTIONS SURSATURÉES

CONCENTRÉES,

SOUS L’INFLUENCE D’UNE ACTION

MÉCANIQUE;

PAR M. D. GERNEZ.

Les solutions aqueuses sursaturées d’un

grand

nombre de sels laissent

déposer spontanément, lorsque

la concentration atteint ^une certaine

limite,

des cristaux d’un sel moin s

hydraté

que le sel ^or- dinaire.

Si l’on ne pousse pas la concentration ^{tout à} fait assez loin pour observer ^ce

dépôt spontané,

^on obtient le

plus

^souvent des solutions

encore assez riches pour ^être

sursaturées,

^même _par

rapport

^{à ce} sel moins

hydraté,

^{et l’on s’en assure en} y introduisant ^une

parcelle

cristalline du

sel, qui

^se

développe

aussitôt seul et en

quantité

d’autant

plus

abondante que la concentration ^{a été}

poussée plus

loin.