HAL Id: jpa-00242624
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Submitted on 1 Jan 1913
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colorés. Spectrosensitométrie
Jules Baillaud
To cite this version:
Jules Baillaud. Spectrophotomètre photographique. Études des écrans colorés. Spectrosensitométrie.
Radium (Paris), 1913, 10 (12), pp.402-406. �10.1051/radium:019130010012040201�. �jpa-00242624�
du faisceau de rayons moléculaires. Pour avoir
beaucoup de lumière, il N a avantage à employer un
condenseur symétrique formé de quatre lentilles
comme l’indique la figure. Les lentilles centrales sont
des lentilles biconvexes d’aberration sphérique minima
pour un faisceau parallèle à l’axe tombant sur leur
face la plus hombée. Les lentilles extérieures sont des
ménisques aplanétiques, c’est-à-dire, tels que le centre de courbure de la face concave soit l’un des
points aplaitéticlues de la sphère à laquelle appartient
la face convexe. Le point objet (centre de la fente F)
est placé au point d’aberration négative maxima pour le ménisque frontal. Cette aberration négative cor-
’rige, au moins partiellement, le résidu positif
d’aberration sphérique fourni par la lentille bicon-
vexe. Un tel ensemble, facile à établir pour un prix I1lodique, donne d’un objet une image égale à peu près dénuée d’aberration sphérique, à la condition qu’on emploie de la lumière monochron1aliquc, et
duc l’objet, d’assez petites dimensions, soit placé au voisinage cie l’axe.
Lorsqu’on chauffe vers 1100 le sodium pur contenu à la partie inférieure du tube B, on ne tarde pas à voir apparaître un faisceau lumineux occupant la
position qu’indique la figure ; ce faisceau est peu intense, mais il se détache avec une grande netteté au
milieu de l’obscurité générale qui règne dans le petit ballon. En même temps, la tache nettement délimitéc qui marque l’arrivée du faisceau persiste
sans modificatiuns appréciables, pendant un certain
temps., une heure par exemple; au bout de ce temps,
la vapeur commence à remplir peu à peu le ballon,
ce que l’on constate par une luminescence générale,
moins intense que le faisceau principal, ainsi que par la diffu£ion de la tache d’arrivée, en 1. Le gaz cesse d’avoir une seule dimension.
Si, au lieu d’illuminer tout le faisceau des résona- teurs moléculaires, on en éclaire seulement une
tranche horizontale étroite (il suffit de limiter à
quelques millimètres la hauteur de la fente F), le
faisceau S’illumine seulement dans cette tranche et la luminosil é paraît, ii première vue, aussi nettement
délimitée que ses faces supérieures et inférieures que
sur ses faces lattérales. C’est là un point importante
en ce qu’il démontre que les résonateurs moléculaires, évidemment identiques aux centres d’émission de la lumière, ne parcourent qu’un chemin extrêmement court en continuant a vibrer, après leur sortie du faisceau lumineux excitateur. Ce résultat est complè-
tement en accord avec la valeur indiquée par Drude 1
comme probable pour le coefficient d’amortissement des centres d’émission.
Il résulte aussi de cette-expérience que la résonance
secondaire produite dans la vapeur de sodium très peu dense autour du faisceau excitateur primaire est
entièrement due à l’action sur la vapeur de la lumière émise par la rébonance primaire, et non à
la persistance des vibrations lumineuses de résona- teurs sortis, par l’effet de l’agitation thermique, des
limites géol11étriques du faisceau lumineux excitateur.
Le condenseur qui m’a été précieux pour ces expé
riences a été construit grâce à une partie de la sub- vention que l’Académie a bien voulu m’accorder en
1912 sur le fonds Bona parte 2.
[Reçu le 20 décembre 1913.
Spectrophotomètre photographique.
Études des écrans colorés.
Spectrosensitométrie.
Par Jules BAILLAUD [Observatoire de Paris].
Les écrans colorés jouent maintenait, comme filtres de radiations, un très grand rôle, aussi bien dans les recherches scientifiques que dans la pratique
industriellc. Il y a donc un réel intérêt à pouvoir
déterminer rapidement leurs courbes d’absorption spectrale, c’est-à-dire fixer les positions et les formes de leurs bandes d’absorption, et autant due possible
leurs intensités. Si l’on disposait d’une source lumi-
neuse, d’une plaque photographique et d’un spectro- graphe tels que le spectre de la source photographie
sur la plaque présente le mème noircissement pour
toutes les radiations, la rcdlerche des Landes d’ab-
sorption d’un écran serait très simple, il suffirait
d’interposer l’écran entre la source et le spectro- graphe, et d’examiner sur la photographie pour quelles radiations le noircissement s’est affaibli. Mal- heureusement, les plaques photographiques même
les mieux panchromatiques n’ont pas une sensibilité
1. DRUDE. Lehrb. d. Optik, p. 524. Traduct. M. Born. 2, 541.
2. Voir au sujet de ces condenscurs : L. DUNOYER. Sur les aherratiuns de sphéricité dans les objectifs, Io2c2°ncrl de lhys.
3(1915)468.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:019130010012040201
constante pour toutes les radiations, et la distribution de l’énergie dans les spectres des sources connues n’est pas non plus uniforme ; les bandes produites
par l’écran se mêlent donc a celles causées par l’irré-
gularité de l’actinisme relatif de la plaque et de la
source, et leur détermination manque de précision.
Avec le spectrophotomètre décrit ci-dessous, ces difficultés disparuisscnt ; la courbe d’absorption est
tracée par l’appareil lui-même, et d’une manière
non pas seulement qualitative, mais même quantita-
tlll’ : on peut ol)tenir sans mesures Lall dixième près
les coefficients d’absorption de la lnatière colorante
pour les diverses radiations.
Ce spectrophotomètre a été conçu:’pour permettre
l’application f acile de ce principe qui devrait guider
autant que possible toutes les recherches de photo-
inétrie photographique : c’est que, pour pouvoir con-
clure que deux éclairements sont égaux, il faut qu’ils
donnent avec des durées de poses égales le lnême
noircissement sur des pla11les identiques et déve- loppées de la même maniere1.
Pour assurer l’identité des plaques et du dévelop- pelnent, on intercale les unes dans les autres sur la même plaque les plages qui recevront les deux éclai-
rements. Pour éviter les tâtonnements trop longs qui
seraient nécessaires pour réaliser l’égalité de deux éclairements, on utilise un des flux lumineux a pro- duire sur différentes plages de la plaque une série
d’éclairements présentant entre eux un rapport connu.
Les plages ainsi inlpressionnées, toutes pendant le
même tenlps, forment une échelle de teintes. Entre les plages de l’échelle de teintes sont intercalées celles imprcssionnées par le deuxième flux lumi- neux, toujours avec la même durée de pose. Le noircissement des plages de cette deuxième série
est intermédiaire entre ceux des deux plages suc-
cessives de l’échelle de teintes; une interpolation immédiate entre les noircissements permet de cal- culer quelle valeur il aurait fallu donner au flux variable pour qu’il produise le même noircisse-
ment, et par suite le même éclairement que l’autre flux. J’ai eu l’honneur de décrire au
Congrès de Photographie de llruxellcs de 1910 un
châssis particulièrement disposé pour l’application de
cette méthode 1.
La spectrophotométrie peut se faire d’après le,
1. Cette règle est comme en Allemagne sous lc nom de régle
d Hartmann. )1. Hartmann l’a formulée dans l’article où il décrit son microphotomètre (Zeit. für Inst., 1899, M. Bonasse paraît être le premier qui l’ait imposée aux recherches de plio-
tométrie photographique ;atu. de la Fac. des Sc. de Toulouse) 1895). M. Canlichel et JLCotton, indépendamment l’un (le l’anfru,
dans des communications au contres de Montauban de l’a. F.
A. S. 1902) ont fondé sur elles un procédé de photométric pratique tandis que leurs devanciers n’avaient fait qu’énoncer
la règle. Le principe du spectrophotomètre décrit ici se retrouve dans l’article de M. Cotton. Notre appareil a été combiné dans le cours d’une étude sur les écrans colorés entreprise en colla-
boration avec M. (;. Déllletresco.
mêmes principes. On imprimera, en produisant avec
une source étalon des éclairements variables et con- nus do la fente, une série de spectres qui jouera le
rôle d’échelle de teintes. Entre les spectres de cette
série on intercalera des spectres impressionnés avec la
source étudiée, mais cette fois tous avec le même
éclairement de la fente. On est alors pour chaque
radiation dans les conditions mêmes de la méthode
précédente. Notre appareil e;t disposé pour l’impres-
sion simultanée de tous les spectres de chacune des deux séries, ce qui simplifie beaucoup l’expé-
rience.
La lumière de la source étudiée éclaire uniformé- nient un écran diffusant translucide AH placé à quelque distance en avant de la fente F d’un spectro- graphe. Sur la figure, dont le plan passe par la fente et le centre optique de l’objectif du collimateur, le plan de l’écran est rabattu autour de sa trace AB.
Contre cet écran est placé soit un diaphragme percé
d’une ouverture angulaire CAD, dont la bissectricc
est parallèle à la fente, soit un diaphragme rectan- gulaire. L’objectif 0 du collimateur est diaphragmé
en rectangle. Grâce à ce sy stème éclairant, les flux de lumière qui convergent sur les divers points d’une image F" de la fente sur la plaque photographique
varient d’une façon continue d’une extrémité de l’image à l’autre lorsqu’on emploie le diaphragme, triangulaire, et sont constants lorsqu’on emploie le diaphraglne rectangulaire. Les rayons lumineux qui
les forment sont en effct compris dans des pyramides
ayant pour sommets les différents points de la l’cnhe
Fig. 1.
el pour base le diaphragme rectangulaire de l’ohjeetii
du collimateur . Les secondes nappes de ces pyra- mides coupent l’écran éclairant suiBant des rcc-
tangles egauB M, B, P, Q qui découpent eux-mêmes
dans la partie lumineuse de l’écran des surfaces variables suivant la nature du diaphragme et la posi-
tion du sommet sur la fente. Si l’écran est prfaitc-
ment dill’usant, et s’il est éclairé uniformément, les
flux lumineux sont proportionnels à ces surfaces. Si
ces surfaces sont des triangles, la variation d’éclaire- ment se fait en progression arithmétique: si ce sont
des rectangles, l’éclairement est uniforme.
Un dispositif simple permet d’amener pendant la
1. Bul. de Ici Soc. française de Photogr.. 1912. 105.
pose, presque au contact de la plaque, une grille dont
les pleins sont égaux aux vides. Le spectre est ainsi décomposé en spectres élémentaires séparés par des bandes non impressionnées. La plaque photographique peut être déplacée dans son plan d’une quantité exac-
tement égale à la demi-distance de deux barres de la
grille, ce qui permet d’impressionner une deuxième
série de spectres intercalés dans les premiers. La première série de spectres est impressionnée avec un
écran éclairant triangulaire; tous ses spectres reçoi-
vent des éclairements différents, elle forme une échelle de teintes. La deuxième série est impres-
sionnée avec un écran rectangulaire, tous ses spectres reçoivent le même éclairement.
Impressionnons avec la même source lumineuse
les spectres des deux séries. Si les surfaces des écrans
Fig. 5. - Vert acide.
Les abuses des courbes pointillées [courbes d’égal noircissement) sont grossièrement proportionnelles aux coefficients d absorption.
ont été convenablement choisies, il y aura deux spec-
tres successifs de la première série formés par des
plages éclairantes de l’écran dont les aires encadre- ront celles des plages qui ont formé la deuxième
série. Le spectre de la deuxième série intercalé entre
eux aura, pour toutes les radiations, des noircisse-
ments encadrés par les leurs, et présentant avec eux
des rapports constants. Cela aura lieu parce que, pour toutes les radiations, les intensités des flux lu- mineux sont une même fonction des aires des plages
éclairantes 1. On peut calculer sans peine la surface
1. La lumierc diffusée par 1 écran est bien fondioll, aussi, de
la direction de la dinusion. mais cette direction e;t très sensi-
de 1 écran rectangulaire qui éclaire chacun des spec-
tres de la deuxième série. En répétant l’expériencu précédente avec des écrans rectangulaires dinérents,
on obtient le rapport des surfaces des plages de l’écran triangulaire qui forment les spectres successifs de l’échelle de teintes, on gradue ainsi le photomètre (voir, pour plus de détails, mon article sur cet appa-
reil aux Annales de l’Observatoire de Paris, Mé-
Jnoires, vol. XXX).
Proposons-nous maintenant d’étudier un écran co-
loré. Nous imprimerons l’échelle de teintes avec une source étalon, quelconque d’ailleurs ; la série inter- calée avec la mème source, mais en interposant de-
Yant elle l’écran à étudier. Les rapports pnur les diverses radiations des flux lumineux, qui forment
deux spectres juxtaposés de l’une et de 1 autre série,
ne dépendent plus seulement du rap- port des surfaces éclairantes, mais aussi de la composition spectrale
des sources. Il n’y aura plus de
spectre qui, sur toute sa longueur,
ait des noircissements compris entre
ceux des deux speclres cle lauirc sériequi l’encadrent. Un spectre donné
aura, dans une certaine région, un
noircissement plus grand que ceux des spectres juxtaposés ; un peu plus loin, il aura un noircissement plus faible ; on jugera avec une très grande facilité de la radiation pour
laquelle se produit ce renversement
des noircissements. Pour cette radia- tion particulière, les spectres voisins
ont le méme noircissement. La courbe joignant tout le long du sec-
trogramme photométrique tous ces points d’égal noircissement est une
représentation ndèle de la courbe
d’absorption de l’écran coloré.
Un spectrogramme photométrique
de ce genre ne donne pas seulement des renseignements qualitatifs, mais
aussi des renseignements quantita-
tif’s. Supposons que, pour une radiation ),1’ ce soit
le spectre a, de l’échelle de teinte dont le noircisse- ment soit égal à celui des spectres de l’autre série, et que pour une radiation k2, ce soit le spectre az. Sup-
posons, d’autre part, que la graduation du spectro- photomètre ait indiclné que la surface éclairant le
spectre a1 soit k fois plus grande que celle qui éclaire
le spectre a2, on en conclura que l’écran absorbant absorbe k fois plus la radiation a, que la radiation a2.
Le problème de l’étude d’un écran absorbant est donc complètement résolu par cet appareil. J’insiste
bornent la màme pour les regions de l’écran qui foriiieiit lcs deux spectres élémentaires juxtaposés qu’on a it comparer.
encore sur ce point t que les règles les plus rigou-
reuses de la photométrie photographique sont res- pectées, et que la nature de la plaque photographique
ou de la source lumineuse est indifférente. Naturelle-
ment il y aura intérêt u se servir de la plaque la
mieux panchromatique possible, mais ce ne sera que pour obtenir la courbe d’absorption entière en une
seule fois. Quant à la source lumineuse, il est bon
qu’elle soit très intense, car les écrans diffusants font
perdre beaucoup de lumière. La lumière du soleil ou
celle des nuées convient parfaitement.
Pour construire le spectrophotomètre dont je me
sers, j’ai modifie le spectrographe industriel bien
connu de Talielat-Callzlcls à réseau moulé déjà dispose
pour donner des spectres très larges. Le grossissement
du système optique est tel qu’une image de la fente
a 5 cm de haut. Les écrans éclairants sont des glaces dépolies taillées dans le même plateau, et dépolies
avec le même élneri; des caches de papier noir leur
donnent les formes convenables ; les surfaces dépolies
sont protégées par des lames de verre transparentes.
Ces écrans se logent dans un cadre mobile, pour les
réglages, dans deux directions rectangulaires.
La grille est formée par des lamelles d’acier de 1 mm de large tendues 1t 1 mm l’une de l’autre sur
un cadre métallique i. Elle comprend 15 pleins et
15 vides. Son support peut recevoir de l’extérieur un
mouvement de translation dans le sens de la lumière
qui permet de l’amener, une fois le châssis ouvert,
tout contre la couche sensible.
Le châssis bute contre une vis qui a un pas de 1 mm. Un tour de cette vis le déplace donc dans sa glissière, juste de la distance nécessaire pour cacher derrière les barres de la grille la série de plages qui a
reçu l’impression lumineuse, et démasquer la seconde.
L’écran à étudier se loge contre la fente.
Avec les plaques V’ratten panchromatiques, une
ouverture de fente de 0 mm 5 et des écrans diffusants
dépolis sur une seule face, il faut des poses de 2 ou 3 secondes à la lumière du soleil et de quelques
minutes à la lumière des nuées pour obtenir chacune des séries d’un spectrogramme photométrique. Si
l’on veut des résultats quantitatifs il vau mieux se
servir de la lumière du soleil qui est plus constante.
Le rapport des surfaces éclairantes des écrans reclan-
gulaire et triangulaire ne peut pas être dans mon
appareil de plus de 50. Il faut modifier la concentra-
tiou de la solution pour que son coefficient d’absorption
ne dépasse pas ce nombre. Si loti n’était pas maitre de la concenlratioll de la solution, par exemple si 1 on
avait à étudier un écran solide, on ferait varier le flux lumineux éclairant en utilisant la lumière du soleil,
a l’aide d’un dispositif analogue au sensitomètre il tubes de l’a;lor. L’écran éclairant, au lieu de recevoir 1. Ces lamelles sont vendues pour la fabrication des brosser et des halais métalliques.
directement la lumière, la recevrait par l’intermédiaire d’une glace diffusante translucide dont on pourrait
faire varier la surface utile en plaçant contre elle des
feuilles métalliques perforées de trous nombreux et
très rapprochés. Le nombre de trous, ou leur grosseur, déterminerait la quantité de lumière transmise par
cette première glace surl’écran éclairant. Le temps de
pose serait environ 50 fois plus grand. .
Notre spectrophotomètre peut être très facilement
employé pour tracer la courbe de sensibilité chroma-
tique d’une plaque photographique, ou, pour mieux dire, la courbe représentant pour les différentes radia- tions du spectre l’actinisme relatif de la plaque et de
la source lumineuse. Le tracé de cette courbe se fait ordinairement en juxtaposant sur la plaque une série
de spectres de la source tels que l’insolation 1 ait varié de l’un à l’autre d’après une loi connue, et en reliant les points qui sont au seuil de l’impression photogra- phique..
Mais l’estinlation du seuil de l’impression photo- graphique (Schwellenwerth) est peu précise et très subjective. Avec notre spectrophotomètre on la rem- place par la détermination de l’insolation qui, pour chaque radiation, donne à la plaque un noircissement déterminé. On ilnprimera une des séries de spectres
d’un spectrogramme photométrique en l’illuminant
avec un écran éclairant triangulaire. Puis on impres-
sionnera la série intercalée en donnant à toutes les bandes sur toute leur longueur le même éclairement à l’aide de la lumière non dispersée de la source éta-
lon. J’appellerai spectrogramme sensitométrique un spectrogramme photolnétrique de cette sorte où l’une des séries de spectres est imbriquée dans une série
de bandes qui ont toutes et sur toute leur longueur le
même noircissement. La courbe représentant l’acti-
nisme relatif de la plaque et de la source lumineuse
sera celle joignant les points d’égal noircissement dans les deux systènlcs de bandes.
L’organe à ajouter au spectrophotomètre est très simple; c’est une glace en verre noir dont les diiiien- sions débordent largement sur celles du spectro-
gramme. Crtte glace fait un angle de .45° avec le plan
axial de l’appareil; une coulisse permet de l’amener
lorsqu’on veut s’en servir contre l’objectif de la cham- bre entre l’objectif et la plaque. La paroi latérale de la
chambre vers laquelle la glace est tournée est percée
d’une fenêtre de la dimensions de la glace et par la-
l. appela’ insolation la grandeur lUI lJui provoque la modi- fication que subit la couche ·ul·iblc, ce que )1. SchBvarz-child
appella noircisement latent. I,c mot noircissement latent peut produire quelque confusion avec le noircissement; or, ces deux
grandeurs sont de nature.;; physiques toutes différentes: le noircis- sement t’.;;1 une densité tands que l’Insolation est une quantité
de lumière.
L’expression Il est souvent appelée quantité de lumière
Lachtmenge). Les auteurs anglais l’appellent exposui’e; cer- tains auteurs français lui donnent le nom de lumination.
