L'effet Raman dans les gaz à la pression atmosphérique. II

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L’effet Raman dans les gaz à la pression atmosphérique.

II

J. Cabannes, A. Rousset

To cite this version:

L’EFFET RAMAN DANS LES GAZ A LA PRESSION

ATMOSPHÉRIQUE.

II Par J. _CABANNES,

Faculté des Sciences de Paris et A. ROUSSET,

Faculté des Sciences de Bordeaux.

3.

_Description

et

_{justification}

du

_montage

adopté

pour la mesure du facteur de

dépola-risation

_(fig.

_2).

- Pour _{une mesure} correcte du

facteur de

_{dépolarisation,}

le faisceau incident et le

Fig. 2.

rayon diffusé doivent être

_parfaitement

définis l’un par

rapport

à l’autre. Nous ne

_pouvions

donc

pas revenir aux

_montages

très lumineux utilisés avant nous pour l’étude des gaz, où la source de

lumière est

_{simplement placée}

tout contre le tube à gaz.

Nous avons

_projeté

la source dans le _{gaz diffusant} sans nous

limiter,

il est

vrai,

à

un

faisceau de

_petite

ouverture ; mais la correction de convergence

pouvait

être facilement évaluée.

Deux

_lampes

à _{vapeur de} mercure en

_quartz

_L,

et

_L2

sont

_placées,

tube

horizontal,

de

_part

et d’autre du

_récipient

R

_qui

contient le _{gaz diffusant.} La

longueur

utile du tube est limitée à 6 cm environ

par un

_{diaphragme placé}

contre la

_lampe.

Pour

assurer la stabilité de l’arc, nous l’avons refroidi

par un courant d’air

ascendant,

produit

par des ouvertures

_ménagées

haut et bas dans les boîtes en

carton d’amiante

_qui

renferment chacune des

lampes.

Le filet lumineux est

_projeté

en vraie

_grandeur

avec un condenseur à deux lentilles

_asphériques

dont le diamètre utile et la

distanre

focale font I3o mm.

Disposant

de

_{spectrographes}

très

lumineux,

nous avons _pu

_envisager

l’étude des gaz sous la

_pression

normale,

sans chercher à les

_comprimer,

ce

_qui

simplifiait l’expérience.

Mais il devenait alors néces-saire d’éliminer

_{complètement}

toute lumière

_parasite

par suite de la faible diffusion Raman et de la

petite dispersion

de nos

_{spectrographes.}

_{Nous y} sommes arrivés en étudiant les _{gaz dans} un

_récipient

de dimensions assez

_grandes

et de forme

appro-priée.

Mais il a _{fallu couper}

_aussi,

avec des filtres colorés

_interposés

sur le faisceau

_primaire,

le

_spectre

continu émis _par la

_lampe

dans la

_région

où l’on attend les raies Raman. Ce fond

continu,

diffusé

sans

_changement

de

_longueur

d’onde,

prend

en

effet une

_{importance plus}

_grande,

_par

_rapport

aux

raies Raman,

_lorsqu’on

_passe des

_liquides

aux _{gaz :}

le

_rapport

de la diffusion

_Rayleigh

à la diffusion Raman devient

_plusieurs

dizaines de fois

_plus

_grand.

Le

_récipient

est en fonte

_(fig.

3);

ses

_parois

ont i cm

d’épaisseur.

On lui a donné la forme d’un cylindre

assez

_plat

dont les

_base~,

distantes de 20 _cm, ont

~to

cm de diamètre. Ces

bases,

_placées

verticale-ment,

_portent

deux

re-gards

R en verre

₍₁₁

i cm

de diamètre

_utile)

_pour le passage du faisceau

pri-maire. Les

_regards

sont

appliqués

sur

_rodage

_par

intermédiaire de caout-chouc et serrés _par une

collerette de hronze au

moyen de six écrous. Les deux tubulures A et B

servent l’une de fond

noir,

_F~b. 3. l’autre de

_support

_pour le

regard

de verre _{par où}

sortira la lumière diffusée

₍₆

cm de

_diamètre).

Dans chacune de ces tubulures s’emboîte intérieurement un tube de carton

_qui

se termine au

_voisinage

immédiat du faisceau

_primaire;

_l’avantage

d’un tel

dispositif

a

_déjà

été

_précisé

autrefois _par l’un de

nous. On évite ainsi que le

_regard

de sortie et les autres

_pièces

_optiques

_que doit traverser le faisceau diffusé ne

_reçoivent

la lumière

_renvoyée

_{par des}

, surfaces directement

éclairées,

c’est-à-dire

par les condenseurs et les

_regards

R. Nous avons enfin

182

tapissé

intérieurement le

_récipient

et les tubes de carton avec du

_papier

velours noir. Avec de telles

précautions,

la trace des faisceaux

_primaires

dans le _gaz à étudier brillait sur un fond

_parfaitement

noir.

Ce

_récipient,

d’une

_capacité

de

_2Q

1 et

_pesant

environ

4o

kg,

était

_posé

sur un berceau de bois dur

qu’on pouvait déplacer

sans effort le

_long

de deux rails

_(fig.

₂₎

_{par l’intermédiaire} de roulements à billes. Le

_récipient

enlevé,

les

_réglages

devenaient

beaucoup

plus

faciles.

On

_{projette l’image}

des faisceaux

_primaires

sur

la fente du

_{spectrographe}

S avec une seule lentille

achromatique

d’ouverture assez

_grande

_(F

= _{20 cm,}

D = 7

cm)

pour couvrir la lentille collimatrice. Près de la

fente,

un

_polarisateur

_d’Ahrens,

à

_champ

normal

_(1),

monté dans une bonnette mobile à l’inté-rieur d’un cercle

divisé,

laisse passer soit la vibra-tion verticale d’intensité

I,

_{perpendiculaire}

au

_plan

de

diffusion,

soit la vibration horizontale

i,

parallèle

à l’axe des faisceaux

_primaires.

Avant la mise en

_place

du

_polariseur,

on

_voit,

sur

le

_plan

de la

fente,

l’image

des faisceaux

_primaires

entourée d’une auréole lumineuse

_qui

est

_l’image

de l’extrémité a du tube A. Il faut absolument éviter que la lumière

qui

vient former cette auréole

ne soit diffusée à l’intérieur du

_polariseur

et

_n’atteigne

ainsi la fente du

_{spectrographe.}

Aussi,

avons-nous

placé

le

_polariseur

assez

_près

de la fente _pour

_pouvoir

le faire

_précéder

d’un

_diaphragme

circulaire

_qui

arrête les _rayons venant du bord a.

Les

_réglages

doivent être faits avec soin. On commence _par orienter

verticalement,

avec un

Fig. 4.

niveau à bulle

_d’air,

l’arête du

_prisme

et la fente du

spectrographe.

On

_poursuit

l’ensemble des

_réglages

par la méthode du « chemin inverse de la lumière »

(fig.

4).

Une forte

_lampe

_électrique

à

_ampoule

dépolie

est installée en S à la

_place

où se forme le

spectre

de la fente F. On ohtient ainsi en 0

_(le

récipient

R

_ayant

été

_enlevé)

une brillante

_image

de

la fente F sur

_laquelle

on va concentrer la lumière des

_lampes

à _vapeur de mercure avec les conden-seurs

_CI

et

_C,.

Cela

fait,

il reste à orienter vertica-(1) Ce prisme de _spath avait été construit par Ch. Bouhet qui l’a aimablement mis à notre disposition. Nous tenons

à lui adresser nos meilleurs remerciements.

lement la section

_principale

du

_prisme

d’Ahrens. On observe la fente F à travers un

_{biréfringent}

de Wollaston W et l’on amène les deux

_images

dans le

prolongement

l’une de l’autre. On fait ensuite tourner le

_prisme

d’Ahrens de manière à éteindre

une des deux

_images.

Pour ne _{pas être}

_gêné

_par la

lumière

_qui

vient de l’autre

_image,

il est bon de l’éteindre avec un nicol

_{supplémentaire}

N. Les

réglages

faits,

on enlève les

_polariseurs

N et W et l’on remet en

_place

le

_récipient

R.

4. Réalisation de deux

_{spectrographes}

à

grande

luminosité. - La luminosité d’un

spectro-graphe

dépend

avant tout de l’ouverture

_numérique

de

_l’objectif

de chambre. Dès

_1928,

_Cojan

avait

réalisé,

pour Daure, d’assez

grandes

ouvertures,

variant de

_.F/4

à

_{Fj3, qui}

donnaient en

_quelques

heures le

_spectre

Raman d’un

liquide.

Mais,

en

_1933,

on

_envisageait

à

_Montpellier

l’étude de la lumière du ciel nocturne et celle de l’effet Raman dans les gaz à la

pression atmosphérique;

les ouvertures

précédentes

devenaient insuffisantes et il fallait mieux encore. L’un de nous fit alors construire deux nouveaux

_{spectrographes}

essentiellement caracté-risés par une ouverture

_supérieure

à

_{Fj ~ .}

Ces deux

appareils

ne diffèrent que par

_l’objectif

de chambre.

Sur le

_premier,

nous avons

_adapté

un

_objectif

américain ouvert à

_Fjo,Sg,

_{construit par}

_Rayton,

de la Bausch and Lomb

Co,

à Rochester

_{(N. Y.) ;}

sur le

second,

un

_objectif

_français,

ouvert à

_Ffo,70

construit par

Cojan,

de la Société

générale d’Optique

à Paris.

Pour avoir une

_dispersion

suffisante avec de telles

ouvertures

numériques,

nous

_disposions

de deux moyens : soit

augmenter

la

_dispersion

_angulaire,

c’est-à-dire le nombre des

_prismes,

soit

_augmenter

la distance focale de

_l’objectif

de

chambre,

c’est-à-dire toutes ses dimensions.

La seconde solution a

_l’avantage

de réduire la

courbure du

_{champ :}

si l’on double toutes les dimen-sions de

_{l’objectif,}

on double évidemment le rayon

de courbure en tous les

_points

de la surface focale. Nous avons été ainsi conduits à utiliser comme

système

dispersif

un seul _gros

_prisme

de 6oo en

flint très lourd dont voici les

_{caractéristiques :}

Le verre a été fondu par la maison

Parra-Mantois;

il est

_{remarquablement}

_homogène.

Les collimateurs n’ont rien

_{d’exceptionnel.}

Ils sont munis d’une lentille

_achromatique

_ayant

600 mm

grandeur

sur la fente du

_{spectrographe}

_l’image

d’une source à distance _finie, comme c’est le cas dans

l’effet Raman. En effet, l’ouverture de la lentille de

projection

doit alors atteindre

_F/?,f1,

ce

_qui

est difficile et coûteux; d’autre

_part,

dans le travail

actuel,

nous avons à

_polariser

le faisceau

qui

doit

pénétrer

dans le

_{spectrographe}

et cela est d’autant

plus

facile que le faisceau est moins ouvert. Si nous

avions à construire un nouveau

_{spectrographe,}

nous

augmenterions

encore la distance focale de la lentille collimatrice par

rapport

à celle de

_l’objectif

de chambre. Le seul inconvénient est une diminution

de la hauteur des raies

_spectrales,

_images

de la

fente,

mais ce n’est

_{qu’un petit}

inconvénient.

Nous arrivons maintenant à

_l’objectif

de

chambre;

c’est la

_pièce

fondamentale d’un

_appareil

à

_grande

luminosité,

la

_plus

difficile à concevoir et à

réaliser,

celle dont va

_dépendre

la

_qualité

des

_spectres.

Nous

exigions

un

_objectif

dont l’ouverture et les dimen-sions devaient être

_{exceptionnellement grandes :}

le diamètre de la

_pupille

d’entrée devait atteindre 110 m

et l’ouverture

_{dépasser F/i.}

Sans doute existait-il

_déjà

dans le commerce des

objectifs

d’ouverture aussi

_{grande :}

les

_objectifs

de

_microscope

et certains

_objectifs

_{photographiques}

utilisés pour la

photographie

instantanée et le

cinéma. Mais nous voulions des dimensions

_beaucoup

plus grandes

et il ne suffisait pas de

_reproduire

à une

plus grande

échelle un

_objectif

_{photographique}

préexistant,

on aurait

_augmenté

ainsi

toutes

les

aberrations et l’on n’aurait rien

_gagné.

Il faut

pouvoir

augmenter

les dimensions de

_l’image

sans

augmenter

le flou. Plus un

_objectif

est

_grand,

mieux il doit être

_corrigé;

et c’est toute la difficulté du

problème

nouveau.

A.

_Objectif

de Bausch et Lomb. -

_Rayton

avait

déjà

construit pour l’Observatoire du Mont-Wilson

un

objectif

ouvert à

_{F,l o, 6}

avec une focale F = 3 2 mm.

C’était une

_copie

d’un

_objectif

de

_microscope

à trois

lentilles,

grandi

et utilisé à l’envers. Ces lentilles sont

_précédées

d’un

_ménisque

_divergent

_{qui corrige}

l’aberration résiduelle venant de ce _que

_l’objet

n’est pas à distance finie comme dans le cas du

microscope.

Chacun connaît le rôle de cet

_objectif

dans l’histoire de l’astronomie : c’est avec lui

_qu’on

a mis en évidence

_{l’expansion}

de l’Univers. Notre

objectif

de

_Montpellier

a été construit sur le même

principe,

mais

_Rayton

lui a

donné,

à la demande de

l’un de nous, des dimensions encore

_plus

_grandes.

C’est un ensemble

_achromatique

de trois lentilles

(fig.

5)

ouvert à

_Fjo,5g,

avec une focale de 65 mm.

L’aberration

_sphérique

a été

_corrigée

_pour la radia-tion 1,

5460.

La courbe A

_(fig.

_{6) représente}

l’aber-ration résiduelle en fonction de la distance du rayon lumineux à l’axe de

_{l’objectif.}

On

voit,

sur

cette

_courbe,

un résidu d’aberration zonale

_qui

atteint 0,1 :¿ mm

_(soit

F/5~o);

c’est

_acceptable.

Mais,

dès

_{qu’on s’éloigne}

de cette raie

_spectrale,

on a une coma inadmissible. On la réduit suffisam-ment en

_diaphragmant

à

_F/o,6~.

Si l’on

_accepte

de

_{diaphragmer l’objectif}

de manière à réduire l’ouverture à

_{F / l , 1,}

il

devient excellent dans tout l’intervalle

_spectral

J,À

_4360-7680.

Fig. 5.

L’objectif

étant

_{achromatique,}

on

_peut

_penser

que la meilleure mise au

_point

se trouvera dans un

plan

perpendiculaire

à l’axe. Cette condition avait paru nécessaire à cause de la faible distance

(4

mm

environ) qui

sépare

la

_{plaque photographique}

de la

Fig. 6.

A, aberration _{sphérique longitudinale} pour ), 5460. B, coma _{pour ~ 7680 (angle du rayon} avec l’axe i-C, coma pour ), 4360 (angle du rayon avec l’axe 10 _{3~’ 50").}

lentille frontale.

Effectivement,

l’inclinaison à donner à la

_plaque

est très

_petite.

_{Malheureusement,}

un

objectif achromatique

de ce

_{type présente}

un _grave

inconvénient : la correction de l’aberration

sphé-rique,

réalisée _pour une

_couleur,

ne se conserve _pas dans une

_grande

étendue

_spectrale

_{parce que les}

verres nécessaires à l’achromatisme ont des courbes de

_dispersion

_trop

différentes.

Mais,

si l’on ne se

préoccupe

pas

d’achromatisme,

le choix de verres

184

sera conservée dans le

_spectre

la correction de l’aberration

_sphérique

_{calculée pour} une

_couleur,

ne

présente

plus

aucune difficulté.

B.

_{Objectif de}

la Société

_{générale d’Optique.}

-Les

_{qualités qu’on exige}

d’un

_objectif

de

spectro-graphe

ne sont _{pas celles}

_{qu’on exige}

des

_objectifs

photographiques

ordinaires. Dans les

_objectifs

photo-graphiques

achromatiques

à

_grande

ouverture, la variation

_chromatique

de l’aberration

_sphérique

Fig. 7.

est

_{généralement importante,}

comme nous venons

de le

_rappeler.

Or,

ici nous n’avons

_plus

à nous

préoccuper

d’achromatisme,

mais il est essentiel que

l’objectif,

corrigé

pour la radiation moyenne, reste

_corrigé

dans toute l’étendue du

_spectre

comme au centre de la

_plaque.

Fig. 8.

A, aberration _{sphérique longitudinale pour À 4861.}

B, » » » » i, 4340.

C, » » » » î, 65fi3.

Cojan

a donc construit un

_objectif

à trois lentilles

convergentes

L,,

L2,

L3

(fig.

7).

Les lentilles extrêmes sont

_simples;

la seconde est un doublet collé. La

entaille

_L4,

_plan

convexe, est sensiblement au

mini-mum

_{d’aberration,}

le

_{ménisque convergent L2 agit}

surtout _par sa courbure _{intérieure pour}

_surcorriger

l’ensemble

_L,L,;

la

_première

face de

_L3

a sensible-ment la courbure du

_{dioptre aplanétique}

et ne

modifie pas l’allure de la surcorrection

_{précédente;}

celle-ci est ensuite exactement

_compensée

_{par la}

sous-correction de la dernière face

_plane.

La

_figure

8

_reproduit

les courbes d’aberration

sphérique

pour les radiations ~~

4340-486 ~-6563.

Les courbes montrent la faible valeur de l’aberration résiduelle

_maximum,

_F/4ooo

_pour

_)~86i;

_F/8oo

environ

_{pour ~~}

434o-6563.

La

_dispersion

du

_{spectrographe}

à

_{objectif Cojan}

est _{donnée par le Tableau} II.

TABLEAU II.

La

_dispersion

du

_{spectrographe}

à

_objectif

_Rayton

est évidemment

_plus

faible,

_puisque

la distance focale de

_l’objectif

de chambre n’est

_plus

_que de 65 mm au lieu de 80 : le

_rapport

des

_dispersions

serait

_égal

au

_rapport

des distances focales si les

plaques

étaient

_{perpendiculaires}

à l’axe de

_{l’objectif.}

En

_réalité,

dans la

_Cojan,

la

_plaque

est inclinée sur

l’axe et,

lorsqu’on

passe du

spectrographe

de

_Rayton

à celui de

_Cojan,

le

_rapport

des

_dispersions

est

supérieur

à celui des focales. Le Tableau III donne la

_dispersion

du

_Rayton.

TABLEAU III.

Cependant,

si

_l’objectif

de

_Cojan

est mieux

_corrigé

et donne une

_{dispersion plus grande, l’objectif}

de

Rayton

est nettement le

_plus

lumineux. Avec le

premier,

nous

_séparons

les raies du fer à

_44~9*44~2

et

_5447-5455.

Avec le

second,

nous obtenons en une

_seconde,

sur

_{plaque Super-Fulgur,}

les

_principales

bandes Raman du benzène

_{liquide (fig. 9)}

et en o min

trois raies Raman de

l’hydrogène

sous la

_pression

atmosphérique (fig. 10).

Une _{heure suffît poar faire}

apparaître

les bandes Raman de l’azote et de

l’oxygène

dans l’air du laboratoire. Si nous versons

un _peu d’éther dans le

_récipient

_R,

la vapeur

qui

sature l’air du

_récipient

à la

_température

de 20° donne en une dizaine _d’heures les bandes

2g5o

Fig. 9. -

Spectre Raman du benzène obtenu en une seconde

avec _l’objectif américain.

5. Mesure des

_longueurs

d’onde. -- Le

prôcédé

de mesure le

_plus

correct eût été d’éclairer

_chaque

fois une

_partie

de la fente avec la lumière de l’arc au fer et de

_juxtaposer

ainsi sur

_chaque

cliché le

spectre

à étudier et le

_spectre

de

_comparaison.

Mais la distance focale de

_l’objectif

de chambre n’est que le

septième

de celle du

collimateur,

et nous avons besoin de toute la hauteur de la fente _pour obtenir des raies Raman relativement faciles à

pointer

au

_comparateur

et à

_enregistrer

au

micro-photomètre.

La hauteur totale de la fente donne

une raie de 2 mm.

D’ailleurs,

le but

_poursuivi

_{n’était pas} une mesure

précise

des

_fréquences.

Pour la

_plupart

des _gaz, cette mesure avait été _{faite par}

Rasetti;

pour les

autres, à cause de la faible

_dispersion

du

spectro-graphe,

nous ne

_pouvions

_{pas éviter} une incertitude de

_quelques

unités sur la détermination du nombre

d’ondes au centimètre. Dans ces

_conditions,

il était inutile de refaire

_chaque

fois le

_spectre

de l’arc

au fer.

L’arc au fer a donc servi à étalonner une fois

pour toutes le

spectrographe.

La courbe

_{d’étalonnage,}

du violet au _vert, a été construite à

_grande

échelle et nous _y avons

_placé

les deux raies faibles du

Fig. 10. -

Spectre Raman de _{l’hyârobéne} sous la _pression atmosphérique obtenu en dix minutes avec _l’objectif

américain.

mercure

_{)B1 ==}

_~109,0

et

_À2

=

~g6o,i3.

Ces raies se

retrouvent sur _presque tous les

_spectres

_que nous avons eu à

_dépouiller;

elles ne sont

_jamais

surexpo-sées, leur

_pointé

est facile et

_précis.

Si la distance de ces raies est la même dans le cliché à _{étudier que} sur la courbe

_{d’étalonnage,}

il

_n’y

a aucune difficulté à se servir de cette _{courbe pour}

mesurer les

_longueurs

d’onde des autres raies

_spectrales

du cliché.

_Sinon,

_{supposons par}

_exemple

_que la dis-tance k

_{(x2- Xl)}

des deux raies

_l

et

_)’2

sur le cliché

à étudier soit un _{peu différente de la distance X2-Xl}

de ces raies sur le cliché

d’étalonnage.

On pourra utiliser la courbe

_après

avoir _{divisé par k la distance} à la

_{raie )’1}

de toutes les _{raies que l’on} veut déter-miner. On a ainsi leurs

_longueurs

d’onde interna-tionales. On _{passe immédiatement} aux

_fréquences

dans le vide à l’aide de la table de

_Kayser.

Pour

_dépouiller

les

_spectres

_{Raman des gaz usuels} où les raies sont peu

nombreuses,

isolées et faciles à

pointer,

les mesures visuelles au

_comparateur

paraissent préférables

à

_{l’enregistrement}

_que donne-rait un

_{microphotomètre.}

Nous avons

_toujours

_pu

déterminer à i ou _{2 lu.}

_près,

sur un cliché

_donné,

la distance X-Xl d’une raie Raman à la raie

_ÀI.

186

la distance x~- xi n’a

jamais

varié que de

quelques

microns,

ce

_{qui justifie}

notre manière

_d’opérer.

Nous avons _{trouvé, par}

_exemple,

sur

_cinq

clichés

Ces variations sont

_probablement

dues à une

défor-mation de la

_gélatine

_pendant

les

_{manipulations}

photographiques.

En tout cas, on

_peut

_{penser que} l’erreur commise

sur la

_position

de la raie à déterminer est inférieure

à 2 ~..

Supposons

que cette raie inconnue soit à la distance

de la raie

_~.,,

dans une

_{région spectrale}

oiz

la

_{fréquence v}

étant évaluée en _{ondes par centimètre}

et x en microns

_(c’est

le cas de la raie Raman de l’ammoniac 3336

_cm~-1).

Une erreur

_{de 2 ,a}

sur la

position

de la raie dans le

_spectre

entraîne une erreur

de 2 à 3 unités sur la

_fréquence

évaluée en _{ondes par}

centimètre.

6. Mesure du facteur de

_{dépolarisation.}

-.

Suivant l’orientation du

_prisme

d’Ahrens

_{qui précède}

la

fente,

nous recevons dans le

_{spectrographe,}

soit la vibration verticale

_{perpendiculaire}

au

_plan

de

diffusion,

soit la vibration horizontale

_parallèle

à l’axe du faisceau incident. La

_plaque

sensible

reçoit

dans le

_premier

cas un éclairement

I,

dans le second

cas un éclairement i. Les

_temps

de _pose sont choisis dans

_chaque

cas de manière à donner un

_négatif

de densité

convenable;

soient 1 et T ces

_temps

de

pose.

Les deux

_spectres

sont

_pris

sur une même

_plaque

sensible de

format 4

1/2x6

cm2. Sur une

_plaque

de la même

_boite,

_qu’on

révélera et fixera avec la

précédente,

on fait une échelle

_{d’étalonnage}

dont les divers échelons sont obtenus avec un même

éclairement E et des

_temps

_{de pose croissant} de I2 à

48o

sec.

L’éclairement E vient d’une

_lampe

à incandescence convenablement affaiblie par écrans diffusants.

Le tableau ci-contre

_indique

_pour

_chaque

échelon

(de

I à

_VIII)

le

_temps

de _pose

_global

et la manière dont il a été obtenu.

Le cliché

_{d’étalonnage}

étant fait, on mesure la densité de

_chaque

échelon et l’on construit la courbe

d’étalonnage

à

_{= f(log8P),}

p

désignant l’exposant

de Schwarzschild déterminé

une _{fois pour} toutes. Il est

_égal

à

_o,875

dans le cas

des

_{plaques Super-Fulgur}

de la maison

Guilleminot,

que nous avons utilisées constamment au cours de ces recherches.

En

_réalité,

toutes les déterminations

_ayant

été

faites avec un

_{microphotomètre}

_{enregistreur,}

c’est

la déviation i~ du

_spot,

lue sur

_{l’enregistrement,}

qui joue

effectivement le rôle que nous venons

d’attribuer à la densité

0;

c’est la courbe h =

9

(log

011)

que nous construisons pour

l’étalonnage.

Soit enfin

_8l

le

_temps

_{de pose}

_qui

_donne,

sur le cliché

_{d’étalonnage,}

une densité

_égale

à celle de

l’image

I,

et _{par suite} même déviation du

micro-photomètre.

Soit de

_{même 0,}

le

_temps

de _pose

qui

donne une densité

_égale

il celle de

_l’image

i. On tire le

_rapport

cherché

des relations de Schwarzschild

et

d’où

La détermination du facteur de

_{dépolarisation}

d’une bande Raman n’est

_cependant

pas aussi

simple

parce que,

généralement,

la bande se détache

sur un

_spectre

continu dont l’intensité

_peut

être

grande;

la déviation h du

_spot

du

_{microphotomètre}

correspond

à la somme des intensités de la bande et du fond continu. Mais il est facile de mesurer

sur

l’enregistrement

la déviation

qu’aurait

donnée

le fond continu seul. On connaît

donc,

d’une

_part,

l’intensité totale

_{(R +}

F dans le

_spectre

I et r +

f

dans le

_spectre

_{i) ;}

d’autre

_part,

l’intensité du fond

_(F

et

_/).

On a, par

différence,

R et r.

Voici,

par

exemple,

la détermination du facteur de

_{dépolarisation}

de la bande 3336 cm-’ de

l’ammo-niac,

superposée

à un fond continu asse~: intense. Nous citons cette

détermination,

moins

_précise

_que la

_plupart

_{de celles que} nous avons eu à effectuer,

pour donner une idée des difficultés

qui peuvent

et dans

_l’image

₁₎

sur

_lequel

_apparaissent

les bandes Raman.

Cliché z 18 bis

_{(étalonnage).}

Cliché 118.

1B. Excitation par la raie du mercure ~, iG50.

B. Excitation par la raie du mercure ), _40~7.

Valeur moyenne

adoptée

Le nombre brut

_H

doit subir deux

_importantes

corrections : la correction de

_polarisation

_par

réfrac-tion à travers le

_prisme

du

_{spectrographe}

et la correction de _convergence.

io Détermination de la correction de

_polarisation

dans le

_prisme.

- Nous avons allumé à la fois _une

lampe

à incandescence en 0

_{(fig. 4) qui}

donne un

spectre

continu et une

_lampe

_{à vapeur} de mercure

_L,

dont les

radiations,

diffusées _{par le} verre

_opalin

de la lampe à

incandescence,

arrivent aussi dans le

spectrographe

et

_permettent

de

_repérer

les

_longueurs

d’onde dans le

_spectre

continu.

Pour _comparer les intensités dans les deux

spectres

V et H obtenus

successivement

_par rota-tion du

_prisme

A,

nous avons fait des _poses de 20,

40,

60, 8o sec avec la vibration verticale

_(transmise

avec l’intensité

_V)

et des _{poses de}

I ~,

30,

45,

60 sec avec la vibration horizontale

_(transmise

avec l’inten-sité

_H).

Nous avons utilisé comme

_plaque

sensible une

_{plaque «}

Micro

_panchro

» de la maison Lumière et nous avons mesuré les densités avec un

micro-photomètre

visuel de

_Fabry

et Buisson. Le coefficient de Schwarzschild étant connu, ces mesures donnent le

rapport §§

entre les intensités transmises.

j

Pour "’A

_453o

le

_rapport

_{variant peu de}

_part

et d’autre de cette

longueur

d’onde.

Ainsi,

recevant de la lumière

naturelle,

le

_prisme

réduit la vibration verticale

plus qu’il

ne réduit la vibration horizontale. Pour

_corriger

cet

_effet,

dans la mesure du facteur de

_{dépolarisation}

d’une raie

Raman,

il faudra

_multiplier

_par o,65 le nombres

brut

°

On aurait pu calculer a

priori

cette correction si l’on avait connu exactement les

_angles

d’incidence et de réfraction sur le

_prisme.

Supposons

le

_prisme

_réglé

au minimum de déviation

pour la radiation î.

Q681

1 (nI"

=

1,6g5).

On a

et

Ce nombre mesure la

_proportion

de la lumière, réfléchie sur la

_première

face du

_prisme

_lorsque

la vibration incidente est

_parallèle

à _{l’arête. La} propor-tion de lumière transmise par le

prisme

est donc

De même le nombre

188

Dans ce cas la

_proportion

de lumière _{transmise par} le

_prisme

est

D’où

2° Détermination de la correction de convergence.

-La faible ouverture du faisceau diffusé

_peut

être

négligée,

mais il est

_{indispensable}

de tenir

_compte

de la

_grande

ouverture des faisceaux

_primaires

et de la

_profondeur

du

_champ

éclairé. _{On n’est pas} exactement dans le cas d’une diffusion à _go° et le facteur de

_{dépolarisation}

doit subir une

_importante

correction

qu’il

est facile de déterminer _{par des}

expériences préalables.

Le

_récipient

étant

_rempli

de _gaz

_carbonique

_pur et

_{parfaitement privé}

de

_poussières,

nous avons

mesuré le facteur de

_{dépolarisation}

des raies diffu-sées sans

_changement

de

_longueur

d’onde :

i° dans les condition les

_plus

défavorables

(ouverture

utile du condenseur D =

IQ7

_mm;

profondeur

du

_champ

éclairé h =

76

mm);

20 avec ouverture

_réduite;

30 avec ouverture et

_profondeur

réduites.

Les valeurs successives du facteur de

dépolarisa-tion ont été trouvées

_égales

à

_0,1/~8,

0,102,

0,078.

On voit que la

_profondeur

du

_champ

_augmente

_{p de} la

_{quantité 0,108}

-

o,o-~8,

-

o,oz4.

Le terme

correc-tif -

0,02~

pouvait

être

calculé a

_priori.

Soient CO l’axe

_principal

du condenseur

_{qui projette}

une des

lampes

L dans le

_récipient

à _gaz;

C,

le

_point

nodal

image;

0,

le milieu de

_l’image

de l’arc au mercure. Soient D la distance

CO ; 2 X,

la dimension de

l’image comptée

suivant le rayon 0 x diffusée perpen-diculairement à OC. Soit enfin A un élément éclairé

sur

_{0 x,}

_{d’épaisseur}

dx,

défini _par

l’angle

ACO

= 0.

L’élément éclairé dx

donne,

dans la direction Ox,

la

_{dépolarisation}

p

désigne

la

_{dépolarisation}

à

_goD

du _rayon incident.

On

tire de cette formule

_{l’expression}

de la

dépolari-sation mesurée

Posons x = 38 mm; D = 135

mm ; p =

0,078.

Nous

obtenons

Nous pouvons écrire aussi

et considérer le facteur a. comme déterminé par

l’expérience

sur le _gaz

_carbonique.

Avec cette manière de voir

d’où le tableau de correction

Pour la correction

d’ouverture,

nous avons la formule

_théorique

avec

i-)

_désignant

_l’angle

d’ouverture du faisceau incident. Si nous calculons la correction à

_partir

de

_l’angle

mesuré sur le

_montage,

nous la trouvons

_beaucoup

plus

grande

que la valeur 0,102 -

o,148

= -

o,o46

donnée par notre

_expérience

sur le _gaz

_carbonique.

Nous avons donc

_préféré

calculera à

_partir

du terme correctif

2013o,o/i6,

ce

_qui

nous a donné

_{W ==0,045,}

puis

utiliser la formule

_{précédentes}

avec cette valeur de T. Le tableau de correction est ainsi

Enfin,

la correction totale

_{(convergence +}

profon-deur)

est donnée _par le tableau

Le résultat

_{brut [}

= 0,3o _sur la raie 3336 cm-1 de

l’ammoniac devient donc :

après

correction de réfraction

après

correction de convergence

Valeur

_adoptée

;

= 0, 125 1