Indices de réfraction de l'eau en surfusion

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Submitted on 1 Jan 1881

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Indices de réfraction de l’eau en surfusion

B.-C. Damien

To cite this version:

B.-C. Damien. Indices de réfraction de l’eau en surfusion. J. Phys. Theor. Appl., 1881, 10 (1),

pp.198-202. �10.1051/jphystap:0188100100019801�. �jpa-00237767�

198

, permet

^{d’isoler une}

petite région

des dieux.

spectres

^corres-

pondant

^{aux couleurs à} comparer

(1).

Si le

diaphragme

^{est mobile sur une}

graduation, chaque position

pourra définir une

longueur

d’onde moyenne, ^à l’aide d’une com-

paraison préliminaire

^{faite avec} les raies de la lumière du Soleil.

(A suivre.)

INDICES DE RÉFRACTION DE L’EAU EN SURFUSION;

PAR M. B.-C. DAMIEN.

Les indices de réfraction de l’eau au-dessous de 0° n’ont

jamais

été déterminés. La seule

expérience

que

je

^{connaisse sur ce}

sujet

est celle

d’Arago (2), qui,

par la méthode

ordinaire,

^{a vu «} que, dans le passage de -

1°,

³ à + 1 °, 2, la réfraction de l’eau ne varie pas ^assez sensiblement pour

qu’avec

^un

prisme

^{de 30° on}

aperçoive

un

déplacement

sensible dans

l’image

^{» .}

Après quelques

^essais

infructueux, Arago

^fait

comprendre

^l’im-

portance

^d’une

pareille

^{mesure et} propose ^le programme ^{suivan t :}

«

Mesurer,

^avec la lunette du théodolite ou du cercle

répétiteur,

la réfraction de

l’eau,

^en

prenant

pour

point

de mire l’une des bandes de Fraunhofer ou l’une des solutions de continuité pro- duites dans le

spectre

^à l’aide du verre bleu de cobalt.

»

Faire,

^{s’il est}

possible,

^{ces mêmes} observations ^sur l’eau

qui

res te

liquide

au-dessous de o°, ^et voir si la loi des réfractions

éprouve

^un

changement brusque,

^{soit à}

4",

^{soit à 0°.}

o

Répéter

^{les mêmes}

expériences

par voie d’interférences ^et

soumettre les résultats à la même discussion. »

Ce programme ^{a été}

rempli

^en

partie

par M.

Jamin, qui,

par la

(1) Les réfractions du prisme ^{à vision directe} polarisent ^d’une manière sensible la lumière transmise; si donc la source à étudier était polarisée, il faudrait déter- miner la direction du plan ^de polarisation ^{et tenir} compte ^{de cette} orientation par rapport ^au plan de reft’action. Une expérience photométrique préliminaire ^donnerait

pour chaque couleur le coefficient relatif d’auai bassement correspondant ^{aux deux}

cas où la lumière est polarisée ^{dans le} plan de refraction et dans le plan perpendi- culaire ; pour les azimuts intermédiaires, l’intensité se calculerait aisément.

(2) ^OEuvre,r complètes, ^{t. X,} p. 3oG et 377.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:0188100100019801

199

méthode si délicate du réfractomètre

interférentiel,

^{a montré} _que

de 30° à 0° les indices croissent d’une manière continue. Cet im-

portant

^{résultat a été confirmé}

depuis

par MM. Dale ^et Gladstone

et par 31.

Rühlmann,

par la méthode du

prisme,

^{et tout derniè-}

rement par 1B1.

Lorenz,

^au moyen d’un

appareil

interférentiel.

J’ai mesuré les indices

correspondant

^aux trois raies de

l’hydro- gène

^{avec un}

prisme

^dont

l’angle

^{au sommet} était d’environ

60°,

qui,

dans les conditions

ordinaires,

^{donne une}

approximation égale

à trois unités de la

cinquième

décimale de l’indice

quand

^{la dévia-}

tion minima est d’environ

25°,

^ce

qui

^{est le cas} de l’eau. Mais il faut remarquer

qu’ici

la méthode

employée

^{est, en}

quelque

^sorte,

une méthode

différentielle, permettant plus

^de

précision

^encore.

En

effet,

^{la lunette étant}

pointée

^{sur une raie à une}

température fixe,

^on attend environ une demi-heure et l’on fait une nouvelle détermination. La moindre variation de l’indice est accusée par ^un

déplacement

de la raie

qui

^{ne coïncide}

plus

^avec le réticule et dont il est facile de mesurer très exactement l’écart.

La

température

était ici la

température ambiante,

^{connue tou-}

jours

^très exactement et variant _peu

pendant

^{la durée des}

expé-

riences.

Pour

opérer

au-dessous de

o°,

^{on ne}

peut

^{songer à}

refroidir,

^en

quelque

^sorte

artificiellement,

^le

prisme

^{contenant de} l’eau. J’ai

profité

^des

journées

^{de froid intense} que nous avons eues cet

hiver,

^et

je

^me suis installé dans ^un laboratoire sans feu et dont les fenêtres étaient ouvertes. Dans ces

conditions, j’ai

pu faire

cinq

déterminations au-dessous de oo, ^la dernière étant

à - 7°, 8; j’ai

ainsi obtenu les variations pour ^° des indices ^aux diverses

tempé-

ratures entre 0° et ^- 8".

J’ai eu bien souvent

l’occasion,

^{dans le courant de cette}

étude,

d’observer ^une

brusque

diminution de l’indice sans cause appa-

rente.

L’image

d’une raie étant

superposée

^au

réticule,

^{on voit tout}

à coup ^cette

image

^se

déplacer

^{lentement et}

graduellement.

^Un

instant

après seulement,

^des

aiguilles

^de

glace

^{se formaient dans le}

prisme.

Comme le fait remarquer ^M.

Jamin,

^{« la}

congélation

^se

prépare

pour ainsi dire ^à l’avance au moment où elle va

s’opérer ».

Pour mieux mettre en évidence la marche

générale

^des

indices,

je

^suis

parti

^{de la}

température

⁺ 20" et

j’ai

pu calculer les valeurs des indices de

degré

^en

degré,

déduites par

interpolation

^{des mc-}

200

sures directes. Je me bornerai ici à

quelques

déterminations seule-

ment. Aux valeurs des indices

correspondant

^aux trois raies de

l’hydrogène j’ajouterai

la valeur du coefficient A de la formule de

Cauchy, qui

^{est en somme l’indice}

correspondant

^{à une}

longueur

d’onde infinie.

Les nombres renfermes dans ce Tableau donnent d’abord une

confirmation de ce

fait,

établi par 81.

Jamin,

que le passage par le maximum de densité ne trouble ^en rien la marche des indices. Ils

rnetten t aussi en évidence un résultat nouveau :

Les indices de

réfraction

^{de l’eau} continuent à croître au-des-

SaliS de

0°,

bien que la deiisité dÙ71illue.

On

peut

remarquer que les variations des indices ^{sont très} f’aibles. Je crois

pourtant

les avoir déterminées avec assez de

pré-

cision pour ^{mettre en} évidence la marche

générale,

^ce

qui

^{est le}

point important. ^JBlais,

pour

apprécier rigoureusement

des diffé-

rences aussi

faibles,

^{il faudrait}

peut-être

^{une méthode}

comportant

plus

^de

précision

que celle du

prisme.

^La méthode interférentielle

s’impose

^{donc ici.} Ce serait ainsi

répondre

^{à tous les}

points

^du

programme ^tracé par

Arago.

De semblables

expériences

^ne

peuvent

^{être faites}

aisément, je ^crois,

^en refroidissant l’eau par

un

mélange réfrigérant.

^{Ce n’est}

qu’après

de nombreux tâtonne- ments et des

précautions

minutieuses

que j’ai

pu arriver ^{à conser-}

ver l’eau

liquide jusqu’à

^{- 8°}

^environ,

^{et cela dans un}

prisme

^de

très

petit ^volume, exposé

^au refroidissement très lent de l’atmo-

sphère.

Dans le tube de

l’appareil interférentiel,

^{la difficulté}

serait ^sans dou te

plus grande

^encore.

Malheureusement,

^à

l’époque

où

j’ai

terminé les

expériences précédentes,

la saison était

trop

201

avancée pour

pouvoir

songer ^{à une} installation nouvelle. J’ai donc dû ^remettre la fin de cette étude à l’hiver

prochain.

Le Tableau

qui précède

^{montre aussi} que les variations ^{du coet-} ficient A sont de même sens que celles des indices. Il

n’y

^a pa,

non

plus

^{de maximum}

correspondant

^à

^4°.

^{C’est là un résultat con-}

traire à celui que vient de

publier

31. Lorenz

( ’ ) .

Au moyen d’un

appareil interférentiel,

^{M. Lorenz a déterminé}

entre 0° et 30° les variations des indices ⁿ et n1,

correspondant

aux raies du sodium et du lithium

(deux

radiations très

voisines,

ce

qui

^est

déjà

^un

inconvénient),

^{et déduit de ses}

expériences

^les

expressions empiriques

suivantes :

En substituant dans la formule de

Cauchy,

^{réduite à deux termes,}

on aurait

L’auteur calcule ainsi les coefficients de t et

t2,

^nombres

petits.

Pour _x,

qui

^{est le terme}

principal,

il dit que les différences ^entre les coefficients

correspondants

^{des formules}

(1) (0,076

^et

0,952)

sont tellement

considérables,

que le calcul serait illusoire. Il ^a alors recours à une formule de même

forme,

^{de M.}

1B1atthiessen,

qui

donne le volume

spécifique

^{de l’eau entre}

^4°

^et

^{32° ;}

^{il rend les}

coefficients de t’-’

égaux.

dans les deux

formules

^{en mettant un}

terme en

facteur,

^{et trouve}

Les coefficients de t étant alors à peu

près identiques,

^{il adnlcf}

qu’il

doit aussi ^en être de même pour ^a,

qu’il prend égal

^à

21,743.

Il n’est dès lors pas ^étonnant que deux fonctions

supposées

^iden-

(1 ) ^{Journal de} Physique, ^t. X, p. 86 ^et 89, ^et Annalen der Physik, ^t. XI, p. 83

; 1880.

202

tiques

^{à un facteur}

numérique près

s’annulent pour la ^{même via-} leur t ⁼

4

de la variable.

ÉTUDE DES PROPRIÉTÉS OPTIQUES D’UNE LAME DE MÉTAL POLARISÉE

PAR UN COURANT

ÉLECTRIQUE;

PAR M. G. LIPPMANN.

On sait

qu’une

^{lame de}

platine plongée

dans de l’acide

sulfurique

étendu ^ou dans une dissolution de sulfate de cuivre

acquiert,

par le passage d’un courant, ^une force électromotrice dite de

polari-

sation. Ce

changement

^{dans les}

propriétés électriques

^du

platine

entraîne-t-il un

changement

^{dans ses}

propriétés optiques?

^{Le re--}

tard

qu’un

rayon de lumière

acquiert

par la réflexion ^sur le

platine varie-t-il lorsque

la surface subit la

polarisation galvanique?

^Pour

essayer de résoudre ^cette

questions, j’ai

^étudié

optiquement

^{la sur-}

face d’une électrode de

platine

^ou

d’argent,

^en

ayant

recours suc-

cessivement aux

propriétés

de la lumière

polarisée

^{et à un}

phéno-

mène d’interférence.

Un miroir de

platine

^ou

d’argent, plongeant

soit dans de Feau

aiguisée

^d’acide

sulfuhique,

^{soit dans une} dissolution de sulfate de

cuivre, pouvait

^être intercalé dans le circuit d’un élément Daniell.

Un rayon de lumière

polarisé

par ^un nicol tombait sur ce miroir et

était ensuite _reçu dans ^un

compensateur

^de

quartz

^{de M.}

Jalnin,

suivi d’un nicol

analyseur.

Le rayon lumineux entrait ^et sortait nor-

malement ^aux

parois

^de

l’auge

^en

glaces qui

^{contenait le}

liquide.

^On

observait la

position

^{de la}

frange

noire dans le

colnpensateur, puis

on fermait le courant. Si la

polarisation galvanique

modifiai L les

propriétés optiques

de la surface de manière à faire varier la dif- férence de

phase

^{entre les deux}

composantes principales

du rayon lumineux

incident,

^on devait voir la

frange

^{noire du}

compensateur

se

déplacer :

^{il n’en fut}

^{rien ;}

^la

frange

^resta sensiblement immobile.

Le résultat fnt le même, que l’incidence fîit de

45o

^ou rasante, que le

liquide employé

fût de l’acide

sulfurique

^{étendu ou du sulfate}

de

cuivre,

que la force électromotrice du ^courant

polarisant

^fît

celle d’un élément Daniell ou d’un élément Bunsen. Il résulte de