De l'illumination des corps transparents et opaques; (suite et fin)

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Submitted on 1 Jan 1876

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(suite et fin)

A. Lallemand

To cite this version:

A. Lallemand. De l’illumination des corps transparents et opaques; (suite et fin). J. Phys. Theor.

Appl., 1876, 5 (1), pp.373-378. �10.1051/jphystap:018760050037300�. �jpa-00237228�

373

DE L’ILLUMINATION DES CORPS TRANSPARENTS ET OPAQUES;

(SUITE ^ET FIN) ; PAR M. A. LALLEMAND.

lllulîlillatioli

chromatique.

- On réalise ^cette

expérience

^en

visant le

liquide illuminé,

^{dans un}

plan

horizontal et normalement

au rayon incident. Dans ^ces

conditions,

^{03C9 =}

90° ;

^{si en même}

temps

7=o, c’est-à-dire si le

plan

^de

polarisation

^{du faisceau est}

^vertical,

on n’observe alors

qu’une

très-faible

lumière,

^{neutre au}

polariscope

et due à lall uoresccnce. En faisant varier y, le

plan

^de

polarisation

^de

la lumière diffusée reste

horizontale

^comme

l’indique

la forznule

(2),

et son intensité est

proportionnelle

^à

sin2 y,

^{en vertu de} la relation

(I).

Il résulte de là

qu’en plaçant

^{sur le}

trajet

des rayons incidents

polarisés

verticalement ^une lame de

quartz perpendiculaire

^{à l’axe}

qui disperse

^les

plans

^de

polarisation

des diverses couleurs

simples

dont ^se compose la lumière blancl-ie

incidente,

^le

liquide

^s’illumine

vivement avec une teinte colorée

très-pure

^{et tout à fait}

identique

à celle _que

prendrait l’ilnage

extraordinaire éteinte d’un

prisme

^bi-

réfringent qui

recevrait directement les rayons incidents

polarisés.

Dans le sens

vertical,

^il

présente

^{la teinte}

complémentaire,

^{et, dans}

toutes les directions

intermédiaire,

^les colorations successives que

prendrait l’image

extraordinaire du

biprisme

dont la section

prin- cipale

coïnciderait successivement avec ces diverses

directions;

^en

d’autres termes, la substance incolore illuminée fonctionne comme un véritable

analyseur.

En

remplaçant

^le quartz

perpendiculaire

par ^un

quartz parallèle

ou une lame de gypse dont la section

principale

^{est à}

⁴⁵ degrés

^du

plan

^de

polarisation primitif,

^on observe de même les deux teintes

complémentaires

^{et l’absence de} coloration dans le

plan

^{de la section}

principale.

^Cette

expérience

^est

hlus

^{décisive et}

plus

^concluante

que ^toutes les

épreuves photométriques.

^Elle

exige,

pour ^se pro- duire avec éclat et

netteté,

que le corps ^sur

lequel

^on

opère

^{ait une}

illumination vive et une très-faible fluorescence

isochromatique :

^le

collodion bien

incolore, l’élher, l’alcool,

^une dissolution d’acétate

d’alulllinc,

certaines variétés de

cristal,

etc., ^se

prêtent

^{bien à cette}

épreuve.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018760050037300

liquides à pozcvoin phéno-

mènes

précédents

^laissent

pressentir

les cifets que ^donnent les

liquides

^à

pouvoir

^rotatoire

quand

^{on les soumet à l’action du}

faisceau

polarisé.

^{Prenons un tube de} 70 ^à 80 centimètres de lon- gueur,

rempli

d’une solution concentrée de saccharose et illumi- nons-le avec un filet de lumière _rouge

homogène :

^la

^solution,

^ne

possédant qu’une

faible fluorescence

isochromatique

pour ^cette

couleur,

^est obscure dans une direction normale au

plan

^de

polari-

sation du rayon

incident,

^{et olfre un maximum} d’éclat dans ce

plan, quand

^on observe dans le

voisinage

^de l’incidence.

Jusque-là,

^le

résultat est conforme à celui que donnent ^tous les

liquides

peu

fluorescents mais,

^en

s’éloignant

de l’extrémité antérieure du

tube,

il faut tourner autour de lui de

gauche

^{à droite et} viser dans ^un méridien de

plus

^en

plus incliné,

pour

apercevoir

^{la bande d’illu-}

mination maximum. En traçant ^sur le tube ^sa

direction,

^{on constate}

que ^cette

ligne

^{courbe est une} hélice dont le pas ^est

représenté

^par

la

longueur

^{de la colonne du}

liquide

^actif

qui

^{ferait tourner de}

36o

degrés

^le

plan

^de

polarisation

^{de la lumière}

incidente ;

^{la lon-}

gueur du pas diminue

quand

^la

réfrangibilité augmente,

^suivant la loi

approximative

^{de Biot.}

Avec la lumière

blanche,

^{l’effet se}

compliqué ;

^{toutes les hélices}

lumineuses

correspondant

^aux divers rayons

simples qui

^{la com-}

posent

^se

superposent

^à l’extrémité antérieure du tube et donnent de la lumière

blanche;

^{mais elles se}

séparent

^{bientôt et}

produisent

une illumination

prismatique singulière.

^En

dirigeant

le rayon visuel autour d’une section déterminée du

tube, ^oii

^{voit les teintes}

mixtes ^se succéder dans l’ordre de

réfrangibilité

^{comme dans l’ex-}

périence précédente.

En observant successivement les divers

points

d’une même

génératrice

^de

cylindre,

^on remarque ^une succession semblable de nuances

prismaticjues

que l’on

peut

modifier par l’in-

terposition

^d’un

quartz perpendiculaire ;

^en

supprimant

^le

polari-

seur, ^cette illumination

colorée, qui

^{donne au} tube lcs reflets de

l’opale, disparaît

instantanément.

Polarisation

atmosphérique.

^{- La}

polarisation

^du ciel décou-

verte par

Arago

^n’est

qu’un

^cas

particulier

^de l’illumination des corps

transparents

par la lumière naturelle. Ce

phénomène

^{ne s’ob-}

serve, ^en

euet,

que

lorsque

^{l’air est} directcment éclairé par les rayons

solaires, lesquels

^{forment un}

large

^{faisceau au bord}

duquel

375 l’observateur ^se trouve

placé ;

^{il est} d’ailleurs modifié par la variation de densité de l’air avec la

hauteur, l’impureté

des couches infé- ricures et les réflexions diffuses ^ou

spéculaires qui

^se

produisent

^sur

les

particules

^{solides ’ou}

liquides qu’elles

^{tiennent en}

suspension.

La couleur bleue de

l’atmosphère

^{est un}

phénomène

de fluorescence

quinique

^ou

hypochroinatiquc

^{due à une}

absorption partielle

^des

rayons les

plus réfrangibles.

^Le bleu du ciel est neutre et se

partage

également

^{entre les deux}

images

^du

polariscope

^à

lunulcs ; quant

aux

points

^{neutres ou de nulle}

polarisation.,

^celui

d’Arago qui

^{est il}

I50

degrés

^{du Soleil dans} le vertical

qui

^{contient cet astre, et celui}

de Babinct

qu’on

observe dans le même

plan

^{et du} même côté à I7

degrés

^du

Soleil,

^{ils sont}

engendrés par les

réflexions

spéculaires

eu

diffuses, qui,

^{sous diverses}

incidences,

^se

produisent

^{à la surface}

des

poussières atmosphérique.

Ces réflexions déterminent la forma- tion de deux faisceaux convergents ^et

symétriques,

par

rapport

^au

plan

^vertical

qui

^contient le Soleil ^et l’observateur. Les rayons réfléchis

qui composent

^ces deux faisceaux donnent ^une illu- inination

partiellement polarisée

^{dans un}

plan

^{norlnal à l’azi-}

inut

solaire, laquelle

^a évidemment pour effet de détruire la

pola-

risation inverse due aux rayons directs.

Quand

^on suppose le Soleil

près

^de

l’horizon,

^ce

qui

^{est une} condition nécessaires pour que le

point

^neutre de Babinct soit bien

défini, l’inégale

hauteur des deux

points

^neutres

provient

^{de cc}

fait,

que l’observateur visant le

point

neutre de Babinet

reçoit

^{une certaine}

quantité

^{de lumière}

ayant

subi une ou

plusieurs

réflexions sous de

grandes

incidences et par cela méme

polarisée

^{dans un}

plan

^vertical. Cette lumière réfléchie

s’ajoute

^à l’illuinination due ^aux rayons

directs,

^et par suite la

pola-

risation horizontale déterminée par les rayons réfléchis latéralement

ne

peut

détruire la

polarisation

verticale à ^une aussi

grande

^hauteur

au-dessus de l’horizon.

Illumination des corps opaques ^oit

diffusion

extérieure. ^- En éclairant la surface mate d’un corps opaque par des rayons solaires

neutres ou

polarisés,

les effets variés

qu’on

obtient conduisent à identifier la diffusion extérieure avec l’illulnination _{des corps} trans-

parents, laquelle

^{n’est autre chose}

qu’une

diffusion intérieure.

Un

premier

^mode

d’expérimentation

^{consiste à}

recevoir,

^{sur la}

surface mate du corps, le

spectre

ordinaire d’un

prisme

^de

spath

dont les arêtes sont

parallèles

^ou

perpendiculaires

^{à l’axe}

optique

^du

achromatique,

^et

émerge

^{ensuite du}

prisme

entièrement

polarisée.

Les rayons du

spectre

rencontrent la surface du corps suivant ^une direction normale ou

oblique,

^mais

toujours

^{de manière à obtenir}

les raies

spectrales

^avec netteté. La lumière incidente est alors diffusée dans tous les _sens, et reste visible dans toutes les

directions ;

en

l’analysant

^{avec un}

Nicol.,

^{on reconnaît} que, si la substance ^est

blanche,

^du

plàtre,

par

exemple,

^la

dépolarisation

^{cst à} peu

près complète,.

^{Dans ce}

cas, j’admets

que la diiïusion ^est presque exclu- siveiiieiit ^un

phénomène

de fluorescence

isochromatique,

^à

laquelle s’ajoute

^{pour certains} corps, ^comme

l’oxyde

^de

^zinc,

^{une fluores-}

cence

quinique

^{due aux} rayons

chimiques

^du

spectre.

Si le corps

qui reçoit

^{la lumière}

spectrale

^est

coloré, l’analyse polariscopique

^des rayons ^{diffusés montre} que la

polarisation

^est

partielle. Quelques-unes

^{des couleurs du}

spectre prennent

^{un vif} éclat : ^ce sont celles

qui

dominent dans la couleur propre du corps

et le Nicol les affaiblit moins que ^toutes les autres dont la

polarisa-

tion est presque

complète,.

^La

diffusion,

^{dans ce} cas, résulte de deux effets distincts :

une partie

^{de la} lumière incidente est absorbée par ^{la couche}

superfcielle

du corps ^et

développe

^une fluorescence

en

général isochromatique ;

^l’autre

éprouve

^{une sorte} de réflexion moléculaire

qui

constitue la véritable diffusion. La

polarisa don

^du

rayon

incident y

^est

conservée ;

l’intensité du rayon diflùsé ^et l’orien- tation de son

plan

^de

polarisation indiquent

^un

phénomène

^{tout à}

fait

identique

^{à celui} que ^nous Offrent les corps

transparents

^illu- minés. C’est une

simple propagation

^{en tous sens du mouvement}

lumineux

incident,

^{de telle sorte} que, suivant ^une direction déter-

miné, la vibration

^{de 1 éther dans le} rayon ^{diffusé est}

toujours

^la

projecLion

^{du mouvement} vibratoire incident.

Chaque

^{couleur est}

d’ailleurs diffusée en

proportion

constante, ^et la

superposition

^de

tous les rayons diffusés

reproduirait

de la lumière blanche.

Il n’en cst pas de ^même des rayons disséminés par la lluorescence.

Leur intensité pour les corps colorés est une fraction variable de celle des rayons

excitateurs, quand

^on passe d’une couleur ^{à une}

autre. La réunion de ^ces rayons fluorescents

dépourvus

^de

polarisa-

tion et

possédant

^les

propriétés

de la lumière naturelle

reproduirait

une teinte mixte

qui représente,

^en

général,

la véritable couleur propre ^du corps.

377 Ces conclusions se vérifient en éclairant la surface opaque par

un faisceau faiblement concentré par ^une lentille et

polarisé.

^La

couleur propre du corps ^est alors lavée de

blanc;

^{mais au travers de}

l’analyseur

convenablement

orienté,

les rayons diffusés

s’éteignent,

et le corps

apparaît

^{avec sa couleur} propre, ^{vive et} pure. Cette couleur n’est _pas

toujours identique

^à celle du corps directement éclairé par la lumière

atmosphérique.

^C’est

qu’en ^effet,

^{dans les}

corps

colorés,

la dffusion lumineuse n est pas ^un

phénomène

^aussi

simple

que

je

^viens de le supposer.

Indépendamment

de la diffusion

proprement

^{dite et de la}

fluorescence,

il y ^a aussi une réflexion

spé-

culaire sur les

petites

facettes diversement inclinées _que

présentent

les

aspérités

^{de la}

^surface,

^{et cette}

réflexion, qui,

pour certaines

couleurs,

^se

produit

^{avec tous les} caractères de la réflexion létal-

lique,

intervient dans la couleur propre du corps.

Les corps

noirs,

^tels que le noir de

fumée, l’oxyde

^de

cuivre,

etc., diffusent le

spectre

^{à la manière} des corps

colorés ;

^{mais ici la fluo-}

rescence est

isochromatique

^et sensiblement

égale

pour ^tous les rayons

lumineux.,

^{de telle sorte} que la

superposition

^{de tous les}

rayons fluorescents

reproduit

^une

partie

^de la lumière blanche incidente. L’absence de coloration dans la lumière

qui

^{diffuse les}

corps noirs éclairés _par un faisceau de lumière blanche

polarisée

permet

^une détermination ^assez

précise

^de l’intensité et de l’orien- tation du

plan

^de

polarisation

^des rayons diffusés. Le noir de fumée

déposé,

^{par la flamme du gaz, sur une surface}

polie

^n’a

qu’un

^très-

faible

pouvoir réflecteur,

^{et il se}

préte

^{à des mesures}

rigoureuses ;

les

procédés d’expérience

^{sont tout à fait}

identiques

^{à ceux} que

j’ai exposés plus haut,

^et conduisent au même résultat. Ils sont, ^en outre , confirmés par ^les

phénomènes

de diffusion

chromatique qu’on

^{obtient en}

plaçant

^{sur le}

trajet

^{du faisceau incident}

polarisé

un

quartz perpendiculaire

^{ou une} lame mince

biréfringente

^taillée

parallèlement

^{à l’axe.} Le noir de

fumée,

observé dans une direction normale à la fois au rayon incident ^{et à son}

plan

^de

polarisation,

ne diffuse alors

qu’une

faible lumière d’un blanc

jaunâtre

^{due à la}

fluorescence.

L’interposition

de la lame cristalline l’illumine aus-

sitôt avec vivacité et il offre comme les corps

transparents

^{la couleur} de

l’image

extraordinaire éteinte d’un

prise biréfringent qui

recevrait directement les rayons incidents

polarisés,

c’est-à-dire _que le noir de fumée dans ces conditions sert

d’analyseur.

Toutefois, épreuves photométriques

sures

angulaires

^conduit à reconnaitre que le noir de fumée lui- même est doué d’un très -faible

pouvoir

réflecteur et que, dans d’autres corps noirs ^comme

lui,

la réflexion intervient et

joue quelquefois

^{un rôle}

prépondérant (1).

G. WIEDEMANN. ²⁰¹⁴ Ueber die Gesetze des Durchganges der Elektricität durch Gase (Sur les lois du passage de l’électricité à travers les gaz); ^{Annales de} Poggendorff,

t. CLVIII, p. 35; I876.

L’appareil

^dont s’est servi M. Wiedemann consiste essentielle-

ment en une machine de

Holtz,

dont l’un des conducteurs est mis

en comnunication ^avec la terre, tandis que l’autre

communique

avec l’une des électrodes entre

lesquelles

doit avoir lieu la

décharge ;

l’autre électrode est reliée à la terre par ^un circuit dont fait

partie

un

galvanomètre.

^On

pouvait

^{mesurer la vitesse} de rotation de la

machine,

^la

quantité

d’électricité

passant

par unité de

temps,

^et aussi le nombre des

décharges

par

lninute (2).

On constate les faits suivants : la

quantité

d’électricité

qui

passe par minute ^est

indépendante

^de

l’appareil

^de

décharge;

^le

nombre des

décharges est plus petit quand

^on fournit de l’élec- tricité

positive

que dans le ^cas contraire.

Chaque décharge

^laisse

donc passer

plus

d’électricité

positive

que de

négative,

^{et, toutes}

choses

égales d’ailleurs,

l’électricité

positive

doit avoir un

poten-

tiel

plus

élevé pour que la

décharge

^ait

lieu,

^{et cela}

qu’elle

^{ait lieu}

à l’air libre ou dans des tubes.

Les deux électrodes restant les

mêmes,

^{mais étant} réunies par des tubes

capillaires plus

^{ou moins}

longs,

^{ou de section}

plus

^ou

moins

grande,

l’intervalle de deux

décharges consécutives,

^et _par

suite le

potentiel

^de l’électricité

qui

doit s’accumuler sur rélec- trode avant la

décharge,

^est sensiblement

indépendant

de la lon- gueur du

tube,

dès que celui-ci ^{est assez}

long

pour

qu’on puisse négliger

l’induction

réciproque

des deux électrodes. Cet intervalle

(1) ^{Annales de Chimie et de} Physique, ^5e série, ^t. VIII, p. 93.

(2) Foir Wiedemann et Riilhmann, ^{dans ce} Journal, ^t. I, p. 259.