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DE PHYSIQUE,

DE CHIMIE

ET D'HISTOIRE NATURELLE.

MARS AN 1816.

EXTRAIT D'ANALYSE DES TRAVAUX De la Classe des Sciences Mathématiques et Physiques

de l'Institution Royale de France, pendant l'an 1815;

PAR M. DELAMBRE, Secrétaire perpétuel,

Découverte de deux sortes de Double Réfraction, attractive

et répulsive , par M. Brot. LORSQU'UN rayon de lumière pénètre dans un cristal dont la forme primitive n'est ni l'octaèdre régulier, ni le cube, on observe en général qu'il se divise en deux faisceaux inégalement réfractés. L'un, que l'on nomme le faisceau ordinaire , suit la loi de réfraction découverte par Descartes, et qui est commune à tous les corps cristallisés ou non cristallisés ; *l'autre suit une loi différente et plus compliquée, on le nomme le faisceau ertraordinaire.

Huyghens a déterminé cette dernière loi, par observation, dans le carbonate de chaux rhomboïdal, vulgairement appelé spath d’Islande , et il l'a exprimée par une construction aussi Tome LXXXII. MARS an 1816.

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ingénieuse qu'exacte. En combinant ce fait avec les principes généraux de la Mécanique, M. Laplace en a déduit l'expression générale de la vitesse des particules lumineuses qui composent le faisceau extraordinaire. Cette expression indique qu'elles sont séparées par une force émanée de l'axe du cristal, et qui, dans le spath d'Islande , se trouve être répulsive.

On croyoit généralement qu'il en étoit ainsi dans tous les cristaux doués de la double réfraction; mais de nouvelles expériences de M. Biot lui ont fait découvrir que dans un grand nombre le rayon extraordinaire est attiré vers l'axe, au lieu d'en être repoussé, de sorte que sous le rapport de cette propriété, les cristaux doivent être partagés en deux classes, l'une, que M. Biot nomme à double réfraction attractive, l'autre, à double réfraction répulsive.

Le spaih d'Islande fait partie de cette dernière; le cristal de roche est compris dans l'autre. Du reste, M. Biot croit que la force, soit attractive, soit répulsive, émane toujours de l'axe du cristal et suit toujours les mêmes lois, de sorte que les formules de M. Laplace s'y appliquent toujours.

Des recherches précédentes avoient déjà conduit M. Biot à reconnoître une opposition singulière dans la nature des impressions que divers eristaux exercent sur la lumière, en la polarisant (voyez la notice de 1814); il avoit exprimé cette opposition par les termes de polarisation quartzeuse et de polarisation bérillée , d'après les noms des substances qui la lui avoient d'abord offerte. A présent il trouve que tous les cristaux, doués de la polarisation quartzeuse , sont attractifs, et que tous ceux qui exercent la polarisation bérillée sont répulsifs. Le spath d'Islande est dans ce dernier cas.

Ces résultats montrent qu'il existe dans l'action des cristaux sur la lumière, la même opposition de force qu'on a déjà reconnue dans plusieurs autres actions naturelles, comme les deux magnétismes et les deux électricités. C'est à quoi conduisent également les autres observations que M. Biot a déjà publiées sur les oscillations et les relations des particules lumineuses. Détermination des Lois suivant lesquelles la lumière se polarise

à la surface des métaux , par M. Bior. Lorsque Malus eut découvert la polarisation que la lumière éprouve en se réfléchissant à la surface des corps diapbanes,

il reconnut aussi que ce phénomène ne se produisoit pas, au moins de la même manière , à la surface des métaux. M. Biot, dans son ouvrage sur la lumière, montra depuis qu'il s'opère en général deux sortes de réflexions à la surface des corps colorés : lune, qui paroît avoir lieu hors du corps, agit indistincteunent sur toutes les molécules lumineuses , et produit un rayon blanc, si la lumière incidente est blanche; l'autre, plus intérieure, agit seulement sur les molécules lumineuses qui composent la teinte propre du corps. La première , sous une certaine incidence, polarise en grande partie la lumière dans le sens du plan de réflexion, à la manière des corps diaphanes; la seconde ne produit point cet effet, ou au moins ne le produit qu'avec une intensité beaucoup moindre. De sorte que si l'on dispose une glace de manière qu'elle transmette ou qu'elle absorbe la première espèce de lumière, elle réfléchira l'autre, et l'on pourra voir le corps avec sa couleur propre, sans aucun mélange de blancheur étrangère. En employani ce procédé, M. Biot croyoit alors que la portion de lumière dont ces couleurs se composent, sortoit des corps avec une polarisation tout-à-fait confuse. M. Arago montra qu'une portion fort considérable sortoit de tous côtés, polarisée parallèlement à la surface du corps, et perpendiculairement au plan d'émergence. M. Brewster, en faisant réfléchir plusieurs fois sur des lames d'argent ou d'or, un trait de lumière déjà polarisé, observa que cette lumière se modifioit de manière qu'en l'analysant avec un prisme de spath d'Islande, elle se divisoit en deux faisceaux colorés différemment. M. Biot s'empressa de vérifier cette observation remarquable, et pour mieux distinguer la nature des teintes , il fit tomber sur les lames un trait de lumière blanche des nuées, préalablement polarisé sur un verre noir. Alors, en variant les incidences des rayons sur les lames, il lui fut facile de reconnoître que les teintes dans lesquelles le faisceau réfléchi se divisoit, 'étoient précisément celle des anneaux colorés réfléchis et transmis, qui ont été observés par Newton, et que sous ce rapport, autant que pour le sens de la polarisation, ces phénomènes suivoient absolument les lois de la polarisation mobile qui servent dans les lames minces cristallisées. Il communiqua cette analogie à la Classe, le 27 mars dernier, en lui rendani compte de la nouvelle découverte de M. Brewster.

A cette époque les communications avec l'Angleterre furent interrompues, et MM. Biot et Brewster, qui jusque-là s'étoient

mutuellement communiqué les résultats de leurs recherches ; continuèrent à travailler chacun de leur côté sans pouvoir correspondre. M. Biot s'est convaincu, par des observations multipliées, que l'argent et les autres mélaux modifient la lumière qu'ils réfléchissent, exactement comme les cristaux doués de la double réfraction modifient celles qu'ils réfraclent; le nombre des réflexions successives répondant à des épaisseurs plus ou moins grandes du cristal.

Les phénomènes observés par M. Biot se trouvoient différens, au moins en apparence, de ceux qui lui étoient annoncés par M. Brewster. Le savant physicien d'Edimbourg avoit décrit d'abord les teintes des images réfléchies, comme se succédant par de simples alternatives de la plus grande à la moindre réfrangibilité; au lieu que M. Biot y reconnoissoit évidemment toute la série des anneaux réfléchis et transmis; M. Brewster indiquoit ces teintes comme polarisées, l'une dans le plan de réflexion, l'autre dans le plan perpendiculaire; M. Biot les trouvoit polarisées à distances égales de ce plan, l'une dans le sens de la polarisation primitive et l'autre du côté opposé, conformément à la théorie des oscillations; d'où il s'ensuivoit aussi qu'une seule réflexion sur l'argent ne devoit imprimer à la lumière naturelle aucune polarisation déterminée. M. Brewster, en continuant ses recherches, avoit complété ses premiers aperçus; il étoit parvenu à des conséquences en partie semblables à celles que contenoit la dernière lettre qu'il akoit reçue de M. Biot, et conformes à la loi de la polarisation mobile, au moins pour les réflexions paires, ainsi que l'indiquoit cette même leitre. Mais M. Biot, ne pouvant avoir aucune connoissance de ce qui se faisoit à Edimbourg, et inquiet de l'apparente contradiction qu'il voyoit entre ses expériences et celles de M. Brewster, en parla à M. Arago, qui l'assura avoir observé que la lumière réfléchie par l'argent, comme par les autres corps métalliques, éprouve toujours une, polarisation partielle fort sensible, suivant le plan d'incidence, et lui confia une pièce d'argent poli qui jouissoit en effet de cette propriété. Les nouvelles expériences faites avec cette pièce paroissoient conformes aux indications de M. Brewster, et contraires à ce que M. Biot avoit précédemment observé lui-même; il s'attacha donc à chercher ce qu'il pouvoit y avoir de différent dans les élémens des deux observations, il soupçonna que la nature différente du poli pouvoit ayoir quelque influence sur le mode de polarisation exercée par

lės lames métalliques. C'est en effet ce que l'expérience a parfaitement confirmé. On peut donner le poli à un métal par

le marteau ou par le frottement. Le premier procédé, appliqué à l'argent, lui donne une grande blancheur, mais les images sont toujours un peu onduleuses et comme émoussées sur leurs bords. Dans la réflexion abondante de lumière qui s'opère, on ne reconnoît pas le poli vif et brillant des miroirs. Par l'autre procédé on obtient des images plus nettes et plus vives et la réflexion a toute l'apparence spéculaire.

Par une propriété bien remarquable, ces deux natures de poli n'agissent pas de la même manière sur la lumiére incidente. Il n'est pas ici question de la quantité plus ou moins considérable que les surfaces en réfléchissent, mais du mode même

par lequel elles agissent sur les molécules lumineuses et du sens suivant lequel elles les polarisent.

Quand la surface a reçu le poli spéculaire elle produit, par la réflexion régulière , deux effets distincts. Elle imprime d'abord à une partie de la lumière incidente la polarisation mobile autour du plan d'incidence, c'est-à-dire, qu'elle fait osciller les molécules lumineuses de part et d'autre de ce plan, de même qu'une lame cristallisée peu épaisse, ou dont la force polarisante est foible, les fait osciller de part et d'autre de la section principale; et, dans un cas comme dans l'autre, les teintes

passent par toute la série des anneaux réfléchis et transmis de Newton. Mais en outre, la surface métallique imprime, à une portion blanche de la lumière incidente, la polarisation fixe dans le plan d'incidence, de même qu'une lame cristallisée épaisse ou dont la force polarisante est énergique, donne à la lumière qui la traverse la polarisation fixe dans deux sens rectangulaires ; et de même que dans tous les corps cristallisés, M. Biot a fait voir que les molécules lumineuses passent progressivement de la polarisation mobile à la polarisation fixe, lorsqu'elles ont pénétré à une certaine profondeur, de même dans chaque réflexion, entre deux lames métalliques, on observe qu'une partie de la lumière qui avoit subi la polarisation mobile dans les réflexions précédentes, prend la polarisation fixe qu'elle ne peut plus ensuite jamais quitter, si les lames réfléchissantes sont parallèles; de sorte qu'en ce cas, après un nombre de réflexions plus ou moins considérable, selon la nature du métal et celle du poli qu'on lui a donné , on doit trouver, et on trouve en effet,

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