premier fascicule... / par Georges Salet,.... 1888.

t~'
TRAITÉ ÉLÉMENTAIRE%Vlii
DE
1
SPECTROSCOPIE
PAR
R
GEORGES SALET
Maître
du Conférences
PREMIER
AVEC 180
FIOUnES
a la Faculté
des Sciences
FASCICULE
DANS LE TËVTE
ET lî
PLANCHES GRAVÉES
Texte pages 1 à 240. Planches II à VII
PARIS
G. MASSON,ÉDITEUR
LIBRAIRE
DE L'ACADÉMIE
DE MÉDECINE
EN FACEDE t/ÉCOLEDE MÉDECINE
120, l)0t!I.EVAHD
SAIST-CEnMAIN,
M nccc
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8
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LXXXVII1
Tous droits réservés.
AVERTISSEMENT
Le présent ouvrage est le résumé des Conférences que nous faisons, chaque année,
à la Faculté des Sciences depuis 1878.
On y a introduit certains développements qui n'eussent pas été à leur place dans
un enseignement oral, mais on a cru devoir conserver la disposition générale du
cours, chaque chapitre correspondant à une leçon.
Autant qu'on l'a pu, on ne s'est pas écarté, dans l'exposition des faits, de l'ordre
historique de leur découverte. Aussi la complication actuelle de la science n'apparaît-elle pas tout d'abord et le lecteur, en suivant pas à pas les voies successivedu moins nous l'esment ouvertes par les inventeurs, arrivera-t-il sans fatigue
au point d'où il pourra avoir une vue d'ensemble des Phénomènes et des
pérons
·
Théories.
On a cherché à faire ainsi un Traité véritablement élémentaire, pouvant être lu
par toute personne ayant une éducation scientifique générale, et en même temps
un guide pratique pour ceux qui voudraient s'adonner plus spécialement à l'étude
de la Spectroscopie. Afin d'atteindre ce dernier but, il a paru utile de joindre au
texte une reproduction fidèle de cartes et de tableaux numériques dont l'usage est
indispensable aux savants comme aux commençants et qu'on était obligé jusqu'à
présent de chercher dans diverses publications séparées.
Il a semblé qu'il n'y avait pas d'inconvénient à présenter à part et dès aujourd'hui tout ce qui a rapport à l'Analyse spectrale, telle qu'on 1.'entendait il y a quelques années, c'est-à-dire à la recherche des Métaux et des Métalloïdes par l'examen des flammes et des étincelles électriques. L'ouvrage sera complété par un dernier fascicule consacré aux Spectres d'absorption,
aux Spectres infra-rouges et
ultra-violets, à la Spectroscopie céleste et à la Spectroscopie théorique.
15nov.1887.
ADDITIONSET CORRECTIONS
P. 4. La distinction entre la lumière et les couleurs a persisté jusqu'à nos jours. On lit en effet dans un
ouvrage de Viollet-le-Duc « II n'y a, comme chacun sait, que trois couleurs, le jaune, le rouge et
le bleu, le noir-et le blanc étant deux négations, le blanc la lumière non colorée, et le noir l'absence de lumière [Dictionnaire cl 'architecture, t. VII, p. 79).
P.
5, lignes 2 et 3. Au lieu de « Rougeâtre en 0, bleuâtre en Q1», lire Rougeâtre en Q, bleuâtre en 0.
P.
5, ligne 6. Ait lieu de « Grimaldi3 », lire. Grimaldi
10
P. 20. Newton donne la valeur – pour la septième (a sevenlh above the koy). Cette septième diffère seulemenl d'un comma de la septième mineure ut sî|?=
tièine et la septième naturelle
ul si =
P.
P.
P.
P.
Il.
P.
Il.
P.
P.
Il.
P.
P.
P.
P.
P.
P.
et
?-9
Elle est intermédiaire
s'écarte ainsi notablement
entre celte sep-
de la septième de l'harmonie
La gamme de Newton, en adoptant le si b, est donc du mode phrygien des Grecs. (Voir
Théorie de la musique d'Helmfmllz, édition française, p. 275). La figure 11, ainsi que toutes celles
se rapportant à l'optique de Newton, est une reproduction photographique de la planche gravée
originale.
34. M. Cornu a publié depuis l'impression de cette feuille le dispositif définitif de son spectroscope
(Dull. de lu Soc. de Physique, 1882, p. 165). Le prisme, est traversé quatre fois par le faisceau
lumineux, c'est-à-dire qu'après a*oir été renvoyé dans la direction de la lunette collimatrice,
mais à un niveau supérieur, après une double réfraction et une double réflexion, il est réfléchi
par un miroir argenté sur lequel il tombe normalement; il subit donc encore deux réfractions
et deux réflexions pour sortir du prisme dans la direction même du faisceau incident. Ces deux
nouvelles réfractions, comme les premières, se font selon la direction du minimun.
04, ligne dernière. L'explication donnée ici de la propagation rectiligne de la lumière est bien celle de
la théorie des ondulations telle qu'elle a été formulée par Fresnel d'après Huygliens mais nous
avons vu plus haut (page 8) qu'elle n'avait pas été précisée de la sorte par ce dernier savant.
70. Les réseaux opaques sont employés maintenant par de nombreux savants depuis que MM. Rutherfurd
et Rowland, en Amérique, sont arrivés à les construire d'une grande dimension et avec toute la
précision désirable. Certains réseaux sont tracés sur une surface sphérique concave de sorte qu'ils
remplacent le prisme et les lentilles d'un spectroscope en d'autres termes, lé faisceau lumineux
fourni par une fente suffit pour fournir avec ces appareils un spectre réel. Nous donnerons des
détails à ce sujet en traitant du spectre solaire (chap. ix).
75. La figure est une reproduction photographique de la planche d'Angstriim.
75. Voir une application de ces formules d'interpolation simple dans le Mémoire de M. Cornu sur les
bandes telluriques. Annales de Chimie et de Physique [B], t. VII, p. 57, et dans le travail de
M. Deslandres, sur le spectre de l'azote.
80. La figure est une reproduction photographique de la planche de Fraunhofer.
92. Les gravures représentant les spectres de Robiquet sont celles de la Physique de Desains.
07, ligne 0. L'absorption de la lumière par l'oxygène est aujourd'hui regardée comme la cause de la présence de plusieurs groupes de lignes importantes dans le spectre solaire (voy. chap. vu).
108, ligne 20. Aie lieu de « occuper, dans la classification », lire occuper dans la classification.
112, ligne 7 en remontant. Au lieu de « une éolipyle», lire un éolipyle.
130, 131 et 155. Les figures de Il. Locliyer sont extraites de ses ouvrages la figure 90 est une reproduction d'une albertypie obtenue sans retouches.
135, ligne 92 et 93. L'électrode positive supérieure est constituée par un gros fil de platine.
136, ligne 7. Au lieu de « éléments plats et Bunsen », lire éléments plats de Bunsen.
177, ligne 10. Au lieu de « nous donnons plus loin», lire nous avons donné page 168.
183, ligne 5 en remontant. Au lieu de « Smith D, lire Smyth.
197, ligne 1. Au lieu de « 73. L'Azote », lire L'Azote.
{
TRAITÉ
DE
SPECTROSCOPIE
CHAPITRE PREMIER
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOPE.
1. La lumière que nous envoient les corps dont nous sommes entourés,
présente à nos yeux non seulement des différences d'intensité, mais
encore des différences de qualité, c'est-à-dire de couleur. On appelle Chromatique la science des couleurs; elle a été fondée par Newton, dont l'Optique remonte à 1704. Un des principes fondamentaux de cette science,
c'est que toute couleur est simple ou composée de couleurs simples,
chaque couleur simple ayant son individualité propre et ses caractères
constants. Il y a donc une analyse des couleurs qui consiste à fixer les
caractères d'une couleur simple, et à reconnaitre la nature et la proportion
de chaque couleur simple qui entre dans la constitution d'une couleur
composée. L'analyse qualitative des couleurs est la Spectroscopie; l'analyse
quantitative correspondante, celle qui résout complètement le problème
photomélrique et nous permet d'évaluer l'intensité de chacun des rayons
simples dont se compose un rayon de lumière quelconque, est ce qu'on
appelle la spectrophotométrie.
Ces sciences, purement physiques, ont reçu dans ces dernières années
des applications très remarquables, grâce à ce fait que, dans bien des cas,
TIULTÉ
DE
SPECTR.
1
2
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOPE.
le résultat
de l'examen speclroscopique peut servir de caractéristique à
l'espèce chimique. Dans un avenir plus ou moins éloigné leur irnportance
s'accroîtra sans doute encore, quand on osera, avec leur aide, aborder les
délicats problèmes de la mécanique moléculaire, chaque couleur simple
représentant un mouvement périodique particulier existant dans la source
lumineuse.
2. Les savants de l'antiquité n'avaient que des idées très vagues et très
incorrectes sur les couleurs. Pouvait-on en attendre davantage de philosophes, très éminents d'ailleurs, pour lesquels c'était une question de
savoir si les rayons de lumière qui nous mettent en rapport avec les objets
extérieurs, vont à l'œil ou en sortent, si ce sont des images détachées des
corps et traversant l'espace en emportant un certain nombre des qualités
de ces corps, forme et couleur, ou des espèces d'organes faisant partie de
nous-mêmes et nous permettant le toucher à distance?
Comme on le pense bien, l'opinion que la lumière émanait des objets
lumineux prévalut, mais alors se posèrent les premiers problèmes de la
chromatique. Pourquoi les corps sont-ils différemment colorés? Pourquoi
changent-ils de couleur selon le genre de lumière qu'ils reçoivent? Comment la lumière blanche, après son passage au travers d'un morceau de
verre irrégulier ou d'une goutte d'eau, se trouve-t-elle colorée? Sénèque
savait fort bien que les objets de verre frappés par la lumière du soleil
donnent les couleurs mêmes de l'arc-cn-ciel1, que ce sont les gouttes de pluie
et non les nuées qui produisent ce dernier phénomène2, qu'on peut le
reproduire artificiellement avec de l'eau projetée en gouttelettes"; enfin,
Il admire la merveilleuse dégradation des couleurs de l'iris qui passent insensiblement des plus semblables aux plus opposées
Pour lui la lumière
1. « Virgula
soletfierivitrea,slriatavel plwibusangulisin modumclavœtorosa hœcsiex Iransverso
solemaccipit,colorem
talemqualisin arcuvider solet,reddil.» (Questions
naturelles,liv. I.)
2. «Negoexstillicidiisconslarcnubem.llabetenimquœdam,ex quibusfieristillicidiapossunl,non
ipsa; necaquamquidemhabentnubessedmateriamfulurœaquœ.(lbid.)
5. « Videmus, quum fislula aliquo loco rupta est, aquam peu tenue for amenedidi; quœ sparsa contra
solem oblique positum, faciem arcus reprœsental. » (lbid.)
4. « Videmus in arcu aliquid flantmei, aliquid lutei, aliquid cœrulei, et alia in pirlnrœ modum
subtilibus lineis ducla, ul ait poeta; ut an dissimilcs colores sinl, scire non possis, nisi cum
primis
exlrema conluleris. » (Ibid.)
KEPLER.
DANSUNIMtlSME.
RÉFRACTION
7,
ans son nassaoc
uni» altération
subissait, dans
passage au travers du milieu incolore, une
profonde, mais de quelle nature'? Pendant des siècles on n'en sut pas plus
que lui.
a. Dans un temps où les sciences d'observation commencèrent à briller
d'un vif éclat, Kepler et Grimaldi étudièrent de plus près ce qui se passe
lorsqu'un rayon de soleil frappe obliquement un morceau de verre. Kepler
choisit pour celui-ci la forme d'un prisme droit à base de triangle équilatéral. Il distingue les divers rayons émergents qui correspondent à un
rayon incident unique FD. Il en signale trois, les autres étant trop faibles
pour l'occuper, f.e premier est blanc, DI; il est du à la réflexion spéculaire à la surface du verre. Le second, EG, présente les couleurs de l'iris
c'est le rayon réfracté, coloré par suite de la
dispersion. Le troisième, MK, est de la couleur du verre; c'est celui qui a été réfléchi
à l'intérieur du prisme par la face AC, et qui,
coloré dans le sein du prisme, a été reconstitué à l'état de rayon blanc par son passage 1
à travers la face CB, symétrique à AB parr
4.
rapport à la normale à AC. L'explication queq Fig. 1. – Réfraction dans un prisme,
d'après Kepler.
nous donnons ici
n
.v., n'est I~
pas de
,t. Kepler. Bien
que la ligure 1 soit calquée sur la sienne, il dit qu'il n'y a pas de réfraction en M partant pas de coloration. Il ne s'étendit, pas davantage
1. loannisKepleiïDioplrice.
Vindelicorum
J1DCXI,
Augustse
pageG.« Soleprismairradiantelria
gêneraradiorumrésultant,Sincerus,Vilricoloreet Iridis coloribus.
« SU enim F Sol. h vadiet in D. Ilic quasi dividiiur radii solaris densitas, quai minimâ sui
parle
Sincerum igilur radium sed tenuem per DI vibrât in I. Sincerus est, quia in
reperculitur in DI
vilro linctus non esl, ciijus corpus non ingredilur.
« Polior autem pars de densitate ipsius FD pénétrât D et refringilur in DE. In E vero rursum dividitur, ratione (lensilatis. Polior enim pars transit E et, propter geminam magnam refractionem,
colores Mdis jaculatur
in G. Residuum ipsius DE, tenue admodum, reperculitur à
superficie AC in
EU. Quod si DE paulo obliquius in AE incidit, obliquius igilur in EM refringitur quam hic. Nam si
minuits DE A, erit et minuendus MEC ex lege repercussus. Et sic deniqiie EU in BC reclus incidel.
ilaque nihil in M refringetur. Cum autem FD hoc paclo bis transierit corpus vilri, quippe semel in
DE, ilcrunz ira Erll, exiens reclli po' hi, radium vilri colore jaculatur in
rectius farrzeaa è t'MMttc
ipsius A. »
LES COULEURS.
4
LE SPECTROSCOPIÎ.
sur ces phénomènes, c'était pour lui un « axiome sensuel » que les
rayons réfractés fortement prennent les belles couleurs de l'arc-en-ciel'.
4. Grimaldi se préoccupa bien davantage des couleurs produites par la
réfraction, et il les expliqua par une théorie très curieuse, d'après laquelle
la lumière blanche, sorte de fluide continu se mouvant avec une énorme
vitesse à travers les corps diaphanes, devient colorée par les ondulations
qui s'y développent. pour Grimaldi, la lumière pouvait exister indépendamment des couleurs, et sa propagation ne s'expliquait pas par l'hypothèse
ondulatoire 2. D'après ses
vues, lorsque, par le phénomène de la réfraction, la
densilé du fluide lumineux
est amenée à croître, la coloration
rouge apparaît;
lorsqu'elle décroit, c'est la
coloration bleue. Soit en
effet HI le disque solaire, et
A un trou percé dans la paroi d'un vase contenant de
l'eau, au-dessus du niveau
“.
du liquide. Les rayons AG,
-g
g
Fig. 2. – Iléfraclioii
dans un liquide, d'après Grimaldi.
AF, AH, partis du centre de
il'astre
«hue
et ues
cl
des ueux
deux extreextrémités
des
d'un
rayons
diamètre,
AM, AI,
font
AN. Mais
entre
l'angle
eux
des
que
angles
MO fait
égaux.
avec
Il en
IP est
est
plus
de
grand
même
que
1. « Axioma sensuale
colores Iridis jucundissimi oriunlur cum refraclio est tanta. »
2. « Lumen videlur esse quid jluidum, perquam celertïmè et sallem aliquando etiam undulatim
fusion per corpora diaphana. »
« Lumen dum transit in colorem apparentent, plerumque millal inlensioncm vel
densilalem; ita ul
iulendalur lumen seu denselur ubi color sit magis clams ac hilaris, et remitlalur sen rarescat vel
saltemnon adeo denselur ubi color est magis obscurus, » Pour ces mots color
clams, obscurus,
voir le passage suivant, où l'on décrit l'expérience ci-dessus
« Color subrubews apparet ad parles
ubi radii sunt densiores, et cœruleus ubi laxiores. » (Physico-malhcsis (le Lumine, Coloribus et
Iride
Trop. 11.
XXXV.)
GRIMALDI.
r
r~
–
w ·
SA
THÉORIE
1
DE'LA
__1
DISPERSION.
T-
T
1
5
1
7
Il
1
celui que fait IP avec NQ, ce qui est exact. Le fluide lumineux est donc
dilaté vers 0 et condensé vers Q; il y aura irisation rougeàtre en 0, bleuâtre
enQ1. Vient-on à faire subir au faisceau coloré une seconde réfraction
qui rétablisse l'égalité de densité des diverses portions du faisceau, aussitôtt
c'est ce qui arrive dans le cas du prisme
la lumière blanche reparaît
équilatéral, cas étudié de très près par Grimaldi 2.
On voit dans la figure ci-jointe, prise dans son ouvrage, que les rayons
réfractés sortant des différentes
faces doivent être successivement
blancs ou colorés d'après la règle
formulée plus haut.
Le grand progrès accompli par
Grimaldi, c'est l'établissement de
cette notion que la lumière se colore sans rien perdre ni rien absorber de substantiel, et que vraisemblablement les différences de
coloration sont dues à des différences d'ondulations2. Mais il ne
faut pas chercher dans son ouRéfraction dans un prisme, d'après Grimaldi.
Fig. ô.
vrage une théorie géniale établie
sur
ces
notions
fondamentales.
Une
1 1
semblable
1 1
il.
théorie,
•
il
1
1
ï
•
l'entrevoyait
« Dum lumen transit per crystallinum prisma triangulàre,
cui ad certos angulos incident,
ac vivarefringilur et statim post illud prisma ubicunque fuerit ienninatum, apparet multiplia
cissimo colore tinctum
esta id observelur manifestais in magnâ dislanlid post illud prisma et adhue manifeslius si radialio luminis post crystaUiim egressi excipialur in loco obscuro super opaco,
sed in rem noslram aplissimnm. »
prœsertim candido. Experimenlum est salis nolum ac irilum.
(Phijsico-nvdhesis de Lumine, elc. Prop. XXXII.)
«
Lumen quod asswnptâ
radiorum densitate inœqnalUer distribulâ colorabalw, si ad itniformem radiorum densitatem redigatur, non amplius coloratur. » [Ibid. Prop. XXXVI.)
'2. <( Quoliescumque lumen coloralur.
id fit per solam aliquam modifwalionem luminis inlrinsecam,
Et ailleurs
et nullâ aliâ re produclâ vel ab eo coiisumptâ »
« Substantiel maxime fluida
non potest pali novam aliquam dissipalionem, aul diffraelionem,
htrbatetmve refl-exionem, quin eliam nova aliquà fluilatione agitelur. »
« Luminis modificaiio vi cujiis illud tant permanenter quant (ut aiunl) apparenter coloralur, seu
6
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOPE.
peut-être; mais elle lui paraissait « mener à l'atomisme », et dans plus
d'un chapitre il s'attache à se laver devant son temps, devant son ordre et
devant Aristote de cette terrible accusation.
de
5. Huyghens expliqua le premier les principaux phénomènes
l'optique à l'aide de la théorie ondulatoire dont il est sans contredit le
fondateur'. Mais, chose curieuse, il ne s'occupa pas de la chromatique
c'est même dans son immortel Traité une lacune considérable2. La notion
de périodicité du mouvement lumineux, périodicité dont Euler devait tirer
sa théorie des couleurs, y fait complètement défaut; à tel point. dit Verdet,
qu'on pourrait appeler le système d'Iïuyghens celui des ondes indépendantes. « Il n'a jamais égard dans ses raisonnements qu'à l'onde produite
par une impulsion unique du corps lumineux; il la conçoit bien précédée
et suivie d'ondes pareilles se propageant avec la même vitesse et douées
des mêmes propriétés, mais comme il ne suppose aucune relation générale
entre les mouvements de ces ondes successives*, il n'en combine jamais des
effets. » Ce qui suffit à sa gloire, c'est d'avoir imaginé que les particules
lumineuses vibrent, qu'elles transmettentlcur
mouvement un milieu très
subtil qu'il nomme éther, et que les ondulations de ce milieu reçues par
l'œil y excitent la sensation de la vision; c'est surtout (car les idées que
nous venons de rappeler étaient exprimées plus ou moins vaguement par
dicipoleslessedelerminalaipsiusUnduiatio
potinsfit sensibilesubrationecoloris,nonimprobabilité)'
etquidamveluttrcmordiffusionis,
cumcertâfluitalione
minutissimecrispala
sublilissimâ,
quâfiatutillud
etc. Prop.XLI11.)
propridet delerminala
applicatione
afficiatsensoriumvisionis.» (Physico-matkcsis,
1. Traitéde la lumière,par C.Il.D.Z., Leyde,1690.
2. Voicice qu'il écrivaitdanssa préfaceà LaHaye,en 1690(lelivrelui-mêmefut écrità Paris,
douzeans auparavant)
« II s'en faut que toute cette matière ne soit épuisée. Cela paroist par les endroits que j'ay marquez, où je laisse des difflcultez sans les résoudre; et encore plus par les choses que je n'ay point
touchées du tout, comme sont les Corps Luisans de plusieurs sortes et tout ce qui regarde les
Couleurs. »
5. 11 dit même (p. 15) que « les percussions au centre de l'onde n'ont pas de suites reglées.
Aussi ne faut-il pas s'imaginer que les ondes mesmes s'entre-suivent
par des distances égales;
et si ces distances paroissent telles dans cette figure (représentant
la flamme d'une chandelle
entourée d'ondes entre-croisées naissant de ses divers points) c'est plutost pour marquer le progrez d'une mesme onde en des temps égaux, que pour en representer plusieurs provenues du
mesme centre. »
I1UYG1IENS. – THÉORIE ONDULATOIRE DE LA LUMIÈRE.
7
plusieurs physiciens de son époque1) d'avoir donné, en s'appuyant sur ces
hypothèses, une théorie de la propagation rectiligne de la lumière, de la
réflexion, de la réfraction simple et de la réfraction double, théorie qui est
encore acceptée aujourd'hui.
Voici à peu près en quoi elle consiste Quand un point lumineux A
ébranle l'éther qui
donne naissance à une
--1
i l'environne, chaque
"'l pulsation
["
nnrln
Hl sur Imitfi
toute la snrfnn.A
onde snh^rirmp
surface
sphérique fil
de laquelle l'éther se trouve au même
instant dans la même phase de vibration.
Cette surface s'étend avec une extrême
rapidité en conservant toujours son caractère, et les rayons de cette sphère
grandissante forment autant de rayons
lumineux. Ces rayons peuvent-ils être
considérés comme indépendants? Non,
à cause de l'élasticité présumée de l'éther
et de la facilité avec laquelle un ébranlement s'y propage. Le mouvement en
l'"ig. 4. – Propagation d'une onde,
un point de l'onde est donc produit par
d'après Huyghcns.
l'action des divers points antérieurement
en mouvement,
dans
mineuse,
résultante
des
et,
comme
chacun
de
mouvements
le dit
ses
Fresnel\
points,
élémentaires
« les
peuvent
qu'y
vibrations
être
d'une
regardées
enverraient
au
onde
lu-
comme
la
même
in-
de cette
onde considérée
les parties
toutes
en agissant
isolément,
stant,
» Ainsi chaque
de ses positions
antérieures.
dans l'une quelconque
point
et au bout d'un temps
t chacun
un centre
de HI constitue
d'ébranlement,
a donné
commune
naissance
de
toutes
à une
onde
ces ondes
de
sphérique
est une surface
même
rayon;
sphérique
l'enveloppe
DF ayant
pour
1. Le Père Pardies, dont les idées se trouvent développées dans l'Optique du Père Ango (Paris,
1682), avait une notion très nette du mouvement vibratoire qui constitue la lumière. Il dit expressément que celui-ci se propage par des ondulations de l'éther, comme le son par des ondulations
de l'air. Les vibrations sont comparées aux oscillations du pendule.
2. Supplément à la Traduction du Système de Chimie de Thomson, p. 50.
8
~t~~t.1~f*]~)']-t,]--t-
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOPE.
centre A; c'est la surface de l'onde au bout du temps t. sIlTIest certain que
cette surface limite l'espace où a pu se propager l'ébranlement,
mais
rien ne nous force d'admettre qu'il n'y en a aucun dans son intérieur,
sinon l'expérience et cette considération que le mouvement sur l'onde DF
peut être considéré comme émané directement du point lumineux aussi
bien que le mouvement sur HI lui-même.
Huyghens, ne connaissant pas les interférences, ne pouvait démontrer
que les seules portions efficaces des ondes émises par les différents points
de HI étaient celles qui étaient tangentes à
l'onde enveloppe, mais cette difficulté ne lui
échappait pas, et s'il la négligeait c'était de
propos délibéré et pour s'attacher aux conséquences que son génie lui avait fait tirer des
considérations que nous venons de reproduire1.
Rien de plus simple et de plus fécond que sa
manière d'expliquer la réfraction et d'en retrouver les lois. Soient deux milieux séparés
par une surface plane, et soient v et v! les viRéfraction d'une onde piano,
l'ig. 5.
tesses de la lumière dans le premier et dans
d'après Huyghens.
le second milieu. Considérons une onde incidente plane, c'est-à-dite provenant d'un point lumineux extrêmement
éloigné, et arrivé à la position AC. Au bout d'un temps t elle aura atteint le point B, et il est facile de calculer ce temps qui sera d'autant plus
long que CB sera plus grand, ou que la vitesse sera plus petite, d'où
= ÇB
v
i. « Chacune de ces ondes secondaires ne peut estre qu'infiniment foible comparée à l'onde
DCF, il la composition de laquelle toutes les autres contribuent par la partie de leur surface qui
est la plus éloignée du centre A. »
« On voit de plus que l'onde DCF est déterminée par l'extrémité du mouvement qui est sorti
du point A en certain espace de temps, n'y ayant pas de mouvement au delà de cette onde, quoyqu'il y en ait bien dans l'espace qu'elle renferme, sçavoir dans les parties des ondes particulières,
lesquelles parties ne touchent pas la sphère DCF.Et tout cecy ne doit pas sembler estre recherché
avec trop de soin, ni de subtilité puisque l'on verra dans la suite que toutes 1rs proprietez de la
lumière.
s'expliquent principalement par ce moyen. » (P. 18).
11 UYGIIEJNS.– THÉORIE DE LA RÉFRACTION.
9
A ce moment, l'onde sphérique émanée de A et se propageant dans le
second milieu aura fait un certain chemin; ce chemin sera à CB dans le
il sera donc égal à ––––.
rapport des vitesses –,
v
,v
tangent à l'onde sphérique
Menons par B un plan BN
ayant son centre en A et AN =-
pour
v
rayon; il est facile de démontrer que ce plan n'est autre que l'onde réfractée après le temps t, c'est-à-dire qu'il est tangent à toutes les ondes
sphériques émanant des divers points du plan réfringent successivement
atteints par le mouvement lumineux et se propageant dans le second
milieu, ces ondes étant prises dans les positions qu'elles occupent au
moment où l'onde incidente passe par le point B.
Soit en effet K un point quelconque du plan réfringent. Il s'agit
de prouver que sa distance au plan BN, c'est-à-dire KN', est bien celle
que l'onde, en se déplaçant avec la vitesse v', aura parcourue au bout du
temps t, cette onde étant partie de K non pas au commencement du
temps t, c'est-à-dire quand l'onde était en AC, mais un peu après, quand
elle avait atteint KC' (KC', parallèle à AC). Depuis ce dernier moment jusqu'à la fin du temps t, l'impulsion dans le premier milieu a fait le cheG'B X v'
1
d
elle
Il
en
f
fait
un
("ll
dans
l
le
aura
autre
second,
min C'B;
exprimé par C'B x v' Il
"d donc que KN'
faut
KN' =
C'D X 1)'
l, est évident
CB x v' or, cela
é .ù
si l,l'on se souvient que
v'
AN
KN'
AN
=
car alors
1
on doit
d
avoir
f
1. àl laquelle
Il e
or, c'est la formule
v = -1,
(jb
L U -^r
UD
mènent les considérations les plus élémentaires sur les similitudes des
triangles ABC,KBC d'une part, et ANB,KN'Bde l'autre.
Le plan BN étant celui de l'onde réfractée, les rayons réfractés lui sont
perpendiculaires. Il s'ensuit que ABN est égal à l'angle de réfraction 1';
mais BAC est égal à l'angle d'incidence i; on a dès lors
CB= ABsin i,
AN= ABsinr;
LE SPECTROSCOPE.
LES COULEURS.
10
d'où
sin i
sin r v'
CB
AN
v
Pour un autre rayon incident on a aussi
sin
sin?1'
– –=
Sin r
i'
sinï
""sin?1
v
v''
n est donc constant pour deux milieux donnés, ce qui est la loi de
Descartes, etw= – ce qui détermine la signification physique, dans le sys7
tème des ondes, du nombre «appelé indice de réfraction. Le jour où Foucault
a pu mesurer la vitesse de la lumière en opérant sur une longueur de
quelques mètres, c'est en vérifiant cette formule d'Huyghens qu'il a ruiné
définitivement la théorie de l'émission1.
La théorie d'Huyghens conduit à une détermination graphique très
simple de la direction d'un
rayon réfracté, qui s'applique
au cas delà réfraction double
comme 't celui de la réfraction simple. 11 suffit de connaître la forme des ondes lumineuses dans les milieux
considérés et leur* vilesse de
propagation.
Si les milieux sont isotro-ié
pes comme l'air, le verre et
Construction ilu rayon réfracte, d'après Iluyglicns.
Fig. 0.
les
îuo
nous
avons
uvmiis
corps
uui
j.i» t|ue
que nous
considérés jusqu'ici, c'est-à-dire si les ondes sont sphériques, on peut,
d'après leur vitesse supposée connue, construire très facilement le rayon réfracté. Soit ADla surface de séparation du milieu où la vitesse est 1 (l'air
1. Annalesde Chimieet de Physique(5),XLI,p. 129.
HUYGHENS. – CONSTRUCTION DU RAYON RÉFRACTÉ.
11
l'indice
par exemple) et du milieu plus réfringent où la vitesse est n («-est
du nouveau milieu par rapport à l'air d'après ce qu'on vient de voir),
traçons autour du point d'incidence pris comme centre une circonférence de rayon 1 et une circonférence
de rayon
prolongeons le rayon
menons la tangente au
incident 10 jusqu'à la première circonférence;
point M et prolongeons-la jusqu'à la ligne AB par le point A, menons une
tangente à la deuxième circonférence et joignons le centre au point de tangence K cetteligne ORsera le rayon réfracté. Inutile de faire voir que cette
construction revient à celle que la théorie conduirait à faire, en supposant
un rayon parallèle à 10 tombant en A.11 suffit de se reporter à la figure 5.
Si le point 0 était la section de l'arête d'un prisme dont COB serait la
section droite, la direction OKdu
rayon réfracté servirait à construire d'une façon analogue celle
du rayon OE émergent après la
seconde réfraction. On prolongerait AK jusqu'à son intersection avec la trace de la face de
sortie et, par le point C ainsi déterminé, on mènerait une tangente à la circonférence de rayon
1. OEserait la direction du rayonil
émergent.
6. Euler adopta
les idées de
.1.
Fig. 7.
du rayon réfracté à travers
d'après Huyghens (A. Cornu).
Construction
un prisme,
Huyghens et les précisa. 11 est l'auteur d'une admirable théorie des couleurs. Bien que postérieur à Newton, dont nous parlerons tout à l'heure,
il ne se laissa pas éblouir par l'éclat d'un si grand génie. 11aperçut nettement ce qui était immortel et ce qui était périssable dans son œuvre.
des Lettres à une
Voici à ce sujet quelques passages caractéristiques
vrincesse d'Allemagne1. « Un corps nous paraît rouge, lorsque les rayons qui
1. TomeII, troisièmepartie, lettresI, II, III,IV.
12~)
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOPE.
en sont lancés sont de telle nature qu'ils excitent dans nos yeux la sensation
de la couleur rouge. Tout revient donc à approfondir cette différence
entre les rayons, qui fait que les uns excitent la sensation de la couleur
rouge, et les autres celle des autres couleurs. Dans le système de l'émanation actuelle (celui de Newton), où les rayons sont supposés sortir des
corps luisants en forme de jet d'eau, qui en sont dardés en tous sens, on
veut que les particules lancées diffèrent, ou en grosseur, ou en matière,
de la même manière qu'un jet d'eau pourrait lancer du vin, de l'huile,
et d'autres liqueurs.
Ainsi, une certaine matière subtile lancée d'un corps
lumineux serait la couleur rouge, une autre matière la couleur jaune; et
ainsi des autres couleurs.
« Selon mon système, les rayons du soleil, que nous sentons ici, n'ont
jamais été dans le soleil; ce ne sont que les particules de l'éther, qui se
trouvent dans nos environs, mais qui sont mises dans une agitation de
vibration qui leur est communiquée par une semblable agitation du soleil
même, sans qu'elles changent sensiblement de place.
« Cette propagation de lumière se fait d'une manière semblable à celle
dont le son provient des corps sonores. Quand Votre Altesse entend le bruit
d'une cloche, ce n'est pa'sque la cloche lance des particules qui entrent
dans les oreilles. On n'a qu'à toucher une cloche quand elle est frappée,
pour s'assurer que toutes ses parties sont agitées d'un frémissement très
sensible. Cette agitation se communique d'abord aux particules de l'air
plus éloignées de sorte que toutes les particules de l'air en reçoivent, successivement un frémissement semblable, lequel entrant dans l'oreille y
excite le sentiment d'un son.
« Toutes ces circonstances, qui accompagnent la sensation de l'ouïe, se
retrouvent d'une manière tout à fait analogue dans la sensation de la vue.
n n'y a que le milieu et la rapidité des vibrations qui soient différents. A
l'égard du son, c'est l'air à travers duquel les vibrations des corps sonores
sont transmises; mais à l'égard de la lumière, c'est l'éther, ou ce milieu
incomparablement
plus subtil et plus élastique que l'air, qui se trouve
répandu partout où l'air et les corps grossiers laissent des interstices.
« Donc, toutes les fois que cet éther est mis dans un frémissement ou tré-
EULER.
– THÉORIE ONDULATOIRE DES COULEURS.
15
moussement et qu'il est transmis dans un œil, il y excite le sentiment de
la vision, qui n'est alors autre chose qu'un semblable trémoussement dont
les moindres fibrilles nerveuses du fond de l'œil sont agitées.
« Votre Altesse comprendra aisément que la sensation doit être différente
selon que ce trémoussement est plus ou moins fréquent, ou selon que le
nombre des vibrations qui se font dans une seconde est plus ou moins
grand. Il doit en résulter une différence semblable à celle qui se fait dans
les sons, lorsque les vibrations rendues dans une seconde sont plus ou
moins fréquentes. Cette différence est très sensible à notre oreille puisque
le grave et l'aigu dans les sons en dépendent.
Ainsi, une corde est dite être
en C, lorsque sa tension et sa structure sont telles qu'étant frappée elle rend
environ 100 vibrations par seconde; et, si elle rendait plus ou moins de
vibrations dans le même temps, elle aurait le nom d'un autre son plus aigu
ou plus grave.
Appliquons ceci aux corps en tant qu'ils sont des objets de
notre vue. Les moindres particules qui composent le tissu de leur surface
peuvent être regardées comme des cordes tendues, en tant qu'elles sont
douées d'un certain degré de ressort et de masse de sorte qu'étant convenablement frappées elles en reçoivent un mouvement de vibration, dont
elles achèveront un certain nombre'dans une seconde; et c'est aussi de ce
nombre que dépend la couleur que nous attribuons à ce corps.
« De là un corps est rouge lorsque les particules de sa surface ont une
telle tension, qu'étant ébranlées, elles rendent précisément autant de vibrations dans une seconde qu'il en faut pour exciter en nous le sentiment de la
couleur rouge 'Un autre degré de tension qui produirait des vibrations
plus ou moins rapides exciterait aussi le sentiment d'une autre couleur,
et le corps serait alors ou jaune, ou vert, ou bleu, etc. 2.
« On n'a qu'à exposer un clavecin à un grand bruit et l'on verra que non
1. Eulernégligeicid'ajouterqu'il faut quele corpsrougetrouve,parmiles vibrationsqui le frappent,desvibrationsd'unefréquenceégale;des rayonsrouges,en un mot c'estle pointcapitalde
la théoriede Newton.
2. Eulerpensaitalors, avecraison, que les ondulationsqui donnentnaissanceà la sensation
du rouge sont moinsrapidesque cellesqui donnentla sensationdu bleu.l'lus tard, il changea
d'idée,maisles argumentsqu'il cite à l'appuide sa premièremanièredevoirsont bien autrement
fortsqueceuxqui la lui ont faitabandonner.
li
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOPE,
seulement ses cordes sont mises en vibration, mais on entendra aussi le son
de chacune presque de la même manière que si elle était touchée effectivement. Or, de la même manière qu'une corde excite dans l'air un tel mouvement, il s'ensuit réciproquement qu'un tel mouvement dans l'air est aussi
Les corps colorés sont
capable d'agir sur la corde et de la faire trembler.
semblables aux cordes d'un clavecin et les différentes couleurs aux sons
différents par rapport au grave et à l'aigu. La lumière dont ces corps sont
éclairés est analogue au bruit auquel le clavecin est exposé et comme ce
bruit agit sur les cordes, la lumière dont un corps est éclairé agira d'une
manière semblable sur les moindres particules dans la surface de ce corps i
et en leur faisant rendre des vibrations, il en naît des rayons tout de même
que si ces particules étaient lumineuses, la lumière n'étant autre chose
que le mouvement de vibration des moindres particules d'un corps communiquées à l'éther, qui les transmet ensuite jusque dans les yeux1. »
La plupart de ces idées d'Euler sont encore les nôtres, tout comme les
lignes de /brce de Faraday se trouvent déjà dans sa théorie des aimants. Nous
verrons plus tard que la théorie du renversement des raies a été déduite par
Angslrô'm des principes posés par Euler dans sa « Theoria lucis et caloris ».
Le nom de ce grand géomètre qui fût un grand physicien, mérite donc
d'être rapproché par les spectroscopistes du nom de Newton lui-même. De
fait c'est a lui qui a dit le premier d'une manière expresse que les ondulations lumineuses sont périodiques comme les ondulations sonores, et que
la couleur dépend de la durée de la période8 ».
7. La théorie des couleurs d'Euler mène à cette notion fondamentale
que les ondulations des diverses couleurs sont de diverses longueurs dans
un même milieu. Il doit en être ainsi puisqu'elles sont de diverses fréquences et que d'ailleurs elles se transmettent avec la même vitesse c'est
du moins ce qu'il était permis de supposer du temps d'Euler, bien qu'aucune mesure n'ait alors pu être faite à ce sujet. De là la faculté de définir
une couleur soit par le nombre (en une seconde) des vibrations qui la pro1. Toutcelaavaitéchappéà Huyghens.
t. I, p. 48.
2. Vcrilct,Optique
physique,
DÉFINITION DE LA LONGUEUR D'ONDE.
1-1
15
duisent (v), soit par sa longueur d'ondulation (A)dans un milieu donné,
dans l'air par exemple'. Le nombre de vibrations est constant pour chaque
couleur, la longueur d'onde change avec le milieu, malgré cela c'est elle
qu'on emploie d'ordinaire pour distinguer les diverses couleurs. On aura
le nombre de vibrations v, connaissant la vitesse V dans le milieu par la
formule d'acoustique
v
v~~i'
S'il s'agit de différentes couleurs transmises dans un milieu
où V peut être regardé comme constant, on écrira
unique,
•T
Nous verrons plus tard qu'on a pu mesurer directement la longueur
d'ondulation qui correspond dans l'air à une couleur donnée, au jaune
orangé par exemple, et qu'elle est de 589 millionièmes de millimètre. 11
s'ensuit que le nombre correspondant de vibrations exécutées dans une
seconde est de 509 trillions.
Nous nous sommes écartés de l'ordre historique, pour suivre le développement de la théorie des ondes en ce qui regarde les couleurs. Il est temps
de revenir en arrière et d'arriver à Newton, sans nous arrêter à l'opinion
de Descartes, suivant laquelle le plus ou moins d'intensité des rayons
réfléchis par les objets déterminait la sensation des différentes couleurs.
Elle fut du reste réfutée par le P. de Chales, qui fit à ce sujet beaucoup
d'expériences et formula quelques idées semblables à celles de Newton
trente ans avant celui-ci.
8. Newton, qui répudia si malheureusement
pour sa gloire la théorie
des ondulations, fut le Lavoisier de la chromatique. Son Optique, divisée
en théorèmes, en propositions et en preuves expérimentales avec une
4. Lavibrationen optiqueest unevibrationcomplètecomprenantles deux excursionsinverses
dela particulevibranteet deuxpassagessuccessifspar la positiond'équilibre.Lalongueurd'ondulationest cellequi séparedeuxparticulesarrivéesà la mêmephasede leur vibration,par exemple
au passagedans le mêmesens par la positiond'équilibre.
10-
LES COULEURS. LE Sl'KCTROSCOPK.
correction mathématique dont Gœllie devait se moquer plus tard, lit faire
à cette partie de la science plus de progrès que les efforts successifs de
tous les physiciens antérieurs. Il fut amené à s'occuper de la dispersion
de la lumière par l'étude des lentilles. Toutes les lentilles simples donnent
des images irisées. 11 trouva l'explication de ce fait, en ce qu'elles possèdent
un foyer différent pour les diverses couleurs. Étudiant alors cette production de couleurs dans le prisme qui donne des irisations bien plus brillantes que les lentilles, il fit en 1668 la célèbre Expérience du Spectre
Fig. S.
Expérience du Spectre solaire de Newton.
solaire, c'est-à-dire qu'il reçut sur un prisme triangulaire de cristal, dans
une chambre parfaitement obscure, un mince rayon de soleil transmis
par un trou percé dans le volet. Il vit que l'image du soleil, qui se projetait sur le mur, était ramenée vers la base du prisme (on appelle ainsi la
face prismatique ABqui ne sert ni à l'entrée ni à la sortie des rayons lumineux) par l'effet de la réfraction et qu'elle était transformée en une bande
arrondie à ses deux extrémités et teinte des couleurs les plus vives, se succédant dans cet ordre Rouge (du côté de l'angle réfringent, en T), orangé,
jaune, vert, bleu, violet (du côté de la base, en P) c'est le spectre solaire. Se
demandant alors si, en compensant la déviation à l'aide d'un prisme disposé en sens inverse, il modifierait les couleurs produites, il Ht l'expérience
et vit celles-ci disparaître. Dès lors la coloration n'était pas due à quelque
inégalité dans la masse du prisme. Après avoir cherché à vérifier diverses
hypothèses sur la cause de la dispersion, entre autres celle d'une transmis-
NEWTON.
LES COULEURS SIMPLES.
17
sion possible de la lumière en ligne courbe, il conçut et exécuta une
dans laquelle il isola sucexperimentum crucis
expérience décisive
cessivement chacun des rayons reçus sur l'écran, en perçant celui-ci d'un
petit trou. 11 vit alors que chacun de ces rayons était réfracté par un
second prisme sans changer de coloration et sans fournir d'image allongée
du second trou (Non variat lux fracta colorem). De plus, chacun était dévié
d'une façon très différente, depuis le rayon rouge, qui l'était le moins,
jusqu'au bleu et. au violet. De là cette découverte formulée en trois propositions immortelles
Prop. I. Les lumières qui diffèrent de couleur, diffèrent aussi de réfrangibilité.
Prop. II. La lumière blanche du soleil contient des rayons de réfrangibilités diverses.
Prop. V. Ces rayons sont réfractés sans dilatation et sont indécomposables. Ce sont les rayons de lumière simple ou homogène1.
Chacune de ces propositions et d'autres encore étaient appuyées de
belles expériences d'un sens précis et d'une réalisation facile. Ainsi
Newton commençait par établir la proposition 1 à l'aide des couleurs matérielles, et non pas des couleurs produites par le prisme pour se mettre' à
l'abri des arguments scolastiques sur les « couleurs permanentes et apparentes. » Il regardait au travers d'un prisme deux rectangles de papier, l'un
bleu, l'autre rouge, disposés côte à côte. Les deux images, suffisamment
nettes, paraissaient entièrement séparées, l'image bleue était plus déviée
que la rouge.
De même, il peignait une carte par moitié en bleu et en rouge, tendait
sur celle-ci plusieurs fils noirs et projetait l'image de l'ensemble sur un
écran à l'aide d'une lentille. Il constatait que l'on ne pouvait mettre au
point que la moitié de la carte à la fois, le côté bleu donnant une image
nette à une distance plus courte et le côté rouge à une distance plus
chaque coulongue. Même conclusion que pour l'expérience précédente
leur a sa réfrangibilité.
1672.Oplicks,
1. NewIheonjofLightand Colours.(Phil.Transactions,
1704.)
TRAITÉ
TRAITÉ
D
DE
ESPECTR.
SPECTR.
2
18
LES COULEURS. – LE SPECTROSCOPE.
Qui ne connaît l'expérience des prismes croisés? Le faisceau dispersé par
un prisme est reçu sur un instrument semblable dont l'arête réfringente est
perpendiculaire à celle du premier. L'inégale réfrangibilité des rayons leur
fait prendre à chacune une route différente et les éloigne plus ou moins
du plan où ils se tenaient tous après l'action du premier prisme. Ils forment ainsi une nouvelle image spectrale inclinée par rapport au spectre primitif. L'expérience peut être variée d'une façon élégante, à l'aide de deux
Fig. [).
Expérience
des trois prismes
de newton.
trous et de deux prismes disposés parallèlement mais inversement, et permettant de projeter au même endroit, sur un écran, deux spectres inverses,
le rouge de l'un recouvrant le violet de l'autre et vice versa. Danscette bande
très lumineuse de couleurs pâles on ne retrouve pas facilement les spectres
composants; mais vient-on à la regarder à travers un troisième prisme
placé par rapport aux premiers dans une direction rectangulaire? aussitôt
les deux spectres inclinés apparaissent et semblent se croiser dans leurs
milieux. Ainsi un même point (TM)de l'écran, éclairé par deux lumières
simples, donne deux images séparées t et m par le prisme il en est de
même d'un corps coloré en vert par un mélange de jaune et de bleu. Ce
sont les premiers exemples de spectres discontinus.
Pour séparer convenablement les divers rayons simples d'une lumière
composée, Newton donne des règles précises que nous suivons encore.
D'abord il faut limiter le rayon incident à l'aide d'un trou très fin ou
mieux d'une fente. En effet, supposons que la lumière incidente soit composée de 6 rayons de réfrangibilité distincte, on obtiendra avec un trou fin
PRODUCTION
D'UN
SPECTRE
PUR.
19
î rv» n rvs\e* f\
1 1 V» rt
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n
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£ +\ r\n A s\
n
A
de mla csource
seront nséparées.
un spectre ou les i\0 images
a,
b,
c,
Au
etc., n/ï«Ar\f
contraire, avec des trous plus larges, 2 ou 3 rayons homogènes pourront
être mélangés au même endroit (en QR par exemple). Une fente de la largeur du trou fin et ayant sa plus grande
dimension parallèle à l'arête réfringente pourra laisser passer 10, 20 fois
plus de lumière que ce trou, si elle est
10 ou 20 fois plus haute, et chacune des
images sera aussi distincte, seulement
&
6
4
elles seront toutes semblables à la fente.
Fig. 10.
Avantage des trous fins pour la pureté
De là ces raies dont on parle si souvent F
des spectres, d'après Newton.
en 3jjui-.nuavA>j<io.
cil
spectroscopie.
Une seconde condition pour avoir des spectres purs (on entend par là
des spectres où les couleurs homogènes ne se mélangent pas), c'est de disposer avant le prisme (ou après) une lentille convergente à long foyer, de
façon que l'image de la fente fournie par chaque couleur simple aille se
projeter sur l'écran.
Si la lentille est à égale distance de la fente et de l'écran, chaque
image de couleur simple aura les dimensions mêmes de la fente, un millimètre de large par exemple, tandis que la largeur de l'espace éclairé par
chaque faisceau simple, sans addition de lentille, serait la section par le
plan de l'écran d'un cône ayant son sommet à la fente et d'angle égal
à celui sous lequel nous voyons le soleil c'est-à-dire 4 centimètres 1/2
à une distance de 5 mètres.
Le système composé d'une fente, d'une lentille et d'un prisme, constitue
déjà un spectroscoped'un bon usage. Il est singulier que Newton n'ait pas
aperçu à son aide les lignes noires du spectre solaire que Wollaston découvrit avec un instrument encore plus grossier, composé d'un simple prisme
et d'une fente, à la vérité très fine. Mais Newton, placé devant le problème de
la composition de la lumière et porté par son génie mathématique, aussi
bien que par une sorte de mysticisme pythagoricien, à en chercher la
solution dans les nombres, s'occupa bien plutôt d'assigner à chaque couleur une limite idéale que d'en trouver une physique, comme Fraunhofer.
20
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOPE.
Il partagea l'espace spectral comme une corde de sonomètre,
motif connu. Il y eut 7 couleurs comme il y a 7 notes
et cela sans
Violet,Indigo,Bleu,Vert,Jaune, Orangé,Rouge,
et l'indigo dut se séparer du bleu de la façon la plus arbitraire. Haùy disait
en plaisantant que Newton avait voulu faire chanter les couleurs. De fait, si
les couleurs sont comparables aux notes de la gamme, c'est à la condition
qu'on accepte la théorie des ondulations et qu'on ne divise pas, comme
Newton, l'espace spectral obtenu avec un prisme de substance indéterminée
en intervalles tels que le violet corresponde à l'intervalle compris entre l'ut
grave et le ré (Gl), le rouge à l'intervalle entre le si et Yut aigu (Ma), les
autres couleurs tombant sur les autres intervalles ré, wwb, fa, sol, la, si.
Voici à ce sujet la figure qui représente la construction de Newton telle
qu'elle figure dans son Optique.
J
~f
Fig. H.
a n..
– Limites des couleurs dans lc spectre, d'après Newton.
Il faut dire que Newton attribuait à la longueur du spectre et à la proportion des différentes couleurs une fixité qu'elles ne possèdent pas réellement. Il niait la possibilité de l'achromatisme et croyait que toute déviation
produite par réfraction, devait être accompagnée d'une dispersion correspondante, indépendamment de la nature de la substance réfringente. Dès
lors, il n'est pas surprenant de le voir attacher une importance exagérée à
cette longueur du spectre, que nous savons aujourd'hui ne pas représenter
du tout l'intervalle d'octave, et qui ne commence et ne finit là où nous la
voyons finir et commencer qu'à cause du peu de sensibilité de l'œil pour
les radiations infra-rouges et ultra-violettes.
Newton se faisait de l'origine des couleurs une idée toute différente de
IDÉES
I)K
NEWTON.
21
;n,mn
i.,m",n"
1nn L,I,n~
lumineux ~1;4
dit des
lames minces
au phénomène
celle d'Euler. Il l'attribuait 4 .1,
qu'il avait étudié particulièrement et qui nous semble aujourd'hui le fondement assuré de la théorie ondulatoire. De même que les bulles de savon
se colorent de diverses façons selon leur épaisseur, de même, d'après lui, les
dernières particules des corps, vraisemblablement transparentes, réfléchisCette explication ne serait
sent ou transmettent différentes couleurs
valable que si l'on admettait pour ces dernières particules un diamètre
beaucoup plus grand que celui qu'elles possèdent réellement, d'après toutes
les autres données physiques.
Quant à la manière dont les couleurs affectent nos sens, Newton professe
à ce sujet une théorie qui peut s'adapter parfaitement à celle des ondulations et que voici « Les rayons, à proprement parler, ne sont pas colorés. Chez eux, il n'y a rien d'autre qu'un certain pouvoir d'exciter la sensation de telle ou telle couleur. Le son n'est dans le corps sonore qu'un
mouvement vibratoire, dans l'air que ce mouvement propagé, mais dans
le sensorium c'est une sensation de ce mouvement sous forme de son. De
même, les couleurs ne sont dans l'objet qu'une disposition à réfléchir tel
ou tel rayon plus abondamment que le reste dans les rayons, elles ne
sont qu'une disposition à propager tel ou tel mouvement jusqu'au sensorium mais dans celui-ci, elles sont la sensation de ces mouvements sous
forme de couleur. (Opticks, livre 1, 2"" P. Prop. Il.)
Nous n'avons pas à nous étendre ici sur la manière dont Newton se rec'était pour lui un courant de molécules
présentait un rayon de lumière
isolées, lancées comme des projectiles par la source lumineuse, rebondissant sur les surfaces réfléchissantes, détournées de leur route par la réfraction, et se suivant les unes les autres à des distances très grandes et
variables. Les particules qui donnent la sensation du rouge étaient d'une
matière ou d'une 'dimension différente de celles des particules produisant
la sensation du bleu, etc.
1. « The lasl parts 0/' almosl all natural bodies are in some measure transparent and the opacily
of tliose bodies ariselh from the multitude of reflexions causecl is their internai parts.
« The transparent paris of the bodies, accordiny lo their several sizes must refleet rays ofone colour
and transmit lltose ofanolher, on the same ground thaï Ihin plates or bubbles do reflecl or transmit
llwse rays. And lltis l lake lo be the ground ofall their colours. » (Opticks, liv. Il, pr. Il, V.^
22
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOPE.
Il n'y avait dans ce système aucune place pour la transmutation des couleurs les unes dans les autres, transmutation qui s'effectue cependant par
l'intermédiaire des corps fluorescents, ou même par le simple mouvement
de la source lumineuse.
De plus, il fallait admettre, pour la théorie de la réfraction, que la vitesse de la lumière était plus grande dans l'eau ou dans le verre que dans
l'air, ce qui est contraire à l'expérience. En revanche, on expliquait de la
façon la plus simple pourquoi les pigments colorés, éclairés par les rayons
du spectre, ne peuvent présenter que les couleurs du rayon qui les frappe
ou paraître tout à fait noirs, ce dont Euler ne semble pas s'être préoccupé.
Mais une étude du système de l'émission, système aujourd'hui condamné,
nous mènerait trop loin, et nous devons quitter ces considérations théoriques pour reprendre l'histoire des instruments spectroscopiques, car tel
est le sujet de ce premier chapitre.
9. Thomas Melvill, mort à 27 ans en 1755, observa certaines flammes
avec le système d'un trou rond et d'un prisme. Il obtint quelques résultats
à l'aide de cet instrument grossier, mais ne peut évidemment pas ètrecité
parmi ceux qui contribuèrent à la découverte du spectroscope'.
Wollaston, qui vit le premier les raies obscures du spectre solaire, ne se
servit pas d'appareils beaucoup plus compliqués. Il regardait une fente
mince, éplairée par le soleil, à travers un simple prisme, et remarqua un
petit nombre de raies sombres parallèles à l'arête réfringente du prisme
et conservant des positions fixes par rapport aux couleurs du spectre,
comme si certains rayons d'une réfrangibilité particulière manquaient
dans la lumière du soleil. L'image de la fente qu'ils auraient fournie faisant défaut dans le spectre, celui-ci devait en effet être marqué d'un trait
noir à l'endroit correspondant. Il étudia de même quelques flammes et
l'étincelle électrique*.
1. Observations on Light and Colours. (Edinburgh Phys. and Lit. Essays, 1752, t. H, p. 12.)
3. Melhod
2.
JtMto~ of
Tt'ans., 1802, p. 380.)
380.)
examining refraction
M/')'<!c<Mt:
a~et'MMpoM'eM.
and
dispersive powers. (Phil.
(PM. Trans.,
o/'MatK!MK;/
M. Broch a fait voir depuis qu'on pouvait observer le spectre avec passablement de netteté en
appliquant l'œil très près d'un petit prisme de 60 degrés et en regardant sous un angle d'émer-
`
APPAREIL
DE
FRAUNIIOFfifr
/"f
l:J~O
<=.,
`
O
p\~A Il
23
10. Douze ans après, et sans avoir eu
contoiisèap^^ç^esiréailtals,
un opticien de Munich, Joseph Fraunhofer, vofehït dé|e^aninprra^c soin
les indices de réfraction de différents verres poux^des^eetiteursyaonnées,
il façonna un bon prisme^de-sristaTet
monta l'appareil suivant
regarda
à travers celui-ci une fente très fine et assez éloignée à l'aide d'une
lunette astronomique1. Il pouvait amener l'arête réfringente du prisme à
être parfaitement parallèle à la fente, et mesurer les positions relatives des
il ne lui restait plus qu'à trouver dans le
rayons incidents et réfractés
spectre qui se voyait dans la lunette, des points de repère suffisamment visibles. Il plaça d'a<
bord, derrière la fente, la
flamme d'une chandelle et remarqua tout de suite la raie
jaune, que nous savons aujourd'hui être due au sodium; mais
cette ligne avec les raies bleues
et vertes que fournit la base |j
bleue des flammes carbonées,
Ij
ne constituaient pas des repères
assez nombreux, il observa donc
Fig. 12. -T- Appareil de Frauuholer.
d'autres lumières et étudia surtout celle du soleil; il porta ensuite ses observations sur celle des étoiles
et des planètes, et enfin sur celle de l'étincelle électrique. C'est depuis ce
temps que les raies noires du spectre solaire sont appelées raies de Fraunhofer, et que les plus grosses sont désignées par les lettres mêmes qu'il
leur donna. Nous nous étendrons plus tard sur ces résultats importants
à présent, l'instrument seulement doit nous occuper: il est excellent et un
gencetrès grandunefentesituéeà 1 mètre.Onfaittournerle prismejusqu'àce quel'émergence
soittellequel'imagevirtuellede la fentesoità ladistancedevisiondistincte.(Nyt.Magaz.f. Nat. IV.)
turvidemk.,
1 Bestimmung des Brechungs und des Farbenzerslreunngs-Vermihjens verschiedener Glasaiien. (Académie de Munich, 1814-1813, t. V.)
24
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOPE.
certain nombre de spectrocopes à vision directe qu'on fabrique aujourd'hui, ne possèdent comme lui qu'une fente. un prisme et une lunette.
11. Mathiessen donna, en 1844, un très beau dessin du spectre solaire;
il observait celui-ci avec un prisme et une lentille seulement. Il obtint
de bons résultats grâce à la finesse de la fente, dont une des joues était
montée sur une vis micrométrique, et à la longueur du foyer de la lentille
(45 centimètres). Celle-ci était plan-convexe, cylindrique, l'axe du cylindre
étant parallèle à l'arête réfringente du prisme A et à la plus grande dimension de la fente; elle était collée sur le prisme, dans lequel la lumière
entrait ainsi sous l'incidence normale; c'est une condition qu'on a cherché
souvent à réaliser depuis. L'action de ce lentiprisme sur un faisceau de
lumière solaire transmis par une fente mince était de donner une série
d'images de la fente correspondant aux différentes couleurs. Il y avait
Fig. 13.
Lentiprisme de Mathiessen,
donc production d'un spectre réel qu'on observait par derrière, à l'oeil
nu ou à travers un verre coloré en bleu ou en rouge. Un petit prisme B,
agissant sur les rayons en sens inverse du premier, permettait une vision
plus directe, il diminuait naturellement la dispersion. La simplicité de
sa faible dispersion et l'absence d'oculaire permettaient
l'instrument,
d'avoir beaucoup de lumière et de distinguer des raies bien au delà du
spectre de Fraunhofer'.
12. Enfin en 1854, dans le cours de ses recherches de Photométrie2, Masson se servit d'un véritable spectroscope en tout semblable à ceux que
nous possédons maintenant, et sauf en ce qui regarde l'échelle, à celui de
Bunsen et Kirchhoff. C'est un Goniomètre de Babinet portant au foyer de la
1 Voyezle Cosmos,
1855,t. II.
2. Anuales de chimie .et de physique,
t. XL, p. 385.
SIVECTROSCOPK DE MASSON.
25
lunette collimatrice une fente au lieu d'un réticule. Les rayons qui traversent la fente sont rendus parallèles par une première lentille, puis, après
avoir été dispersés par un prisme P, ils sont concentrés par une seconde
lentille de façon à donner un spectre réel qu'on observe à la loupe (L).
C'est l'instrument de Fraunhofer avec cette différence que la fente semble
placée à l'infini. Lorsqu'on fait tourner le prisme et une dés lunettes
jusqu'à ce que l'angle compris entre celles-ci soit le plus grand possible,
tJ
i7
1l
v
a
.1.
ou ce qui revient au même, jusqu'à ce que la déviation soit minima, la lecture de l'angle de
déviation D donnera facilement,
à l'aide de la formule
si4(a+D)
sini«a
sin
désigne l'angle
(dans laquelle
réfringent du prisme), l'indice n
de la matière de celui-ci, pour la
couleur qui se trouve au milieu
de la partie de l'image spectrale
vue dans la lunette. Si le milieu
du champ est marqué par un réticule et si l'on amène l'image
Fig. 14.
Spectroscope de Masson.
unde chaque raie successivement
sous le réticule, on pourra déterminer et désigner chaque raie par l'angle
des lunettes ou par l'indice qui lui correspond. Pourvu qu'on ait toujours
un prisme de même matière et de même angle, on obtiendra toujours des
résultats absolument comparables. Ces mesures de déviations angulaires
constituent, encore aujourd'hui, le moyen le pius précis pour dessiner un
spectre, c'est-à-dire pour enregistrer avec exactitude la position relative de
ses raies. Malheureusement, pour que les mesures fussent comparables, il
26
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOI'E.
faudrait que l'on eût affaire à des prismes identiques d'angle et de substance
et même que la température ne variât pas. Or il n'est guère possible de
rencontrer et encore moins de fabriquer à volonté des prismes de verre
ayant exactement les mêmes indices pour les différentes couleurs.
Zantedeschi, en 1856, fit un certain nombre d'expériences sur le spectre
solaire et sur les raies qu'on y voit, raies transversales (celles de Frauncelles qui sont dues aux irrégularités de la
hofer) et raies longitudinales
fente. Il s'occupa beaucoup des dernières. Son appareil, qu'il appelle Spectromèlre, n'est qu'un prisme de 50°, placé entre deux lentilles de l"\80 de
longueur focale au foyer de la première se trouve la fente par où pénètrent
les rayons solaires. Le spectre réel est reçu derrière la seconde sur un écran 1.
Cette disposition ne constituait qu'un perfectionnement de l'expérience de
Newton; elle avait déjà été adoptée par l'opticien anglais Simms en 1850.
13. C'est en 1860 que Bunsen et Kirchhoff donnèrent à l'instrument
qui nous occupe la forme et le nom qu'il a conservés2. Ils adoptèrent complètement le dispositif de Masson, mais ils réussirent à rendre la détermination des raies plus prompte, en faisant tomber l'image spectrale sur
celle d'une échelle divisée de position invariable. Pour cela ils utilisèrent t,
comme miroir la face du prisme tournée vers l'observateur. La même
lunette qui recevait à travers le prisme les rayons formant le spectre,
reçut encore par réflexion sur sa surface d'autres rayons qui fournirent
l'image d'une fine division photographiée, vivement éclairée par derrière à
l'aide d'une bougie, ou d'une petite flamme de pétrole ou de gaz, et placée
au foyer d'une petite lentille. Il y a des inconvénients, au point de vue de
l'exactitude, à employer ce procédé sans précautions spéciales, mais c'est
le seul qui soit réellement applicable aux recherches chimiques; il permet
de constater rapidement la présence d'un certain nombre de raies dans
des places déterminées sans être obligé de faire pour chacune d'elles une
mesure d'angle particulière. Le prisme fut placé une fois pour toutes dans
la position du minimum de déviation par les rayons moyens, c'est-à-dire
1.AllidelïhtiluloVeneto.
20juin 1856,t. XV,p. 793.
2. Poggendorffs Annalen, t. CX, p. 661 et Annales de chimie et de physique, 1 800.
DE BUNSENET KIRCHHOFF.
SPECTROSCOPE
27
pour jaune vert; il fut recouvert d'une sorte de chapeau percé de trous
pour le passage des rayons, grâce auquel on peut opérer dans une pièce faiun petit
blement éclairée, au lieu de la chambre noire des physiciens
prisme à réflexion totale, ou deux appareils semblables croisés comme on
Fig. 15. – Prisme à réflexion pour éclairer
la moitié de la fente,
le voit dans la figure
mirent d'envoyer par
que celle qui pénètre
ment deux spectres
Double prisme à réflexion
Fig. -10.
pour envoyer dans la fente la lumière
d'une source plus ou moins écartée.
16, celui du dessus pouvant tourner sur l'autre, perle haut de la fente une lumière d'une autre nature
directement par le bas et de comparer ainsi facilejuxtaposés. L'instrument primitif de Bunsen était
Fig. 17.
Premier SpccLoscopode Bunsen et Kirchhoff
bien plus simple et ne comportait pas d'échelle, le prisme F était creux et
rempli d'un liquide réfringent tel que le sulfure de carbone; c'est avec cet
instrument rudimentaire que les deux savants fondèrent l'analyse spectrale.
28
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOPE.
La figure 18 représente le spectroscope de Bunsen et Kirchhoit tel qu il
se construit aujourd'hui, avec les perfectionnements
que Steinheil, Duà
boscq Laurent, etc., lui ont fait subir. Chaque lunette peut recevoir,
l'aide de vis, un mouvement peu étendu autour d'un axe horizontal; le
en
spectre ou l'image du micromètre peuvent donc être déplaces à volonté
hauteur. La lunette oculaire et celle du micromètre portent des divisions
Fig. 18.
Spectroscope de Bunsen et Kirchhoft, modèle actuel.
sur le tirage. La bande photographiée qui représente l'échelle micromeelle est éclairée par un bec de gaz qui
trique est légèrement transparente
Le prisme
n'est pas attaché à la lunette, mais au pied de l'instrument.
peut être remis en place, après qu'on l'a ôté pour le nettoyer, à l'aide d'un
repère. La fente est en platine et s'ouvre plus ou moins par un mouvement de coulisse la vis qui la fait mouvoir agit contre un ressort antago-
MOniFIC.VTION
DE MJ BOSCO.
29
niste qui tond à la fermer; la tète de cette vis porte des divisions micrométriques, qui permettent de définir et de retrouver facilement la largeur
de la fente. Enfin la plate-forme peut être exhaussée, le pied de l'instrument étant creux.
Quelque temps après l'introduction en France du spectroscope de Bunsen et Kirchhoff, M. Duboscq qui le construisit le premier à Paris imagina, pour le rendre moins volumineux, de doubler l'action réfringente et
dispcrsive du prisme par une réflexion du rayon sur une de ses faces préa-
vertical
de Duboscq.
l'ig. 19. Spnclroscopc
Kig.20.
du Si>ectroscope
vertical.
Coupe
lablcmcnt argentée. Le rayon disperse fut alors renvoyé dans la direction
du collimateur et il n'existait qu'une lunette. L'appareil était petit et puissant, mais il n'était pas d'un usage fort commode à cause de la position des
sources de lumière.
14. Lorsqu'on veut produire un spectre très long, c'est-à-dire très dispersé, ann de voir certains détails qui échapperaient au spectroscope à un
prisme, on met deux prismes en succession, la dispersion est alors doublée on peut môme en mettre un plus grand nombre comme Bunsen et
Kirchhoff l'ont fait pour la première fois. Nous donnons la figure du pre-
S0
LES COULEURS.
– LE SPECTROSCOPE.
mier spectroscope polyprismatique construit
la lumière, traversait trois
prismes de 45° suivis d'un prisme de 60°. La lunette B grossissait quarante
fois environ. C'est avec cet instrument que fut exécuté le dessin du spectre
solaire par Kirchhoff. Dans ces appareils il est indispensable de disposer les
prismes d'une façon différente pour l'observation des diverses parties du
spectre, car chacun d'eux pour être traversé d'une façon régulière par
un faisceau coloré doit être dans la position de la déviation minima correspondant à cette couleur particulière. Pour cet objet les prismes peuvent
Fig. 21.
Spccti'oscopo ù 4 prismes
de Bunsen
et Kirchhoff.
tourner autour d'un axe vertical; on commence par n'en placer qu'un seul,
celui qui est le plus rapproché de la lunette collimatrice. Il est facile,
en observant le spectre à l'aide de la seconde lunette et en faisant tourner
le prisme dans un sens ou dans l'autre, de trouver une position de celuici pour laquelle telle ou telle couleur, caractérisée par telle ou telle raie,
s'écarte de sa position sous le réticule et se déplace du côté du violet,
aussi bien dans le cas où la rotation du prisme s'opère de droite à gauche
que dans celui où elle s'opère de gauche à droite. La déviation minima est
alors atteinte
on fixe le premier prisme dans cette position et l'on place
SPECTROSCOPES
POLYPRISMAT1QIJES.
51
le second, puis on recommence pour celui-ci une opération semblable et
ainsi de suite jusqu'au 'dernier. Le spectroscope est alors réglé pour une
couleur donnée. Il est bon de graver, sur la plate-forme qui supporte les
prismes, des traits de repère permettant de retrouver facilement la position des prismes pour chaque couleur.
La lunette oculaire se meut sur un cercle divisé. Elle est conduite par
une vis micrométrique. Les lectures se font en amenant chaque raie sous la
croisée des fils du réticule et en notant la division du limbe et la fraction
de tour de la vis qui correspond à chaque position de la lunette. Elles
mais le
peuvent encore s'effectuer à l'aide de l'échelle photographiée
spectre devient plus long que cette
échelle; il faut alors la changer
souvent de place. On adopte souvent dans les spectroscopes à forte
dispersion un micromètre oculaire
qui, s'il ne permet pas de relever
Fig. 22. – Micromètre oculaire.
la position de toutes les lignes d'un
spectre à la fois, donne du moins avec une grande précision la distance
entre deux raies visibles en même temps dans l'instrument. C'est un fil vertical tendu sur un cadre a mobile horizontalement, lequel est en rapport
avec une vis micrométrique de. Ce fil est au foyer de l'oculaire.
15. Plusieurs constructeurs anglais ont cherché un dispositif mécanique
permettant de mettre à la fois tous les prismes à la déviation minima, sans
qu'il soit nécessaire de s'en préoccuper et rien qu'en dirigeant la lunette
sur telle ou telle partie du spectre. Les instruments portant cette addition
importante sont extrêmement commodes, mais si l'on fait des lectures à
l'aide de l'échelle photographiée de Bunsen et Kirchhoff, ou autrement, on
s'aperçoit que, sous l'influence du temps, les mêmes raies ne tombent pas
toujours exactement aux mêmes divisions, à cause de l'imperfection nécessaire des organes mécaniques. Comme un grand nombre de questions d'analyse spectrale se décident, non par des évaluations numériques absolues,
mais par de simples comparaisons, cet inconvénient a moins d'importance
qu'on ne pourrait le croire. D'ailleurs la mise au minimum a la main,
52
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOPE.
employée d'abord par Bunsen et Kirchhoff, donne encore moins de précision. Voici le dispositif de M. Browning'. Chaque prisme est lié aux prismes
voisins par des charnières aux extrémités de sa base, de plus les mouvements de cette base sont assujettis par des glissières à cette condition que la
perpendiculaire élevée sur son milieu passe constamment par le centre de
Fig. 23.
Specti'oscope
automatique
de M. Browning.
la plate-forme. L'ensemble des bases sur ce plan formera donc toujours ce
qu'on appelle une ligne brisée régulière, ayant tous ses angles égaux, et si,
pour un certain rayon, l'incidence sur le premier prisme est celle qui convient à la direction minima, on n'aura qu'à amener le second dans une
position telle que le rayon sorti du premier prisme le rencontre sous le
même angle, pour que tous les autres se trouvent rencontrés par ce rayon
sous le même angle, et par conséquent aussi dans les positions de la déviation minima. Un ajustement particulier permet à la lunette oculaire, qui
entraîne dans son mouvement toute la chaîne des prismes, de recevoir
1. Monthly
NoticesoftheRoij. Asiron.Society,
1870,t. XXX,
p. 198.
Sl'ECTROSCOl'E
AliT0MAT10.UK.
55
toujours dans la direction de son axe le rayon émergent. Cette lunette est
Fig. 24. –
conduite
font
Série des prismes composés de M. Giubb avec
mise au iniiiimutn automatique,
dans
à l'aide
ses
de
déplacements
par
une
Fijr. 2i>. – Mouvement des prismes dans la
mise au minimum automatique (Crubb).
vismicrométrique
les
lectures
se
celle-ci.
16. M. Grubb a résolu le problème qui nous occupe d'une façon un peu
différente'. Les deux lunettes restent
fixes et les prismes sont composés, I
expression dont nous verrons bientôt
la signification. La lumière les traverse deux fois, la première dans Il
leur partie supérieure, la seconde
au-dessous
un prisme à double
réflexion totale amène le rayon dans
le nouveau plan horizontal comme
on le voit dans la figure 26, qui se
Retour des rayons.
Fig 20.
rapporte aussi au dispositif de
M. Cornu que nous décrirons dans un instant. Les sommets de la ligne bri1--
1. Monikiij
Noticesof Roy.Astron.Society,
t. XXX,
p. 56.
TRAITÉ
DE SPECTR.
5
54
LES
COULEURS.
LE Sl'ECTROSCOl'E.
sée ABCDE, formée par les bases des prismes, sont liés par des tiges de
métal a des pivots fixés à différents endroits abc, sur une platine circulaire
à laquelle ou peut donner un mouvement de rotation autour de 0, à l'aide
d'un pignon à tète divisée. Lorsqu'on fait tourner celui-ci, les divers
pivots décrivent des arcs plus ou moins grands et déplacent de quantités à
peu près proportionnelles les sommets de la ligne brisée; les deux derniers,
rlmrorit/1/»/»i»i
non tnràeml
51l'Pf|p P.PTP.IPdevant décrirei'ori
à peu
près un arc de cercle,
sont simplement attachés à des tiges reliées à deux pivots fixes. Comme on le
voit, le mouvement des prismes n'est pas
celui qu'on cherche à
rigoureusement
produire, mais on n'emploie que des tiges
articulées et les articulations sont peu
nombreuses
de là une précision qu'on
attendrait en vain des glissières.
M. Cornu a employé avec succès une
disposition analogue. La lunette collimatrice est à foyer très long, et assez grosse
pour recevoir le faisceau de retour, et
fonction ner aussi commelunette oculaire
un petit prisme à réflexion totale permet
à l'observateur de n'être pas gêné par le
faisceau incident qui, grâce à lui, entre
»«!
VSmmr JMUI.WT
dans
dar
1
la lunette par le côté. Quant au
l'risiiH1. et miroir double du F|ii'cKig. 27.
Lro.icojiu du 11. Cornu.
prisme à double réflexion totale, il est
Ul'ii
l'un
remplacé par deux glaces argentées
ou 1 autre de ces organes se meut autour de 1 axe de rotation du prisme en
décrivant des arcs doubles de ceux décrits par le prisme lui-même.
M. Thollon a imagiuédaiisces derniers temps un instrument polyprismatique très puissant dans lequel les rayons traversent tous les prismes dans
la position de la déviation ininiina; comme cet appareil a aussi pour but
de rendre le rayon réfracté parallèle au rayon incident, nous en parlerons
dans un instant, en même temps que de spectroscopes à vision directe.
RLTOUR bES RAYONS.
VISION DIRECTE.
55
m.
n,r r.
17. Le premier .1.de ceux-ci a,·.4été employé
par M. Janssen, qui, mettant à
profit un dispositif d'Amici, accola 3 prismes de croicn et 2 de flint dans
l'ordre représenté par la figure 28, c'est-à-dire les tlints agissant en
sens inverse des crowns. Il obtint de la sorte un prisme compensé au point
de vue de la déviation des rayons moyens, mais non pas au point de vue de
celle des autres rayons. L'appareil disperse donc encore; il est facile de
s'en convaincre, d'après la comparaison des valeurs relatives des indices
r
r
Kijç. 2S. – Prismecompensé
ou à vision directe (,l:insscii).
des diverses couleurs, pour le flinl et le crown. Mais le spectroscope qu'on
forme avec lui peut être dirigé vers la source de lumière comme une
lunette ordinaire. C'est la solution d'un problème inverse de celui de l'achromatismc
La possibilité d'employer, entre les crowns, des tlints excessivement
lourds, qui s'altéreraient à l'air, a même permis de construire des prismes
Fijr. 29.
Speilroscopc
île poche ii vision directe
(llrowiiing).
à un seul flint. Telle est la disposition adoptée dans ces petits instruments
où il n'existe qu'une lentille, comme dans le lentiprisme, et qui sont excellents pour observer rapidement des spectres très caractérisés et peu compliqués comme les spectres d'absorption. Nous donnons ici le dessin d'un
de ces spectroscopes de poche.
Par une simple raison de symétrie, l'on voit que la direction des rayons
doit être, dans l'intérieur du prisme central, parallèle à sa direction d'enrendus,180- t. LV,p. 07".
Comptes
5C
• LES COULEURS.
LE SPECÏKOSCOl'E.
irée et de sortie. Un prisme compensé, coupé dans son milieu par un plan
bissecteur de l'angle réfringent, sera donc encore à vision directe. 11 aura
Fiir. 30.
Demi-prisme amplifiant
do M. Glirislic.
L'on
en outre certains avantages qui l'ont fait préférer par M. Christie
m.v..a. va,
ce .t.I.&lJ
savant uà uuvrruvm.a.u
verra plus loin la discussion qui a amené
adopter cet urru
appareil dispersif. Voici la figure d'un
demi-prisme à vision directe, dans
lequel la lumière entre normalement du côté du flint et d'où
elle sort dispersée, mais ramenée dans le voisinage de la direction d'incidence,
par l'action
compensatrice du crown; le flint
est excessivement dispersif (sa
densité est de 5); les angles sont
de 57° pour le fliut et de 110° pour
de
de
pjir. 51. – Construction <ln 51. Utulnii |)our déterminer l'anpile
ion 1C
le crown; on n'a pas jugé nécesdes (Towiis extrêmes d'un syslùme de prismes à vision
directe.
saire de donner à celui-ci une
sa
1
11
n·
t
r.
section égale à celle du flint, le faisceau, rejeté du côté de la base du flint,
ne remplit même pas le prisme de crown tout entier. Le faisceau est
condensé, et l'appareil dit amplifiant, car il agit comme une lentille
cylindrique; un semblable demi-prisme disperse d'une façon tout à fait
exceptionnelle, et permet de construire sur le modèle des, spectroscopes
1. h-oceedings
oj theRoyalSociety,1877,t. XXVI,
p. 23.
PRISMKS
A VISION
DIltKCTK.
57
de poche dont nous venons de parler des appareils fort, portatifs et fort
puissants. L'inclinaison des rayons par rapport aux surfaces exige, il est
vrai, pour celles-ci une perfection de taille assez difficile à atteindre. On
peut, en faisant tourner le demi-prisme autour d'un axe parallèle à l'arête
réfringente, faire passer toutes les parties du spectre devant le regard.
M. Hadau a donné une règle intéressante pour trouver, dans un système de prismes à vision directe et par une simple construction graphique,
l'angle réfringent a des prismes extrêmes de crown, les autres prismes, flint
et crown, ayant des angles égaux à p. Traçons trois circonférences concentriques de rayons OA=1, OB – h (indice du crown) 0C = m (indice
du flint). Par les points B et C menons des droites ha' et Ccr qui fassent
avec OC des angles égaux à la moitié de l'angle réfringent P, du prisme
ou des prismes intermédiaires. Prolongeons Ca, l'angle AaXsera l'angle x
cherché, si la combinaison n'a que 5 prismes. En a-t-elle 5, menons a'b
parallèle à Ga et prolongeons a'b. L'angle A&Yest l'angle demandé. AcZ serait celui correspondant à l'emploi de 7 prismes. Quand il n'y a pas de
solution physique, on en est averti par ce fait, que la ligne tracée ne rencontre plus la circonférence3.
1. LesMondes,
1863,l. 111.
2. Voici
4.
rum al'explication
cette wuouua,wuu.
construction.muuuvua
Donnonsud'aliord,
ur.
o.ynwamn d
uce ~cuc
d'aprèsM.Radau,la manièredu
1~.t:1'
u.
.on.
_l"n'
construire la direction d'un rayon après une réfraction à
travers
une surface, ou deux réfractions à travers un
prisme d'indice n. Décrivons autour du point d'incidence
deux cercles de rayons 1 et n prolongeons le rayon incident. 11 coupe la circonférence de rayon 1 au point A.
l'ar ce point, menons une perpendiculaire
à la surface
d'incidence MX.Cette ligne rencontrera
la circonférence
de rayon n en B, et OB sera la direction du rayon dans le
milieu réfringent.
Kn effet, on a dans le triangle AOB, en vertu de la proportionnalité des côtés aux sinus des angles opposés,
sin 0KA_sin
OA
OAB
OU
11
'•
V'ig.
52.
Construction
il'nn rayon irfrcu'li'1.
c'est-à-dire
sin
–
T
– =
sin
i
1
ou
ott
i ==n
== n siu
sin
sin
sin r.r,
Voulons-nous déterminer la direction du rayon qui sortirait par une face inclinée, PQ par
exemple
58
LESt;OULi;UIiS.– LE Si'liCTHOSCOl'E.
18.
Tout
récemment,
la vision
directe
a été
obtenue
au
moyen
d'un
ap-
(le rayon véritable lui serait parallèle et sortirait du prisme par le point d'émergence déjà déterminé); par le point B menons une perpendiculaire à PU, elle rencontrera la circonférence de rayon
1 eu C, et OC sera la direction cherchée. Eu elïet,
en vertu de considérations
semblables aux précédentes
sin OCB
ou
sin 01)!
oc
et
sin e
sin
T
~~T'
d'où
sin c = « sin
Inutile de faire rem;iri|iier que si le milieu où se
fait l'émergence avait un indice m différent de 1,
nn aurait la nouvelle direction par une construction analogue, en se servant d'une circonférence de
rayon = m.
de In ilii-ectioli On raym
t''i};–Construction
Considérons maintenant
un système de prismes
rbl'racté ;i tnacci·: un prisrnc.
de f 1ï ut et de crowu, tous de 00 degrés, sauf les
lilAmn
uni t a r\nmi >nûf<ininâcnlil \n p'ii-nn niii\'nri
extrêmes dnnt l'angle x est à trouver. Le problème rut
qui nous occupe étant résolu, le rayon moyen
du spectre entrera dans le prisme compensé sons un certain angle et en sortira parallèlement sa
Fig. 54.
Constructionde la direction du rayon réfracté à travers un demi-prismecompensé(Radau).
direction primitive. De plus,il franchira le prisme du milieu, selon la même direction, car, comme
on l'a dit, tout doit être symétrique à droite et à gauche de ce prisme il se présentera donc à la face
d'émergence de ce prisme sous l'angle de 45 degrés. Nous pouvons ainsi ne nous occuper que de la
IWU.ULiaiPlPÈDK
•'h
A VISION' DIHIÏCTIv
lijlvtt*
1
50
rm
-1
«
pareil très simple, qu'on appelle le parallélipipède de Zcnger'. Ce physicien s'est proposé de trouver des mélanges liquides qui aient le même
indice de réfraction moyen que le verre ou le quartz et des indices très
l' fOI}'
1
1
différents
pour le rouge ou le
violet. Il a opposé deux prismes
égaux l'un de verre ou de quartz,
l'autre creux et rempli soit
d'huile de cassia, soit d'ariélhol,
dissous dans la benzine et l'alcool absolu dans les proportions
il
t%
de 7 2 l. Il a formé ainsi Un
prisme rectangulaire
que les
Fig. 35.
I'nnillélipipùlc.
do M. Zciifçpr.
rayons jaunes traversent sans déviation, sous l'incidence normale; les rayons rouges et violets peuvent
être au contraire très séparés, surtout si l'angle du prisme est très grand;
or, rien n'empêche d'employer ces incidences très fortes, à cause de
l'indice voisin des deux milieux; la netteté seule peut y perdre quelque
chose. Voici quelques résultats obtenus, cp étant l'angle que font à la
sortie les rayons rouges (A) avec les rayons violets (II) et m l'angle des
prismes.
moitié du système, et supposant qu'un rayon vienne à se présentera l'émergence du prisme central sous l'angle de 45 degrés, déterminer sa direction dans le prisme voisin, dans le second, etc.,
et enfin l'angle a du dernier prisme par lequel la direction d'émergence devra être parallèle au
rayon primitif.
Soit donc un système de trois prismes seulement;
celui du milieu est en flint d'indice m. Le
rayon OCen en sortant par une surface qui se présente sous l'angle de 45 degrés (MN, par exemple)
prendra, dans le crown, la direction On déterminée par la construction précédente; en effet, on
a: OA – 1, OB = », 0C = m. Il rencontrera alors une surface PQ et sortira dans l'air dans une
certaine direction. Pour que celle-ci soit précisément OC, il faut que la perpendiculaire que nous
élèverons en a sur PQ tombe au point A sur la circonférence de rayon 1. On aura donc la direction
de PQ en joignant Aa et élevant une perpendiculaire au point a. L'angle entre PQet M.V.c'est-à-dire
l'angle a du prisme, sera aussi celui des normales à ces lignes, c'est-à dire AaX.
Pour cinq prismes, le prisme central sera en crown on partira donc du point B et on fera la
construction indiquée dans le texte. Nous n'insisterons pas.
Si les angles des prismes intermédiaires n'étaient pas de 90 degrés, la construction serait modifiée
comme il est dit dans le texte.
I. Comptes rendus de l'Académie, t. XCII, p. 1503: it., t. XClIf. p. 420.
40
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOPE.
Quartz. – Anélhol,benrinc, alcooldansle rapport
1l
00"
?
4° 51'
7:2:1.
1
7l)o
7.V
70 41'
10° 28'
8(1°
11)0 ,Vt'
Crown[de Bontcmps). Huilede cassia, benzine.
00°
80°
0° 48'
24°">4'
Crown. – Anéthol,benzine,alcool, huile de cassia.
7° 20'
00°
11 12'
70"
75°
14° 37'
80°
21" 28
Avec des incidences encore plus fortes, le rouge, puis l'orange, le
jaune, etc., peuvent être rejetés par réflexion totale, et, si l'on considère
le soleil à travers l'instrument, les rayons bleus seuls arrivent à l'œil. En
plaçant le parallélipipède dans une lunette, on voit donc une image monochromatique de l'astre, et en supprimant dans celle-ci, à l'aide d'un écran
circulaire, la partie duc au globe solaire, on aperçoit directement et à la
fois toutes les protubérances. (Voir Chapitre ix.)
19. Dans la note même on il décrivait le premier spectroscope à vision
directe, M. Janssen donnait les détails de construction d'un autre appareil
imaginé pour atteindre le même but et dans lequel il mettait à profit le
phénomène de la réflexion totale. Après la lunette collimatrice, et après
un prisme de flinl ordinaire, il avait fait disposer un prisme de crown à
réflexion totale, taillé sous un angle tel que les rayons dispersés par le premier prisme y pénétraient normalement à la face d'entrée, s'y réfléchissaient et étaient transmis normalement à la face de sortie, dans une direction parallèle à l'axe du collimateur. Un second système de deux prismes,
crown et flint, parfaitement semblable au premier et disposé d'une façon
symétrique, avait pour effet de doubler la dispersion du faisceau et de le
faire sortir dans le prolongement même de l'axe du collimateur. Chaque
VISIONDIRECTE
l'A K RÉFLEXION.
41
enn ni'icmn
et mip
une vi«
vis rlr>
solidaire îivo/'
avec son
de n.rnwn
crown ftt
de
prisme ilf»
prisme de flint était onlidîiii'r»
rappel réglait les mouvements des deux systèmes de prismes, de telle sorte
que
1 les prismes actifs se 1présentassent toujours dans la position du minimum de déviation. Voici la
figure d'un appareil à peu
près semblable construit par
M. Duboscq sous le nom de
lunette-spectre.
M. A. Herschel a trouvé,
Prismes de In lunctlc-spcctrc
do Duboscq.
Fig. 30.
dans l'emploi
du même
-J,
1principe de la réflexion totale, un autre moyen de produire ta vision directe.
Un prisme rectangulaire de flint, de 20° 5, possède la propriété de réfléchir deux fois dans son intérieur et de réfracter finalement, dans une
direction parallèle à sa direction primitive, un faisceau qui le frappe sous l'incidence de 45". Un couple de semblables
prismes F, F permet même d'amener
le rayon émergent dans le prolongehil,
Fig. 37. – Couple de prismes permettant d'obtenir,
ment du rayon incident'.
par des réflexions intérieures, la vision directe.
(A. Herschel.)
20. La vision directe est obtenue au..1'1. il
'1 't
d'une
absolue
dans l'instrument de M. Thollon, qui est
façon
jourd'hui
vraisemblablement
le plus parfait qu'on ait construit. Tous les prismes
sont composés, et leurs angles choisis de telle sorte que la perte de lumière soit réduite au minimum.
Nous avons vu déjà que M. firiibb employait une association de prismes
de flint et de crown, très différente de celle qui produit la vision directe,
l'angle réfringent du prisme total étant du même côté que l'angle réfringent du flint au lieu d'être tourné du côté opposée L'avantage qu'on trouve
à cette disposition est de pouvoir employer pour le flint un angle très considérable, sans craindre une perte trop grande par réflexion à la face
1. LesMondes;
janvier1865,t. VII,p. 152.
2. M. Rutherfurd
ment compensés.
a aussi construit des prismes qui sont à la fois composés et seulement
partielle-
42
-m
LES COULEURS.
-m «T an* *
*•
– LE Sl'ECTUOSCOI'K.
1
tll
1
1
"1
d'entrée. M. Thollon a cherché par le calcul la valeur des angles les plus
avantageux, et il est arrivé à faire construire
des appareils d'une puissance extraordinaire, surtout, en remplaçant le flint par le sulfure de carbone
L'angle réfringent du prisme interne est de 90
I'risii:c compost'1, crown
Fijî. I5X.
degrés pour le flint, et de 115 degrés pour le sulet sulfure de carbone. (Thollon.)
fure de carbone; l'angle opposé du prisme de
crown est de 18 degrés dans le premier cas et de 7A degrés dans le second.
dus au pouvoir dispersif considérable
Outre ces perfectionnements,
des prismes, l'instrument de M. Thollon en présente encore de très importants. Il est à vision directe. l,e faisceau lumineux, à sa sortie du collimateur, pénètre dans un prisme
composé (A), à sa partie supérieure il traverse ensuite un
demi-prisme (B) et est amené à
lin niveau plus bas par une double rétlexion
hIe
réflexion comme
commedans
dans l'appareil de Grubb il repasse alors
Marclie d'un rayon de lumicic dans le spectroFig. 50.
dans les mêmes prismes et dans
scope de M. Thollon.
une autre série symétrique à la
1 .1
L! _1
_1 1.
première, d'où il sort définitivement dans la direction du rayon incident,
mais un peu plus bas. Certains instruments possèdent deux prismes à réflexion, pour obtenir la vision absolument directe. Les rayons incidents
et émergents sont alors dans le prolongement l'un de l'autre, mais l'absorption est un peu plus considérable. Un système de lames métalliques
permet par un jeu de pivots et de coulisses de donner aux bases des
prismes la forme d'une ligne brisée régulière comme dans les appareils
M.Gassiot.en 1864,enfermaitun prismede sulfurede carbonede 50 degrés entre deux
prismesde crownde 6 degrés,disposéscommedans la figure58; mais la valeur de ces angles montrequ'il était loin de réaliserune dispersionaussiforte, avecautantde lumière,que
M.Thollon.
Si'KCTROSCOI'E
I)K
M.
TIIOLLON.
iô
précédemment décrits. Le mouvement de la vis qui dirige les prismes
entraîne aussi une bande de papier analogue à celle du télégraphe de
Morse. Un trait y est marqué chaque fois qu'on déplace un levier situé à
droite de la lunette, dispositif qui permet d'enregistrer
facilement les
raies.
Un mot maintenant sur la raison d'être des demi-prismes que traverse
le faisceau au commencement et à la Un de chacune de ses excursions.
Dans chacun de ces demi-prismes, le rayon entre, ou sort, normalement
a la grande face opposée à l'hypoténuse, de sorte que la direction du rayon
Fig. 40.
Spectroscope
de M. Tliollon.
incident ou émergent est absolument celle qu'il aurait si le prisme était
complet, c'est-à-dire d'ange double, et si ce prisme était traversé dans la
position du minimum de déviation. On sait en effet qu'alors le rayon est,
dans le prisme, perpendiculaire au plan bissectenr de l'angle réfringent.
Si l'on coupe par un pareil plan le prisme entier, chaque moitié constituera
avec le demi-prisme placé en regard ce que M. Thollon appelle un couple,
et cette espèce particulière de couple dans laquelle l'incidence
primitive et
l'émergence définitive étant normales, les raies dont l'indice de réfraction
diffère de quantités égales sont également séparées
on obtient ainsi un
44
LES COULEURS.– LE SPECTROSCOPK.
spectre nnrmal par rapport à l'indice. L'instrument de M. Thollon ne contient que des couples semblables.
Voici à ce sujet quelques remarques théoriques sur le mode d'action
des prismes dans les spectroscopes. Les unes sont dues à M. Pickering
d'autres, à M. Christie et à M. Thollonr>.
21. La dispersion prismatique pour une région déterminée du spectre
peut être définie par le rapport de la variation infinitésimale de la déviation
à la variation correspondante de l'indice de réfraction elle est proportionnelle à l'intervalle angulaire compris
entre deux raies de réfrangibilité extrêmement voisines, comme les deux
éléments d'une raie double.
Mais on peut mesurer l'angle des
deux rayons réfractés, soit en laissant
le prisme immobile, soit en le faisant
tourner de façon à ce que les deux
un
Fig. 41. – Réfraction d'un rayon par
prisme.
rayons le traversent successivement
dansla position de la division minima; de là deux expressions un peu différentes de leur dispersion.
Supposons le prisme d'angle a et d'indice n, si dn est la différence
des indices de deux raies infiniment voisines, de sera leur divergence au
sortir du prisme. Soit le cas où celui-ci est traversé par chacun des rayons
dans la direction correspondant à la déviation minima. On aura alors
l
=
dans
et
r
ce
cas
i
=
c
( puisque
f= a j
1
sine
et en différentiant
=
MSin
jj-a,
cette équation
1«a
sin
2
e an,
lange
t,ang
de:= sm e ––––
de==
un f/tt=–
=;–
cos
n ~ln,
1. Silliman's Journal of science, 1868, t. XLV, p. 501.
2. Proceedings of the Royal Society 1877, t. XXVI,p. 9.
5. Journal de physique de d'Almeida, 1878, t. VII, p. 141.
ÉTUDE DE LA DISPERSION.
– M. l'ICKEIUNG,
M. T11OLLOK.
&b
d'où
de
dn
langee
n
quotient différentiel qu'on peut appeler la dispersion dans le cas examiné
et pour une seule réfraction.
Nous n'avons considéré en effet que les variations de la valeur de e
comme celles de i sont forcément égales, on a, pour l'expression de la
variation de l'angle i-e
– a. – D, compris entre les rayons incident et
émergent, variation rapportée aux variations correspondantes de l'indice,
c'est-à-dire en définitive pour la dispersion par le prisme,
9 de tang e
dnn
Voici un tableau dressé par M. Pickering et qui fait voir comment la
déviation et la dispersion varient selon l'incidence dans un prisme d'indice = 1,5:
-7-Angle d'incidence (i
ou e).
ll"li
«).
n (dispersion
(déviation2)..
Déviation réduite à ta
même unité que la
dispersion.
0°
15°
50»
45°
50° 19'
60°
75°
80°
90°
0
0,179
0,583
0,007
1
1,156
2,488
3,781
00
0°
3° 4'
10? 52' 10» 55' 22° 58' 24° 44' 54° 55' 58° 58' 48" 11'
0
0,251
0,405
0,7*0
1
1,095
1,542
1,720
2,121
On voit que la dispersion croît bien plus vite que la déviation, à mesure
que l'incidence augmente, mais la lumière perdue par réflexion, dans le
cas de fortes incidences, ne permet pas de dépasser pour celles-ci une certaine limite, comme nous le verrons tout à l'heure.
22. On peut, avec M. Thollon, se proposer de trouver l'expression delà
dispersion dans un prisme d'indice connu, en fonction de l'angle «, l'incidence, cette fois, demeurant constante. On part de l'équation suivante,
1. Rapportée;
au seul rayonémergent.
2. Par rapport
à la direction
du rayon dans le prisme.
LE SPECTROSCOI'Ë.
LES COULEURS.
46
un prisme traverse par la lumière
qui lie la valeur de e à celle de dans
d'une façon indéterminée (dans la section droite)
sin e = sin a \Jn'- – siu2
Considérant
rapport n:
– cos » sin i
i comme constante,
l'incidence
(le
sin a
du
cos e cos r'
on a, en différentiant
par
0
quotient différentiel qui est l'expression générale de la dispersion élémentaire par un prisme pour un incidence constante1. Dans le cas du minimum de déviation
équation devient:
l I cette
(r = ««V
2sinjx
1
rÎe
de
x
ïïn™
1
\J
25.
minimum
Mais
on
ne
se sert
de déviation.
pas
M*
0:
~ill~
1 – n* bin3 -} ïKa.
en
uniquement
comme
Mattliiesscn,
de
spectroscopie
nous
l'avons
vu,
prismes
au
employait
un
1. Si l'on dilTérentinit l'expression qui donne la valeur de sin e, non plus par rappoit i'i«,
e
par rapport à i, on aurait pour le nouvel accroissement de
COS'
Se,.
e
cos eCosfdi
cos r
cos
e cos
j,
mais
£/,
et, tandis que (le donnait la distance angulaire de deux raies de réfrangibilité très voisines, Se donnerait leur largeur. En effet, di représente la largeur angulaire de la lente vue à travers le eolliniamateur, et Se la largeur angulaire de la même l'ente vue à travers le prisme.
On peut donc appeler pouvoir de résolution du prisme le rapport entre la distance et la largeur de
deux raies voisines, et ce rapport sera
de
sin x
du
He cos
t cos f di
Cette expression
étant rapprochée
d'une des précédentes,
c'est-à-dire
de
sin 'J.
•
(%e== ––––––
de
du,
(1l1,
cos e cos r
on voit que si A, dn, di conservent des valeurs conslnntes, les seules quanlilés variables sont les
et cos e cos r ce sont des fonctions symétriques qui varient en sens inverse
produits cos i cos
ÉTUDE
DE LA DtSt'K)tS)OX.
– M. CiHWSTIK.
47
prisme assez aigu dans lequel le rayon incidententrait normalement. Gibbs
et Silliman jeune adoptèrent la même disposition et ils écrivirent à ce
sujet « qu'avec un prisme de 57°, une lunette de six pouces et un pouvoir
grossissant égal a 6, le spectre obtenu soutenait la comparaison avec celui
fourni par un instrument ordinaire pourvu d'un prisme de 60% de lunettes
de 18 pouces de foyer et de 1 pouce et demi d'ouverture. x Ces ~M~es
sont aussi employés dans le spectroscopc de M. Thollon dont nous avons
dit quelques mots. Il importe de se faire une idée nette de leur mode
d'action.
M. Christic
assimile
tout
prisme
qui
n'est
pas
traversé
dans
la position
entre )cs mêmes Hontes et passent par un maximum identique Ces ma\ima sont approximativement t'=~pourt'unc,
M")'pour t'autre. Il y a donc, de part et d'autre du minimum de
et/'=
déviation et dans des positions symétriques, un «««tmfon ae rcMHttto/t et un Mt'<<t);tt<m
de d~;M)-jj«M).
Si nous faisons d;== ) et
lution, nous aurons
si nous appelons tW;.sp. le pouvoir disp~rsif et !')'c<. le pouvoir de réso––––––––
Pt/t.S'H–: cos e cos )' <t,
et
sinxx
cos t cos
“
111/'
et en prenant K==&0°, M~= i,o, ce qui rfprcs~.tte tes co)tditionsexp~ri!))t'.ttaies
et t')'d<.
pour diverses incidences, les va.curs ci-dessous de ['<
MM;
'),05t
i,<)27
t'~tt)'
)'==))"
t=c
/'=:)rr
<90"
),~7
2,501
oo
communes,
on aura,
t')'e«.
oo
2.30)
i,W
~,027î
1,054
si l'on passe graducHement de l'incidence rasante à rëmergence rasante, ic M~.
décroit
passe par un minimum, puis croît jusqu'à Finfini. Le Prcs. suit une marche précisément
et on remarque qu'it varie très peu depuis le minimum de déviation. On ne gagne donc
point de vue de la résotution en diminuant les incidences. On peut faire a ce sujet une exon dispose un bon prisme de ftint sur la platine d'un spectroscope dans
périence démonstrative
la position du minimum de déviation pour D. La fente es! ëch'irëe par la tumiere de la soude et
juste assez large pour que les deux raies se touchent. Si l'on fait tourner le prisme de façon que
l'incidence croisse, on verra les deux raies se séparer, bien que la distance angulaire de leurs mitieux diminue. Les raies se confondront en une bande, et la bande s'élargira si l'on fait tourner fc
prisme en sens inverse. (Thonon, Comp<M )'Mf/Ms, <881. t. XOL, p. ~28.)
D'où,
d'abord,
inverse,
rien au
LES COULEURS.
LE St'ECTROSCOPË.
n'est pas Moc~/cpour
r~. 1.1
r.'fst.-n-dirc tout
tout urisme
déviation mimmn.
minima, c'est-à-dire
qui n'es
de
la <L.n;)t!nn
prisme oui
d'une lentille cylinemployer son expression, a un appareil dispersif suivi
moins forte, non seulement
drique qui ferait subir une déviation plus ou
aux l'avons déjà dispersés, mais encore aux rayons homogènes partis d'un
bord ou de l'autre de la fente.
Si l'incidence est plus faible que l'émergence, si elle est normale par
vient ainsi s'ajouexemple ou égale à zéro, à la dispersion proprement dite
ter une dilatation du spectre, accompagnée d'un élargissement proportionnel des raies, qui peut être utilisée de différentes manières, en permettant,
soit d'employer un oculaire plus faible, soit même de supprimer tout à fait
celui-ci.
Tout le monde sait en effet qu'un prisme a un foyer et qu'il peut agir
comme une lentille divergente, en donnant une image virtuelle des corps
éclairés par la lumière homogène. Il suftit de regarder une ligne de
lumière monochromatiquc à travers un prisme qu'on tient près de l'œil et
une position selon
qu'on fait tourner plus ou moins, pour trouver
de la
laquelle la ligne parait parfaitement nette et ramenée à la distance
vision distincte. Le spectroscope de Broch, dans lequel on n'emploie pas la
lumière parallèle et où il n'y a pas production de spectre réel, est fondé sur
ce principe.
Mais en dehors de ce cas exceptionnel, et en considérant seulement les
de
expériences où le faisceau qui vient frapper le prisme est composé
l'avons parallèles, on est amené, par la discussion des formules aussi bien
dans le sens vulque par l'observation des faits, à distinguer la ~M~c/'s;
du spectre entre deux
gaire du mot, c'est-à-dire la longueur (angulaire)
de Ia~«retc, qui est le rapport de cette longueur à la largeur
raies données
de résolution de M. Thol(angulaire) des lignes et correspond au pouvoir
qui représentele raplon enfin à introduire la notion du poMuoM'fM~t~
incident à celle du
port de l'épaisseur d'un pinceau monochromatique
pinceau émergent.
Dans le cas de prismes au minimum de déviation le pouvoir amplifiant
i. Cettedetinitiondiffèreun peu de cellede lI, t'ickerit~.
49
ETUDEDUt'OU~Om AMPLiFlANT.– M. CHtUSTJ)'
est. égal à l'unité, et, si on regarde la fente sans paralléliser les rayons avec
une lentille, cette fente est vue sans grossissement et à une distance égale
à sa distance réelle. Comme un prisme ne peut être au minimum de déviation que pour une seule couleur, on comprend pourquoi, même avec des
lentilles absolument achromatiques, on ne peut projeter un spectre un
peu long dont toutes les raies soient également aM point.
Étudions d'abord avec M. Christie la dispersion dans les prismes simples.
On a, comme nous avons vu déjà
sin i = Msin
sine = n sin
())
(H)
(III)
r+/=~.
La déviation a pour valeur D=: i -{- c – cf.
Soit di l'angle de deux pinceaux voisins incidents, et ~e l'angle des
deux pinceaux émergcnts correspondants
ces pinceaux ont le même
indice:
1° Le pouvoir amplifiant sera égal à
de
Ht= – <t!
On a, d'autre part, M étant constant, et d'après (I) et (II)
et
cotidi=cotrdr,
cotede==cot/'d/,
et d'après (111),
~y,
d'où l'on peut écrire
de
d
dr
dt
de
d/"
ou eniin
_cott i Xc.ot/cost i
r
cot ro~ cotecos~
cos/épaisseur
cos e épaisseur
pinc. incident
du pinc.
etnergent'
comme on peut le voir tout de suite en menant les perpendiculaires
faisceaux incident, réfracté et émergent.
TRAiTËDESPECTR.
4
aux
– LE SPECTROSCOl'E.
LES COULEURS.
Silun~ppc'He
m/.=–
l'té"
les pouvoirs
cot?'?.
cot,:
et de la seconde
de la première
amplifiants
cot/'f
_“
nt
"~=="~ cote
et,
et
surface,
on aura
m"
!M== –
m
ou
a?M~aH< de la seconde surface
M~ce'
a~<~aH< f/e la p?-
tlu ~e
roM~r «~p~a~t
Poituoir
prisme PoM~ot'r
a~n.prli/iant ~M
= p~
maintenant
Prenons
comme
variable,
nous
aurons
~M..
COt.~
~=-s~con~'
~H.
CCLf,
et
ile
Si nous
a11e
~=~cot.
appelons
à la première
surface,
~tang:=A',
rz
)a~'s~et's;o~
"~tange=~
la ~je?'stOM à la seconde surface,
et
nous
pouvons
écrire
(<t == A' -(- m'~r
Mais
de = A" -+- m"
et
dD===dt+-
on a aussi
dr+d/'==C
d'où,
et
en éliminant
0
df et ~r,
m"~+m'a!e==Mt"A'-+-m~
5° La pureté
a la première
surface
est
!K
égale
à
d'abord
ÉTUDE DE LA PURETÉ.
– M. CHRiS'DE.
51
la pMrcte à la seconde est égale à
""m"'
d'où
– tang r
Tt'==~H,
– tang tang
n ~"t
et
et enfin,
m"d:+ m'de= m'm"(n'-)-?'").
Voyons maintenant quelles seront les relations entre les quantités précédentes pour trois cas fréquemment employés en spectrosr,opie
1° di == 0, ou le collimateur est fixe par rapport au prisme. On a
A==HtY-t- A"
et
jr = nt'(7/-}-~").
ou la lunette et le prisme sont mobiles et un dispo2° ~r==–=0,
sitif met constamment le prisme au minimum de déviation. On a
i
f/t==A'==MtV,
dD= -{-A" Mt~'+ w"
= A"==mV et
5°~D == 0. La lunette et le collimateur
tourner. On a
sont fixes, mais le prisme peut
dt ==– <fe ==angledont on fait tourner le prisme ==6,
d'où
0=
tM"A'+m'MtA'-)-A"
A
Mt" – m' m-1 1 m – i
m
m – i
Dans les deux derniers cas, la dispersion et la pureté varient selon la
partie considérée du spectre elles sont données par la relation du cas preleur valeur particulière dans l'expression
mier, en substituant à i, e, r,
de m', m", D' et D".
Les demi-prismes, comme on l'a vu, sont des prismes rencontrés normalement par le faisceau incident, ou bien encore dont le faisceau émerge normalement la première de ces deux dispositions augmente encore la divergence des rayons, la seconde la diminue; de là trois genres de prismes:
LES COULEURS.
52
– LE SPECTIIOSCOPE.
les prismes isocèles, ou au minimum de déviation, les ~-MM-pWsmes(MM~celui de
fiants et les dcnM-~rts~M ~m-mMO~s. L'appareil deMatthiessen et
Gibbs étaient des demi-prismes amplinants.
Pour de tels prismes on a
!==r=0
et
m':=K,
d'où
cos f
.f
==
–
1" Pouvoir
==
––,
amplifiant==m~
2° Dispersion .==
A~= A".
et, puisque A=0,
v e =: ¡ dn !ang
A~==–
n tang
5° Pureté.=
~==dHtang/
Nous ne parlerons pas ici du demi-prisme diminuant.
Dans les prismes isocèles, les relations sont modifiées on peut les obtenir i,
facilement en considérant le prisme comme formé par deux demi-prismes
juxtaposés, le premier diminuant, le deuxième amplifiant.
On a:
t ==e
et
f ==
d'où
Mt'=Mt".
M s'ensuit que l'on peut écrire
1" Pouvoiramplifiant== nt,,==i.
2° Dispersion.=~A~==A'+A"==2–tange=2tH'~tang/.
5° Pureté.
==tr~=A~=:2~.
Cette formule de la dispersion diffère de celle de M. Pickering en ce que
celui-ci compare l'accroissement de longueur du spectre à la différence
des indices ce qui revient à diviser l'expression de M. Christie par dn.
Dans le cas du prisme isocèle mis au minimum pour chacune des radiations (/'==const.), r~~M/fM'~c de la dispersion par rapporta l'indice, c'est-à-
ÉTUDE DES COUPLES DE PRISMES.
– M. THOLLOK.
53
dire, par exemple, le rapport entre le nombre des divisions de l'échelle (~etA,,)
correspondant aune même variation proportionnelle del'indice
(–*=–")
aux environs de la ligne A et de la ligne H, sera donné par la formule
Pour les demi-prismes à vision directe, tels que celui décrit à la page 36,
le calcul fait voir que ce rapport peut être assez voisin de l'unité.
Dans un cas étudié par M.Christie, on avait, par exemple, – =
A
que dans un prisme ordinaire de 60°,
alors
~_i55
i55'
24. Nous considérerons maintenant, avec M. Thollon, deux prismes
d'angles égaux acdont les faces, qui se font vis-à-vis, sont inclinées l'une sur
l'autre d'un angle égal à
on a évidemment
6=e-+-
les lettres accentuées se rapportant au deuxième prisme.
La déviation totale sera
D==t -)- e' -+-e -+-1'– 2cf,
ou, à cause de la relation
précédente
D:=!t-+~–2tt..
Si l'on attribue à a une valeur fixe et
-~j
déterminée et qu'on fasse varier la posip 42.– Marche
d'unrayondansuncoupte
Fig.
de
r–––
prismes.
tion
nun du
sur ic
le trajet
Uti my"~
uu ~uu~ic
couple oui
HOJC),ud'un
rayon
d'une certaine réfrangibilité, il y aura en général deux positions produisant la même déviation, comme dans un prisme. Mais si i = e', c'est-àdire si le rayon traverse l'angle normalement
à son plan bissecteur, on
aura atteint la position du minimum de déviation relatif au couple. Si
par
54
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOPE.
= e' == ==e ce serait le
hasard dans ce cas t ~=c, on aurait également
~MTMmMHt
mMMmor'M)M.
Le couple étant à la déviation minima, le quotient différentiel qui
exprime sa dispersion élémentaire et qui était, d'après la définition de
M. Thollon,
x
2sin 2
f~C
–==–pnor
(/H
1 –K~sin~x
le prisme,
deviendra
~e'
3 sine<
te couple.
–==––;–––;
p°«u le
«M cos e' cos r pour
L'incidence et l'émergence sont-elles normales, ce qui revient au cas de
deux demi-prismes (i étant = e' ==. 0)? on a
de' o.
taiig
f/K
–==3tanec<.
La dispersion élémentaire est alors indépendante de l'indice, et le spectre
est normal par rapport à celui-ci.
Après avoir envisagé ainsi, aussi brièvement que possible, les questions
de dispersion et de pouvoir amplifiant des prismes, il nous reste à considérer les pertes de lumière par réflexion ou par absorption qui empêchent
de se servir de prismes excessivement obtus ou très nombreux, lesquels
donneraient une séparation angulaire des rayons aussi grande qu'on
voudrait.
25. On calcule les pertes joa/' )'<o~
d'après les formules bien connues
de Fresnel, en supposant que la lumière naturelle incidente peut être
regardée comme composée de deux faisceaux d'égale intensité, polarisés à
angle droit.
Pour un faisceau, d'intensité = 1, polarisé dans le plan d'incidence, la
proportion réfléchie sur la première surface sera
~tan~(t–r)
tang~t-+-)'
ETUDEDESPERTES)'AHJtEFLHXION.
– M.CHRiSTtE.
la perte par réftexion
perpendiculaire sera
d'un faisceau
semb)able
polarisé dans un plan
.si)~(t–t-)_
sin'(t-)-r)'
la lumière réuéchie dans le cas de deux faisceaux d'tntensité moitié
moindre, c'est-à-dire dans celui d'unfaisceau naturel d'intensité ===1, sera
i
1
A,
~A~+~ B'
et la lumière transmise,
~()-A')+(1-B~)].
Chaque rénexion interne ou externe fera perdre au faisceau la même quantité de lumière; au bout de )? surfaces, la lumière sera réduite à:
~(i-A')'"+(i-BT].
Voici une table dressée par M. Christie, pour un demi-prisme de flint,
dans laquelle on trouvera les pertes de lumière à la sortie, pour le rayon
rouge A en fonction de l'angle
LUMtÊRE
REFLËCHtE
A L'ÉMERGENCE
lU
(RAYON
.\)
VALEURS DE
FAtSCEAUPOLARISÉ DANSLE PLAN
–––-––––––––––––––
B'txctDENCs
50°
52°
54"
54~-i
55"
55"~1J
56"
22,40/0
28,9–
40,5–
45,9–
52,2–
62,6–
94,4–
TOTAL
)'EnrE!fnict))..<)nE
0,00/0
0,5'–
4,8–
8,5–
12,5–
24,8
71,6–
11,20/0
14,7–
22,7–
27,1–
52,8–
43,7–
85,0–
Pour un autre rayon, plus réfrangible par exemple, ces nombres seraient
LES COULEURS. – LE SPECTHOSCO!')'
-.6
sensiblement modifiés, et l'on arriverait beaucoup plus tôt au voisinage de
la réflexion totale, comme on le voit d'après le tableau suivant
RÉFLËCDiE
A L'EMERGENCE
LUMIÈRE
H)
(RAYO~
fAfSCËAU
VALEURS
DE
y
POLARISÉ
-––––––––
D'ISCinENCE
50°
52"
54"
28,50/0
59,t–
07,1–
DANS
LES
PLANS
––––-–
TOTAL
PHttPENDtCULAtRK
0,00/0
2,5–
27,7–
14,50/0
20,8–
47,4–
Il
1
Pour l'angle de 34°, les rayons violets (H) seraient plus de deux fois plus
affaiblis que les rayons rouges (A); on ne peut donc pas employer, pour les
Gâtent de l'abFig. 43.
sorption par un prisme.
où cette longueur
premiers, certaines incidences qui seraient encore très
pratiques pour les autres.
26. L'absorption par la matière des prismes peut jusla longueur
qu'à un certain point se calculer ainsi
totale de verre traversé étant égale à la moitié de la
base de chaque prisme multipliée par le nombre v
de ceux-ci, la quantité de lumière qui échappe à l'abest AUCHH'tUC
des U~O~n~UK~?
m~O
sorption C:9~
OUlLFtjtUit
identique pour
UUUi
assemblages de
~i~j~~t~Aât~~
prismes
est la même. Mais la longueur de la base AB est égale à
z
a
et BC lui-même est égal à –cosl
Donc la longueur totale moyenne de verre traversé sera
.1 1
s'n~ot
BD.––,
cosa
et, pour des prismes admettant la même quantité de lumière,
c'est-à-dire
i9
où BD est le même, cette longueur est proportionnelle
à
a
S
t'OS<
ÉTUDE DES PERTES PAR ABSOUPTtON.
– M. PfGKERtNG.
h77
Mais on a vu plus haut que la dispersion ~e==~t est proportionnelle
t Oc
0:
vstn~K
cose
a
vs~n~ot
cosi
D'où, dans des spectroscopes dispersant également et composés de prismes
de même matière, quels que soient leur nombre et leur angle, la perte par
absorption sera la même.
En somme, toute cette discussion semble amener à cette opinion, que
les prismes doivent être d'un angle assez grand pour qu'on puisse en employer le plus petit nombre possible, sans dépasser toutefois 65°, par exern'
pie, pour les prismes isocèles de flint.
Voici un tableau instructif à cet égard; il est dû àM. Pickering, et donne
la déviation, la dispersion et la lumière non réfléchie pour un grand
nombre de cas différents, les prismes étant toujours au minimum de déviation.
i°
Déviation:
ex
T)~
2'
Dispersion
«
sin~
cos e
Lumière transmise
~F~ A~_L-~
~1
2 [t1 Ar~m+ ~1 D~~m,'
~l-A)-h(t-U)J.
Déviation.
Dispersion.M==
Lumière transmise.=1,6
Prismes
de 4S°
e1 n.rnn.
o2 "C!I'VI.I'IoG
.~n"r"a
10
H==l,55
M==l,66
K==l,7
prisme
25" 4'
50" 50'
56" 10'
n
~=i,6
(H ==1,7
0,968
1,008
i,956
2,016
9,680
10,078
H==l,5
nM==1,6
-1,7
0,916
0,862
0,841
0,799
0,461
0,591
2 prismes
74" 20'
92" 52'
112" 52'
5,025
5,554
5,797
0,811
0,748
0.681
10 prismes
571" 40'
462" 40'
564" 20'
15,115
16,668
18,986
0,509
0,491
0 r-)0;-)
PrtsmeN de Cft"
1 prisme
n ==1,5
57" 10'
46" 16'
~== 1,6
n ==1,7
56" 26'
fM==l,5
1,512
1,6
1,667
1.899
(H==t,7
0,895
n ==1,5
0,855
(~==1.7
0,801
prismes
50" 8'
61"
72" 20'
prismes
250" 40'
505"
561*40'
58
LE SCECTROSCOt')!.
LES COULEURS.
'1
1
-1
1
L'éclat intrinsèque d'une portion du speetre est proportionnel à la lumière
transmise et inversement proportionnel à la dispersion. Les nombres donnes
comme lumière transmise doivent donc être divisés par la dispersion
pour donner l'éclat du spectre. Ces derniers sont donc beaucoup plus petits
que les premiers. De là vient qu'on ne peut pas pratiquement dépasser
une certaine dispersion, 20 par exemple, lorsqu'il s'agit de la lumière solaire et une dispersion beaucoup moindre quand il s'agit de sources terrestres.
27. Lorsqu'on produit un spectre réel à l'aide d'une lentille de projection
ou qu'on l'observe dans un véritable spectroscope, on remarque le plus
souvent que les raies, c'est-à-dire les diverses images de la fente, ne sont
pas absolument nettes ni droites; elles sont plus ou moins courbes et
tournent leur concavité du coté du violet, leur portion médiane est
d'ailleurs plus nette que leurs extrémités; une fente rectiligne, examinée
à l'aide d'un prisme tenu près de l'ceil, paraît également courbe. Toutes
ces aberrations disparaissent si l'on n'utilise que des rayons ayant traversé le prisme selon sa section droite, si l'on opère par exemple avec
la lumière absolument parallèle, ou même si la fente est très peu haute et
l'objet lumineux très peu étendu. M. Crova a discuté récemment l'origine
de ces aberrations en s'appuyant sur les résultats analytiques obtenus par
M. Cornu dans son étude sur la réfraction à travers un prisme suivant une
direction quelconque'.
Considérons avec lui un prisme éclairé par une fente lumineuse monochromatique, et immédiatement suivi d'une lentille de projection. Parmi
les rayons transmis par la fente, on peut considérer ceux qui, partis de ses
1. Cornu,Annalesde l'Écolenormalesupérieure[2],1872,t. p. 231. Crova,Annalesde chimMet da physique[5],1881,t. XXII,p. 515.(Nousavonsmodifiéquelques-unsdesraisonnements
de M.Crova.)
Voici à ce sujet la façon élégante dont M. Cornu représente la déviation, par un prisme, de rayons
obliques à la section droite
« Pour définir la position des ondes de direction quelconque [et ici les rayons lumineux sont
à ces ondes], il suffit de se donner leurs traces sur la section droite du prisme
perpendiculaires
et leur angle avec son arête. Les traces de ces ondes jouissent des deux propriétés géométriques
1° L'onde émergente fait avec l'arête du prisme le même angle que l'onde incidente
suivantes
2° La loi des sinus s'applique aux traces des ondes sur la seclion droite, à condition de prendre
deux
RËfRACTIOK HORS DE LA SECTfON DROtTE. – M. CORNU.
&.
extrémités
se croisent
nu centre
de la lentille.
Ils font
optique
eux un
angle
2e qui
sera
le double
de celui
fait
par
chacun
d'eux
59
entre
avec le
pour indice de réfraction (inverse de la vitesse normale), non pas la vateur véritable n, mais la
valeur m définie par l'équation
m =-~
+ (~ –
tang~O,
0 étant l'angle que fait l'onde incidente et l'onde ëmergente avec l'arête du prisme. ))
La démonstration de la première proposition est fort simple si l'on emploie la construction d'Huyghens, en se bornant à considérer les rayons réfractes par l'arête même du prisme. Construisons
en un point de cette arête la sphère du rayon) (t est la vitesse de l'onde dans l'air); menons à
Construction du rayon réfracte par un
!ig. 44.
prisme en dehors de la section droite (Cornu).
Construction du rayon réfracte
Fig. 45.
oHiqucment par un prisme.
l'extrémité 1 du rayon lumineux qui la perce, un plan tangent BDA; ce sera l'onde incidente dont
nous ne considérions que la trace sur la section droite à la page 10 de ce chapilre, elle coupera
l'aréte à une certaine distance
si Fon appelle 6 l'an-.–
smO
gle de l'onde et de l'arête. Elle coupera le plan de la face d'entrée selon une droite passant évidemment par A, par exemple AB. Par AB menons un plan tangent à la surface d'onde concentrique
à
la 1" sphère,
OA à partir du centre. Cette distance
à celle qui correspond
sera
au milieu dont est formé le prisme et dont le rayon sera
ni.
Ce sera l'onde réfractée ABC, et le rayon correspondant OR sera la droite qui joint 0 au point de
tangence. Cette onde réfractée coupera elle-môme la face de sortie selon une ligne passant aussi au
point A, soitAC. Menons un plan tangent à la sphère du rayon 1 et passant par AC, ce sera l'onde
fmergente et la ligne OE le rayon émergent. L'onde émergente et l'onde incidente passant par le
60
LES COULEURS.
celui qui, parti
rayon me~a~,
le plan de sa section
droite.
d'après
la formule
LE SPECTROSCOPE.
du milieu
Le
de la fente,
médian
rayon
sera
traverse
dévié
le prisme dans
par le prisme
connue
n
"=
sin
1 D-)- x
=
1
sin 2 1 a
sm~
même point A et tangentes a la même sphère, sont évidemment également inclinées sur la ligne
qui joint le point A au point 0, c'est-à-dire sur t'arête du prisme.
La deuxième proposition se démontre en calculant le rapport des vitesses normales des traces
des trois ondes sur la section droite, rapport qui est celui des perpendiculaires abaissées du point
origine 0 sur ces droites. Soit n l'indice de réfraction de fonde plane réfractée ABC, mesuré par
l'inverse de )a distance OR de ce plan au centre 0 de la surface d'onde (ici le rayon de ]a sphère
intérieure). On a OR==t/K. On mène la section droite par le point 0 et il s'agit de déterminer la
distance ds ce même point 0 a ta trace du plan ABCsur la section droite (fig. 45). D'après le
théorème des trois perpendiculaires, il suffit d'abaisser dufpoint R une perpendiculaire sur cette
trace et de joindre le point P ainsi déterminé au centre 0; la ligne OP est la distance Y' demandée.
L'angle POR est évidemment égal a RAO,c'est-à-dire à l'angle que fait le plan d'onde avec t'arête;
désignons-te par 9'. On a
OPcos~~OR,
ou, ce qui est la même chose
V'cos6'=~.
n
Répétant la même construction sur les traces des ondes incidentes et émergentes sur la section
droite, on aurait de même, en désignant leur distance au point 0 par V
Ycos9 ==-t
mais ces trois ondes se coupent au même point A de l'arête, d'où
1
i/t
sin 9 sin 0''
d'où
==:- sin
sin9;0;
sin y6' I,
n
donc le rapport
Y
V'cosT''
?: cos0'
°
qui joue ici le même rôle que l'indice de réfraction, est égal à
et finalementt
Èinalement
co~\A-~
m =
f1
+ (t~ – 1) tangue.
c.Q.F.D.
EXPUCATION
DE LACOURBURE
DES RALES.– M.CROVA.
CI
mais les deux autres rayons considérés subiront une autre déviation. Leur
projection sur la section droite serait donnée, pour le cas du minimum,
par la formule précédente, dans laquelle, cette fois, n sera remplacé par Mo,
ce nouvel indice étant fourni par la formule de M. Cornu
=
~-)-
(~–1)
tangua.
et celle de D iront croissant.
L'angle e augmentant, la valeur de
L'image des deux extrémités de la fente sera donc plus déviée que celle
de son milieu, et les raies présenteront une courbure dont la concavité
sera dirigée vers le côté le plus réfracté du spectre, c'est-à-dire le violet.
.jK~~PF7'
Fig. 46.
Explication
tics raies courbes
(Crovn).
Mais il est certain que les deux extrémités de la fente n'enverront pas
seulement sur le prisme les rayons dont nous venons de parler. D'autres
rayons, qui ne passeront plus cette fois par le centre de la lentille, entrerontplusoumoins
obliquement dans le prisme, en sortit'ontdéviés, et,s'ils
peuvent atteindre la lentille, seront projetés aussi. Ils donneront une
infinité d'autres images des extrémités de la fente, images comprises entre
celle qui correspond à la réfraction selon la section principale du prisme,
et celle qui est formée par ces rayons les plus obliques possibles
les
rayons qui, partis du haut de la fente, atteindront le bas du prisme.
Si l'on répète le raisonnement pour les autres points de la fente, on voit
que l'image totale sera formée par la superposition de la raie rectiligne
62
LES COULEURS.
– LE SPECTROSCOPE.
a'b'c', provenant de rayons parallèles ad, be, c/. et de raies courbes produites
par des rayons plus ou moins obliques émis par les divers points.
Si la lumière transmise par chaque point de la fente n'atteint pas la surface tout entière du prisme, si la fente reçoit par exemple les rayons
émanés d'une source lumineuse de diamètre apparent a:, chacun de ses
points enverra sur le prisme des rayons dont l'incidence, dans le plan conraisonnement fait toutà l'heure au sujet
tenant la fente, varie de zéro à
-.Le
.ù
de l'angle 6 s'appliquera à l'angle e<,et les raies seront d'autant plus larges
et diffuses que « sera plus grand. Avec le soleil on a ec= 52'seulement; les
raies sont alors rectilignes et très nettes. On peuten effet calculer la flèche
de la courbe qui représentera l'image d'une fente de 26 millimètres pour
le cas d'une lentille de 25 centimètres de foyer située à 50 centimètres de
la fente et de l'écran, le prisme étant de 60°, en fiint d'indice M== 1,58.
Cette nèche est de 0"06077
elle est donc tout à fait négligeable.
Il n'en serait pas de même si chaque point de la fente émettait de la
lumière vers tous les points du prisme; toutes choses égales d'ailleurs,
mais de i'74.
l'écart ne serait pas de 0"007,
CHAPITRE II
LE SPECTROMÈTRE.
COMPARABILITÉ DES MESURES
28. Fraunhofer, qui le premier a fait des observations spectroscopiques,
et cela avec les sources de lumière les plus diverses, est aussi le premier
qui ait obtenu des spectres avec des appareils tout à fait différents des
prismes, je veux dire avec des réseaux Il les construisit d'abord au moyen
de deux vis égales n pas très fin, qu'il'fixait parallèlement l'une à l'autre,
et entre lesquelles il tendait un grand nombre de fois un fil métallique
très ténu. Il employa ensuite une feuille d'or collée sur une lame de verre
et sur laquelle il traçait des raies équidistantes très fines et très nombreuses.: celles-ci devenaient autant de fentes transparentes,
agissant
comme les intervalles entre les fils du dispositif précédent. Puis il pratiqua
au diamant sur une lame de verre des traits relativement opaques qui laissaient encore entre eux des intervalles fort étroits et transparents. C'est
presque toujours ainsi qu'on forme aujourd'hui les réseaux, à moins qu'on
ne se contente de photographier un réseau de grande dimension tracé à
l'encre sur du papier blanc.
Quand on regarde un trait de lumière solaire à travers un quelconque de
ces appareils (pourvu qu'il y ait au moins une quarantaine de divisions au
millimètre, et que les stries soient parallèles au trait lumineux), on aperçoit
d'abord celui-ci avec un éclat un peu affaibli, puis, à gauche et à droite,
deux espaces obscurs, suivis chacun d'un spectre commençant par le violet
et assez pur pour qu'on y distingue les raies de Fraunhofer si, au lieu de
1. C~o'i's Armalen,
tomeLX\tV,p. 557, 1825.
LE
64
SPECTROMÈTRE.
–
COMPARABtLITË
i
DES
MESURES.
n
-tt
'l
t
1)~
_~fT-1.
lunette colliau
d'une
l'œil
on
celle-ci
la
fente
à
nu,
foyer
place
regarder
matrice et si on examine le spectre avec une lunette, on trouve à ces raies
une netteté comparable à celle donnée par les meilleurs spectroscopes; on
reconnaît tout de suite que le coté violet y est plus rétréci et le côté rouge
plus dilaté que dans les spectres prismatiques. En effet, le jaune, qui est la
couleur la plus vive, en occupe le milieu, au lieu d'être voisin de l'extrémité rouge. Ce sont là les deux spectres de 1' ordre. Ils sont suivis de part
et d'autre de spectres de plus en plus pâles, et empiétant les uns sur les
etc.; leur longueur augautres; ce sont les spectres de 2% 5', 4" ordre.
mente comme les nombres 2, 5, 4. (celle des premiers étant égale à 1)
et les milieux de tous ces spectres (ou telle raie correspondante que l'on
voudra) sont situés de part et d'autre de l'image de la fente à des disetc.
tances qui sont entre elles comme 1, 2, 5, 4.
La dispersion ou la longueur des spectres dépend du nombre des traits
lumineux par millimètre et nullement de leur largeur relativement aux
traits opaques. Le rapport qui existe entre la largeur de l'élément opaque
et celle de l'élément transparent, influe sur le plus ou moins grand éclat
de tel ou tel spectre, ainsi que nous le verrons dans un instant. La théorie
des réseaux, fondée, comme toute celle de la Diffraction, sur l'hypothèse
ondulatoire, rend compte de tous ces faits avec une merveilleuse simplicité. Elle a d'abord été formulée par Schwerd, en 1855', dans toute sa
généralité et d'après les idées introduites par Fresnel à la suite de ses immortels travaux sur la Diffraction. Babinet la présenta sous une forme
élémentaire qui est restée dans l'enseignement et que voici"
sur le
Soit un rayon de lumière homogène tombant normalement
plan de verre où le réseau est gravé. Nous supposerons pour plus de aim*
plicité la source à l'infini, les ondes qui viennent frapper le verre sont
donc planes et parallèles à la surface de celui-ci. Pourquoi la lumière se
propage-t-elle selon AN et non pas selon toute autre direction, AB par
exemple? C'est ce queHuyghens a expliqué. Concevons le plan perpendicu-
I. DecBe~MK~M'sc~e:/tMM(/e)t.
Manhenn,~855.
3. Annales de Chimie et de F/M/s. [2], XL, 166.
TRANSMISSION DE LA LUMIÈRE EN LIGNE DROITE.
laire
à
du
aà
plan
1
fois
fois7
AB
et
du
sur
soient,
réseau,
1
2
fois
comptées
la
longueur
ce
les
plan,
suivant
d'ondulation
points
la
y,
direction
<
s,
AB,
de
la
– IIUYGHËNS.
situés
à
des
égales
a
1
lumière
65
distances
1
fois,
considérée.
fois
Si
celle-ci se transmettait selon
AB, des molécules situées en
A,p,y, seraient soumises de la
part des ondes lumineuses à
des ébranlements, qui en A, y, e
seraient concordants, mais en
P,< etc., absolument in verses.
C'est ce qu'on a voulu signifier
par la courbe sinusoïde dont
les excursions d'un côté et de
l'autre de Ae figurent l'action
alternativement directe et inTransmission de la lumière en ligne drottc,
verse desélementsinterierents.
Fig. 47.
d'âpres la théorie d'Huyghons.
A chaque point compris entre
"E n .n.1_1_1.
_·
r
a_
A
et j3 correspondrait un point entre p et y vibrant inversement. La distance
entre ces points, qui émettraient dans !e sens de ADdes ondes précisément
L'élément A~, envoyant
dans la
inverses, est égale à A~,
1""c'est-à-dire
oJ
~–r.
D
f~D
direction AB des ébranlements contraires aux ébranlements fournis par
l'élément ~y, et les autres éléments agissant de même pour entre-détruire
leur action, il n'y aura pas de lumière transmise selon AB. Il n'y en aura
que dans la direction MN, parce qu'alors, tg D étant égale à zéro, le point qui
pourrait interférer avec A serait à l'infini, c'est-à-dire n'existerait pas.
Cette explication de la transmission de la lumière en ligne droite paraît
bien moins simple que celle donnée par la théorie de l'émission. Mais
combien est-elle plus féconde Supposons, en effet, que nous rendions
opaques les espaces bc, de, etc., nous aurons un r~MM qui interceptera
précisément la moitié des éléments interférents. Il devra donc y avoir de
TRAITÉ
DE SPECTR.
&
66
LE SPECTROMÈTRË.
– COMl'ARA.BlUTË DES MESURES.
la lumière transmise selon AB, puisque Aj3, reçoivent maintenant des impulsions concordantes qui ne sont pas détruites par des impulsions inverses. C'est ce qui a lieu en effet.
Ainsi, si nous faisons un réseau à intervalles transparents et opaques
égaux (nous verrons tout à l'heure que cette condition n'est pas nécessaire),
et tels que la largeur totale d'un élément de réseau (.\c==un vide plus un
d'une lumière donnée dans
plein == l) soit avec la longueur d'ondulation
le rapport y, il y aura de la lumière de cette couleur transmise
selon AU,
AB faisant avec la direction primitive un angle D dont le sinus sera égal à
suffit de considérer le triangle Acy, où l'angle en A est égal à D et où
y. 11
l'on a ~===/sin D, pour s'en convaincre. Dans une direction voisine de AB,il
n'y aura généralement pas de lumière transmise, pas plus qu'il n'y en
aurait dans la direction AB si les éléments du réseau étaient un peu plus
ou un peu moins larges. En effet, près de A ceux-ci intercepteraient
d'abord des éléments d'interférence d'ordre impair comme A~,y<?, etc.,
mais un peu plus loin ils en intercepteraient d'ordre pair et ainsi de suite.
Il resterait donc en somme des éléments d'interférence impairs et pairs en
même nombre. Ces éléments ne pourraient fournir aucune lumière.
Pour les autres couleurs, l'angle de déviation ne sera plus le même, puis= sin D', dans laquelle
n'est
que sa valeur devra satisfaire a l'équation
plus égal a~. Il y aura donc ~.s'pc/'MO~,production d'un spectre, mais d'un
spectre tel que les sinus des angles de déviation des divers rayons colorés
(ou bien encore avec une approximation permise, ces angles eux-mêmes)
seront proportionnels aux longueurs d'ondulation. Un tel spectre est dit
normal. Si l'on opérait dans l'eau, au lieu d'opérer dans l'air, les longueurs
d'ondulation A,
de toutes les couleurs seraient modifiées et les déviations aussi, puisqu'elles seraient proportionnelles aux nouvelles longueurs
d'onde
Le rapport
égal à celui – des longueurs
des déviations dans l'air et dans l'eau serait
d'onde d'une même couleur dans les deux
TIIÉORIE DES RESEAUX.
BABI~iET.
67
tnir.
C'~st
l'indice ~p
de )'~rr;)pt)nn
réfraction Jf
de 1'pn))
l'eau n:n'
à i'air.
C'est
cas, c'est-à-dire à 1'!n~!pf
par rnnnnrf
rapport ;')
ce que Fraunhofer a vérifié expérimentalement.
Pour en revenir a la formu!eÂ== 1 sin D, elle nous donne un moyen d'évaluer les longueurs d'ondulation, longueurs extraordinairement
petites,
par une lecture d'angle et une numération des cléments d'un réseau de
de fait les longueurs
largeur donnée, opérations relativement aisées
d'ondulation ne sont guère mesurées que par cette méthode.
Il importe de remarquer que, dans cette formule, la largeur l d'un élément
intervalle opaque suivi
du -4.
réseau (un _».
d'un intervalle transparent) intervient
seule à l'exclusion du rapport de ces
deux intervalles. C'est qu'en effet la dispersion produite par des réseaux dans
lesquels les traits sont plus ou moins
fins est la même, pourvu que ceux-ci
soient également distants. Reprenons
notre figure et donnons à notre élément de réseau Ac== l une disposition
telle que la partie opaque soit les 2~5 de
obscurs
Fig.4S.–Actiond'unréseauà intervalles
la partie transparente. L'action de l'é- F
relativement
étroits.
lément d'interférence Aj3tcessant d'être
neutralisée par celle de j3~, il y aura (le la lumière seiou Au, mais p.?
interférera avec son égal ~j3:, et la portion ~{3 de l'élément actif Ap sera
inutile. La lumière sera donc moins vive d'un cinquième que dans le cas
que nous avons faits sur la valeur
précédent, mais les raisonnements
de l'angle peuvent être répétés mot pour mot, et celle-ci sera toujours
donnée par la formule a = sin D. La déviation sera la même.
29. L'expérience nous a fait voir qu'il y a d'autres spectres que ceux
que nous venons de considérer. Ils sont produits par des rayons dont on
a des
obtiendra facilement la direction en menant des perpendiculaires
comme tout à l'heure, mais
plans qui seraient distants de c non plus de
de 2~, 5~, 4~
Il y aura généralement de la lumière dans ces directions, et voici pour-
C8
LE SPECTROMKTRE.
– COMPARABIHTË
DES MESURES.
du vide au
quoi. Prenons comme exemple un réseau pour lequel le rapport
9
figurons sur le plan d'onde correspondant au premier
plein soit-Nous
les élérayon, celui qui est normal à AB et qui fournit le premier spectre,
ments d'interférence. Ceux qui sont détruits par l'opacité des traits du
réseau sont représentés en noir, ceux qui interfèrent entre eux sont teintés
de gris. Il reste une portion active; nous venons de voir que c'est celle
telle
qui donne la lumière selon AD. Soit maintenant As une surface plane
Fig. 49.
Production
de plusieurs
spectres
par les reae.mx.
montre
que sa distance a c soit égale à 2~. La seule inspection de la figure
que, comme toutal'heure, on a une portion d'éléments d'interférence supet
primée par l'opacité du réseau (~),une autre ~j3, ayant son milieu en
se détruisant elle-même comme la portion teintée de gris que nous considérions il n'y a qu'un instant, mais il y a en plus, de part et d'autre d'un point
A6
une autre portion,
A
a
situé à une distance de égale
P,, qui est inactive
En somme, A~.
comme composée de deux parties qui s'entre-détruisent.
deux fois
agira seul. ïl concourra à fournir le second spectre, qui sera
plus dévié que le premier, puisque smD'== 2
double, puisqu'elle
sera proportionnelle
et où la dispersion
sera
au double de la longueur d'onde.
PARTICULARITÉS
DANS LES SPECTRES
DES RÉSEAUX.
69
On aura de la même façon un troisième spectre, un quatrième, etc., mais
l'un de ceux-ci sera communément beaucoup plus faible que les autres ou
même nul. La théorie explique aisément ce fait. Nous avons choisi tout a
l'heure un réseau dans lequel le rapport du vide au plein était égal a 1 si
nous avions cherché à expliquer la formation du second spectre avec ce
réseau, nous serions arrivés à cette conclusion qu'il n'y a aucune lumière
selon AC. En effet, en dehors des éléments d'interférence détruits par
1
l'opacité du réseau, nous n'aurions eu qu'une portion composée de deux éléments inverses, laquelle n'eût pas donné de
lumière. Elle est ici teintée en
gris. Généralisant, l'on voit que
l'élément du réseau Ac se projetant sur deux éléments inversur le plan
ses d'interférence
au rayon AB,
perpendiculaire
et qui correspond au spectre
Fig. 50. – Explication des spectres manquants.
de premier ordre, sur ~Ma<ree)éments alternativement inverses sur le plan correspondant à AC ou au
spectre de second ordre, et ainsi de suite selon la suite des nombres pairs,
s'il arrive que la partie opaque recouvre un nombre pair de ces éléments,
elle laisse interférer un nombre également pair d'éléments alternativement
inverses qui se détruisent; il n'y a donc pas de lumière. Aussi, si l'on désigne par – le rapport entre les espaces transparents ou obscurs ou le rapm,j
port du vide au plein (ml et ~u étant entiers), le spectre d'ordre m==m;
manquera, car l'élément du réseau se projettera sur 2w=2M,-t-2Mtn éléments d'interlérencealternativenent
inverses; les premiers de ceux-ci,
c'est-à-dire les 2~; qui correspondent aux vides et pourraient seuls agir,
il n'y aura donc pas de luseront en nombre pair et s'entre-détruiront;
mière.
70
LE SPECTROMÈTRE.
COMPARA.BtUTË
DES MESURES.
Ainsi, comme nous l'avons vu et comme l'expérience le vérifie, si -–== 1
Mtj;
on a
et si l'on fait m;===w~==l, on a m==2; si l'on fait m,==m,r=~'
~==4, etc., et le spectre d'ordre 2, celui d'ordre 4, etc., manqueront.
La formule sin D== r montre que si est
très petit et moindre que
le
phénomène des réseaux n'existe plus, un sinus ne pouvant être plus grand
que l'unité. De fait, les stries très serrées données par les poudres dures
avec lesquelles on polit les corps, ne donnent aucun effet de coloration.
mais
Fraunhofer s'est servi, non seulement de réseaux transparents,
de réseaux tracés sur une surface opaque polie qu'il examinait par
réflexion. Ces instruments, dont la théorie est la même, ont été employés
quelquefois dans ces derniers temps pour éviter l'absorption par le verre
des prismes; on a employé aussi pour le même objet les réseaux de fils métalliques. Nous en parlerons à propos du spectre dit ~a-OM~e.
Dans ce que nous avons dit au sujet des réseaux par transparence, nous
avons supposé l'onde incidente parallèle au plan du réseau. Si l'on fait
tourner celui-ci autour d'un axe parallèle aux stries, on voit les spectres se
mouvoir et passer par un minimum de déviation qui est atteint quand le
plan du réseau est bissecteur de l'angle formé par le rayon incident et le
rayon émergent (Mascarf) on a alors la relation suivante, qui trouve emploi
dans la mesure des longueurs d'ondes
sin ~D==––, m exprimant
~j
~&
l'ordre
du spectre.
50. Les réseaux fournissent des spectres assez pâles; leur fine gravure
affaiblit à peine le rayon qui les traverse sans se colorer, et la quantité de
lumière, nécessairement petite, qui fournit les spectres, étant répartie sur
un grand nombre de ceux-ci, ne peut que leur donner peu d'éclat. Aussi,
emploie-t-on seulement les spectroscopes à réseaux ou ~ec~oM~'es
pour l'examen des sources lumineuses très intenses comme le soleil ou
l'étincelle électrique. Mais les réseaux ont un avantage que ne présente
t. IV,1868.
1. A?)M~M
del'Écolet)0)'ma~csMpe)'!e!<)'e,
DtSPERSION
PAR LES RESEAUX ET PAR LES PRISMES.
'?)
aucun prisme leur mode de dispersion est toujours identique et aussi fixe
que les longueurs d'ondulation eUes-mêmes. Les spectres peuvent être plus
ou moins longs selon leur ordre ou selon le rapprochement des traits, mais
l'intervalle qui sépare la raie solaire C de la raie D, par exemple, sera tou~n
celui qui sépare D de F.
jours égal aux r~de
10<)
Nous avons vu qu'il était loin d'en être de même lorsqu'il s'agit de prismes. Voici à ce sujet les divisions de l'échelle lumineuse sur lesquelles tombent les principales raies de Fraunhofer lorsqu'on emploie dans le spectroscopc des prismes de 60° de crown, de flint ou de sulfure de carbone et que
l'on s'arrange pour que, B coïncidant avec zéro, G tombe à 1000. On donne
en regard les nombres obtenus avec un spectromètre a réseau.
B..
D..
E..
F..
G..
f:i'cnvn(') t'~int.C)
1)
0
0
MO
0
256
454
451
644
626
1000
1000
CS"
0
194
400
590
1000
hcscnu.
0
58)
624
784
1000
En présence de ce tableau, on sent l'absolue nécessité, si l'on veut arriver
à s'entendre lorsque l'on désigne une raie, de donner sa place dans le
spectre normal obtenu à l'aide de réseaux, c'est-à-dire la longueur d'onde
de la couleur correspondante. Pour obtenir cette longueur d'onde, on peut
l'aire des mesures absolues, à l'aide des spectromètres, on peutaussi établir
la correspondance de chacune des divisions de l'échelle du spectroscope
avec les longueurs d'onde et déterminer celles-ci d'après une observation
spectroscopique et une interpolation graphique ou numérique. Le premier
procédé est celui des Physiciens il nécessite une installation spéciale, un
excellent cercle gradué, un réseau bien construit dont la largeur des traits
soit étalonnée sur le mètre des archives, etc. Dessiner ainsi le spectre normal du soleil ou celui des métaux est un travail de longue haleine que l'on
ne recommencera pas souvent après Ângstrôm et Thalén nous parlerons
t. Cesnombres,dusaMarshaU
Watts,seraientdifférentsavecd'autrescrownset d'autresfiints.
72
LE SPECTROMËTRE.–COMPARABtUTË
DES MESURES.
dans un instant des belles recherches de ces savants. Le second procédé est
suffisamment précis
surtout celui des Chimistes; il est aisé a pratiquer,
et doit être employé par toute personne se servant d'unspectroscope:
aussi insisterons-nous sur son usage.
Beaucoup de physiciens, depuis Fraunhofer', s'étaient attachés à déterminer les longueurs d'ondulation des rayons correspondant aux principales
lignes du spectre solaire ou des métaux; Ditscheiner', van der WilligerT,
assez conMascara, avaient donné un certain nombre de déterminations
cordantes, lorsque Ângstrom entreprit de faire une étude complète du
spectre solaire obtenu avec les réseaux et de reporter sur une planche de
gravure toutes les raies visibles avec son instrument, à une échelle telle
que celles qui différaient de 1 millionième de millimètre dans leur longueur d'onde fussent distantes de 1 centimètre sur le dessin. Il put achever
cette tache immense, et il donna aux savants son « Spectre normal du
Soleil ))' composé d'une série de tableaux numériques et d'un atlas de
C planches renfermant le dessin d'un spectre de près de 5 mètres de longueur c'est un monument d'une valeur inestimable dont nous donnerons
ici une reproduction fort exacte. Les lignes sont moins hautes que dans le
dessin original, mais leurs distances sont les mêmes.
L'instrument qui a servi à Ângstrom, son Spectromètre, était un magnifique Théodolite porté sur vis calantes et surmonté d'un cercle azimutal
fixe et soigneusement divisé. Le réseau, placé sur une plate-forme tournante, était maintenu dans la position perpendiculaire à l'axe de la lunette
faisant fonction de collimateur; on déplaçait la lunette oculaire à l'aide
d'une vis micrométrique et les lectures se faisaient avec deux microscopes.
Le spectromètre était installé dans une tour spéciale et pouvait être tourné
sur le midi, l'est ou l'ouest; les réseaux employés furent au nombre de
trois; ils étaient construits par Nobert et comptaient par millimètre 220, 152
1. G~o'~ Annalender P/t!7t, t. XIV,p. 559.
t. LII, p. 289.
2. Wiener B~c~e,
3. Archives dit MMSJ6y<ef, t. I, p. 1.
4. Annales de r~co/e HO'ma/e, t. IV, 1868.
5. Upsal,1868.
SPECTROMÊTRE
A RË8HA.U. – ÂNGSTRÛM.
75
et 88 traits sur une largeur de 7 centimètres environ ils donnaient des
raies mesurables jusqu'au sixième spectre. Dans la plupart des cas, l'avandonc pas retage était au réseau à 152 traits sur le réseau à 220. 11ne faut
chercher, comme on le faisait autrefois, des réseaux extrêmement serrés.
Le troisième réseau, tracé sur une lame de verre argenté et servant par
réflexion, n'a guère été employé que pour observer la raie A.
Fig. 5).–
Spectrom&trc
d'Angstrom.
Le nombre des raies solaires mesurées dépasse 1000. Pour chacune d'elles,
la moyenne des déviations angulaires à droite et à gauche de la normale
au réseau, déviations observées dans le cinquième ou le sixième spectre, a
servi à calculer la longueur d'onde d'après la formule
log~==)og~+!ogsinD+0,17(H–760)+0,51
(<–16).
L'unité des fractions décimales ainsi calculées représentait des centmillièmes du logarithme.
La largeur du réseau fut exprimée en unités légales, ce qui nécessita
74
LH SPECTROMËTRE.
– COMPARAB[L!TK ))ES MESURES.
Paris en 186G, et l'étalonnement du mètre de l'Unile voyage d'Angstrôm
versité d'Upsal. On a fait encore la correction due au mouvement de l'Observatoire par rapport au Soleil, comme nous le verrons plus tard, etc. Dans
l'atlas qui résume ces magnifiques recherches, on a noté un certain
nombre de raies métalliques qui coïncident avec les raies solaires, entre
autres les raies du fer. Ces dernières, qui sont très nombreuses, peuvent
être obtenues artificiellement et permettent de faire des comparaisons avec
une imitation du spectre solaire comprenant plus de 450 des raies de celui-ci.
Lorsqu'on veut aujourd'hui déterminer une longueur d'onde à l'aide
d'un spectromètre, il est inutile de faire des mesures absolues, et l'on peut
regarder comme exacte la valeur ~=588,9 adoptée par Angstrôm pour la
raie Dt (la plusréfrangible des deux raies D). D'après cela, quand on aura,
avec un réseau quelconque, mesuré la déviation minima D. de la raie cidessus et la déviation minima De d'une raie inconnue, la longueur d'onde
de celle-ci sera simplement
n:
sin1 D.
,===588,9––-––
sin P.
Si le réseau était fixe et normal au faisceau incident, on n'aurait
prendre les sinus des déviations D'. et D' et à résoudre l'équation:
qu'à
,== 588,9~
sm D'.0
51. Mais, comme nous le disions en commençant ce Chapitre, ce n'est
généralement pas à l'aide des spectromètres que nous aurons à déterminer
des longueurs d'onde nous ne nous servirons de celles-ci que pour désigner d'une façon correcte et comparable les raies vues dans les spectroscopes à prismes. Comment passerons-nous donc des nombres lus sur
l'échelle arbitraire de Bunsen et Kirchhoff, ou sur la graduation en degrés
de l'appareil de Masson, aux longueurs d'onde correspondantes? A l'aide
d'une formule ou bien d'une courbe, d'une table ou d'une échelle que nous
allons apprendre a construire.
RÉDUCTION DES OBSERVATIONS PRISMATIQUES
EN
75
Commençons par la formule
Les déviations prismatiques D et D. de deux raies pas trop éloignées sont
et
liées, d'après M. Cornu', à leur longueur d'onde
par la formule
hyperbolique suivante
(D–D.)
M
(~–A.)=~.
Si donc on connaît, pour une certaine raie, D, et
on aura la longueur
d'onde
d'une raie dont on mesurera D par la formule très simple
'='.+~
Cette formule contient trois constantes qu'il
chaque instrument; voici comment on s'y prend
On développe l'équation (<x)
on pose
faut déterminer
polir
D~–D)..–D.\
+D.~– c' ==o,
D~–e'==–K,
et l'on cherche à déterminer D, ~,–K en observant les déviations prismatiques D',D~,D~ pour trois raies dont les longueurs d'onde sont connues
et égales à )/
ce qui donne trois équations du premier degré à
trois inconnues
).y -+-D.V+K=D~
~)-D.r+K=D")"
~))"'+D~+-K=D'
Système qu'on réduit à 2 équations à 2 inconnues par simple soustraction
–
( ). (D' D") + D. ()/–~)= D' V– D")."
(D"–D'") +Do (~–r')=D"V–D'
On tire la valeur de Do,par exemple, dans la 1"' équation, et on substitue
dans la 2°; on a ainsi
puis D., puis en remplaçant dans [c<] et Do par
leur valeur et et D par
et D'~ou et D'
on calcule c2 facilement
1. CoMMKMtMc'aHoK
pa)'<tC!<Het'e.
2. Montrons la marche du calcul par exemple numérique
Laformule[~Jne faisantintervenirque des différences,on peut,pour réduirela masse des
LE
76
M. Gibbs
SPECTROMËTRE.
a donne,
–
'1
1
dans
"T
le ~MMM's
r
d'interpolation
plus compliquée
lus sur l'échelle
de Bunsen
etKirchhoff;
des divisions
inconnue
~4-11.j.
1870, une
juillet
o/' ~c~ce,
bien aux nombres
qui s'applique
la voici:
soient N~Tf les numéros
Journal
formule
à 5 lignes qui
correspondant
et X~ leurs longueurs
soient
MESURES.
DES
COMPARABILITÉ
1
.·
c,r.
et dont
se suivent
la seconde
est
on aura
d'onde
N"-N
'~N'–N~'–N'
chiffres, diminuer de la même quantité tous les ). et tous les D; la marche du calcul sera la
même.
Ainsi, par exempte
connus a
M. Cornu a observé dans l'ultra-violet 5 raies dont voici les A et les D (les étaient
l'avance)
X' 510,00
D' &8"10',00 centièmes de minute
D" 58°40',55
502,52
D'"59°21',022
r' 295,75
on ôte 200 aux Xet Ë8°=5480'
Ce qui fait qu'on pose
aux D.
a;=D–58°.
</=x–200
On cherche a satisfaire à l'équation (y–</u) (.'c–~)==Mt'
On résout donc les 3 équations
+'/o~' +K'=~~
~+?/o~+K'=~y
~+
y~"+ K'=.)/
qu'on réduit comme tout à t'heure par soustraction à
~0 (<
-)+
.~0 ('
!)
!/o (~
) = (~'
?/')
['1
~"y").
r 'i
et
+ yo
~') = (~
ou en chiffres
.~(7,48)-~
(30,55)=(1100-413H,7)=–5056,7
[F]
a'o (8,79)-o
(40,67)=(4156,7-75:)4)=-5457,3
[fr]
et
d'où l'on tire
~=505Ê~=.0,2m+100;
Jo
t)U,JO
et, en substituant
`
dans [I!],
(8,79)–.T" (0,2464x40,67)–ICOx
40,67
=–3457,3
RÉDUCTION DES OBSERVATIONS PRISMATIQUES EN
·
1
"1'"1
il
l'
d'une
raie située en deçà
la longueur
d'onde
Si l'on cherchait
de deux autres
on aurait
connues,
'2-
77
1
ou au delà
N"–N'
Nj-N
""r~–N
ou
~N–N
N"–N'
ou encore
~,(8,79-10,02)
==4067-5457,5=609,7
d'où
609.7
~==
==–49.7
minutes.
Et, commeD~=58''+~,
ou 49° 45'.
D,,= 5480'–495'=2985'
Substituant à Xo sa Yaieur–495,7
dans l'équation [fi'], on a
/495.7x8,79\
\,––40~7/
/5457,5\
40,67
c'est-à-dire
–107,15+85=~,
d'où </o==–-22,13, et, comme ~==200+!/o,
x,=200–22,15=177,87.
Résolvons maintenant )'equation (D–D~) ().–~)=~
pour le cas \=510',
on a
(58''10'–49°45') (510–177,87)=~
ou
505' x 152,15= 66 725,
D=S8°iO',
ccqniestfnva)eurdcc'
On a donc, pour une longueur d'onde inconnue 1 correspondant à une déviation D,
66725
66725
-=.
Proposons-nous de calculer pour vérification le qui
tiendMns
SS725
') 77R7j"'°'+5490-2985"
ce qui est bien la valeur de
correspond à D'=58''10'=5490',
nn
nous ob-
78
LE SPECTROMHTRE.
COMPARABIL1TË DES MESURES.
Ces mesures de lignes voisines, qui se font avec une grande rigueur à
l'aide du micromètre oculaire, permettent d'obtenir les longueurs d'onde
avec une haute précision, même lorsqu'on fait l'interpolation d'une façon
graphique, comme nous allons l'indiquer.
52. La méthode graphique a l'avantage d'être très générale et très facile
à suivre. Voici comment on la pratique. Sur une feuille de papier quadrillé au millimètre, on reportera les divisions de l'échelle photographiée
(ou les déviations) selon une ligne horizontale: chaque division de l'échelle
sera représentée, par exemple, par 2 millimètres. Sur une ligne verticale on
dressera l'échelle des longueurs d'onde de 590 à 795, chaque millimètre représentant une unité du dernier ordre des nombres ci-dessus, ou un millionième de millimètre. Cela fait, on marquera sur l'échelle horizontale et
d'après l'observation directe, la position d'un certain nombre de raies bien
caractérisées (raies des flammes chargées de Na, K, Li, Tl, raies des étincelles éclatant dans l'air entre des pô)es de Pt, Zn, Hg, Sn, Cu, etc.), puis
on cherchera dans les tables de Thalén, ou d'autres auteurs, les longueurs
d'onde correspondant à chaque raie enregistrée, et on les reportera sur
l'échelle verticale. On indiquera par une croix ou par un point l'intersection de la ligne horizontale et de la ligne verticale correspondant à la longueur d'onde et à la position observée d'une raie donnée, on fera de même
pour les autres et on réunira par un trait continu les points ainsi obtenus.
Chaque point de cette courbe correspondra, dans le sens vertical, à une
division du micromètre du spcctroscope et, dans le sens horizontal, à une
longueur d'onde
pour avoir la longueur d'onde d'une raie coïncidant
avec une division donnée, il sufiira de remonter la ligne verticale aboutissant à cette division jusqu'à la courbe, puis de suivre à partir de ce
point une ligne horizontale jusqu'à l'échelle. Veut-on atteindre une grande
précision, on prendra des divisions plus larges pour représenter les divisions ou les longueurs d'onde.
Il existe, chez le constructeur Léon Laurent, des feuilles de papier quadrillé où j'ai fait graver à l'avance l'échelle des longueurs d'onde et les
lignes horizontales correspondant à un nombre de raies métalliques suffisant pour construire les courbes avec assez de précision. Nous donnons ici
– Spécimen de courbe spcctroscopitjuc.
Fig, 52.
80
VV
LE SPËCTROMËTRE.
w.a.
– COMPARA.BILITË DES MESURES.
<
11f 1 H
1
une portion de courbe, dessinée sur ce papier à l'écheUe indiquée plus
haut; on peut tracer à celle échelle les courbes correspondant a la dispersion produite par 1, 2 et même 5 prismes (en fractionnant la courbe)
mais il va sans dire que, si le spectroscope était très dispersif, on devrait
représenter les différences de par des longueurs beaucoup plus grandes.
Chaque spectroscope devrait être accompagné de sa courbe de réduction,
telle que nous venons d'apprendre à la tracer. Cependant il faut de temps
en temps vérifier si elle représente bien encore l'équation de l'instrument.
L'influence seule de la température, de l'été à l'hiver, modifie la dispersion
de plus, certaines pièces peuvent
d'une façon qui n'est pas négligeable
avoir changé de position. La lecture des raies K, Na, Li, Tl, permettra de s'assurer que la dispersion n'est pas modifiée.
Dans certains instruments pouvant fonctionner à volonté avec un ou
plusieurs prismes, chaque lunette est douée de deux mouvements de rotale premier a pour axe l'axe vertical de l'intion dans le plan horizontal
strument et le centre de la platine circulaire qui reçoit les prismes, l'autre
a pour axe un pivot qui peut décrire une circonférence autour du premier
axe. Cette disposition permet aux lunettes de n'être pas sans cesse dirigées
vers le centre de la platine, mais au contraire de prendre autour de leur axe
l'extrême
mobile telle direction qu'on veut. De là, un grave inconvénient
diversité des mouvements des pièces mobiles rend le réglage et le retour
précis à une dispersion connue très difficiles. Or, il est nécessaire de pouvoir ramener facilement et à coup sûr le prisme et les 5 lunettes dans la
Voici comment on s'y
position pour laquelle on a construit la courbe des
prend pour atteindre ce but. On adapte au centre de la plate-forme une
pièce de cuivre verticale percée d'un trou. Ce trou, très fin, est formé par
l'intersection de deux cônes et marque le centre du limbe gradué sur lequel
se meuvent les lunettes. On ajoute à la lunette oculaire une lentille qui
permet de voir distinctement ce trou, et on amène l'image de celui-ci sous
le réticule. La lunette a dès lors son axe optique dirigé sur le premier
axe de rotation et l'aura toujours, si on la fixe de façon à l'empêcher de
suivre le second mouvement rotatoire. On retire la lentille accessoire, et le
spectroscope est devenu un Goniomètre de Babinet. Cela fait, on fixe le micro-
RËbMTtOX
cnAfUtQUE
DES OUSERV.\T!0\S
s)
St'ECT!!OSCOt'!<~UHS
mètre a une certaine division A et !a tnncttc oculaire est face, une division A'; on éclaire t'echetle photographiée et on ia fait mouvoir josqu'n ce
que, regardant par la lunette, on voie une certaine division se projeter
sous le réticule. L'échelle se trouve ainsi exactement fixée. On place alors te
prisme sur la platiné, et on amené la lunette à nnc nouvelle position (C),
puis on fixe le prisme de façon il Hure coïncider une division donnée de
l'échelle (H) observée par réflexion, avec le ni du réticule. La position du
prisme étant ainsi déterminée, on amène la lunette collimalrice à une
division connue du limbe (E), el on la fait tourner autour de son second
axe de rotation jusqu'à ce que la raie de la soude coïncide avec la division !)
et le nt du rëticutc. L'instrument est.dès lors rcgtc. ï) est :t peine besoin
de dire que tes positions A, !ï, C, etc., ont été déterminées n t'avance en
disposant d'abord l'instrument dans la position la mcittcurc (minimum de
déviation du prisme, bon cctairagc du micromètre, etc.), puis en répétant
dans un ordre inverse les opérations que nous venons de décrire.
55. Comme on voit, rien n'est plus simple que la construction de ces
courbes dont aucun spectroscopiste ne saurait se passer. On peut leur substituer des tables numériques qui sont fort commodes au cours d'un grand
travail, mais qui sont longues a établir. On peut les faire en notant les
longueurs d'onde qui correspondent a des divisions entières du micromètre choisies très voisines de raies existant réellement et en interpolant
par le calcul ou par tâtonnement pour les autres divisions. On obtiendra
ainsi des nombres analogues a ceux-ci, lesquels sont extraits du grand
ouvrage de M. Lecoq de Boisbaudran'
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LE St'ECTROMËTRE.
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54. Un seul coup d'œiljcte sur ces tables, ou bien sur les courbes de
tout a l'heure, nous fait voit' que l'on ne saurait compter, du côte rouge du
spectre, sur la même précision que dit cote violet, dans t'evaluation des longueurs d'onde. En effet, une division du micromètre ordinaire de M. l)uboscq, celui de l'iustrumcnt de M. Leçon de l!oisbaudran, par exemple,
vaut près de 8 millionièmes de millimètre dans la n~ion rouge extrême
du spectre sotaire; il n'en vaut que 0,8 près de !a raie Il dans le Vtoicî.
Aussi un spectre obteuu avec un prisme et dessiné comme un spectre
normal d'après tes tougucurs d'oudc de ses raies, détcrunnct's comme on
vient de voir. serait-il vraisemb!abtemcut très fautif dans la portion peu
réfrangible, si on le comparait avec un spectre normal obtenu réellement
avec nn reseau.
Pour lui conserver l'aspect qu'il présente dans le spectroscope et indiquer néanmoins la longueur d'onde de ses raies, tout en rendant sensible la différence de précision qu'on peut atteindre suivant la région
que l'on considère, on peut figurer, an-dessus des divisions du micromètre,
l'échelle des longueurs d'oudc avec des divisions progressivement croissantes du rouge au violet selon la loi même de la dispersion. Quand on
a construit une semblable échelle. il est ttës simple d'évaluer à vue la
longueur d'onde d'une raie tombant sur une division donnée du micromètre, et inversement de marquer a l'avance la division que doit occuper
AUTRES R~DfC'nnxs
DES OBSERV.\T!OXS
SPKCTHOSCOt'iQfKS.
83
une raie de A connut' Ces echeHcs sont gravées sur enivre a la machine a
M. Lecoq dcHoisdiviser, d'après !es nombres d'une tah)e nareit)eaec))edc
baudran. Xons les Ctnptoicrons sonvent dans ):) suite (te cet ouvrage, nous
bornant a donner ici te spectre de la namme b!cnc dn gaz d'ectaira~e,
dessine d'après ce mode particuHcr de représentation.
Ffg. XS. – SjtCttn* sur A-))e))<'pri:n)i))i')u<'a<~ )'Mh<-))''en en
corK'-pon'hncc.
55. Jt existe enfin, pour trouver les tongucurs d'ondc de raies inconnues, un demie:' moyen très sin.p!e n'exigeant aucun t.mvait nt'ctiminairc
et ntatgt'c ceta U'cs exact, poui'<u que !c spoctroscope cmpioyc soit assez
dispct'sif. Il consiste a compan't', a t'aide dn prisme à rcnexion totate. le
spectre inconnu au spectre sotaire ou à cc!)ti du fer qu'on obtient très facitentcntavcc PetinccHc d'induction (Thatcn). On cherche dans t'axas d'Angstrom la portion du spectre nM'MM~
du sott'i! ou du fer qui contient
les raies parmi tcsquet!cs tombe celle qu'il s'agit de déterminer. Comme
ces raies sont très nombreuses et que la dispersion par un prisme ne
diffère presque pas de la dispersion par un réseau lorsqu'il s'agit d'une
très taibic portion du spectre, une simpte intercatation a vue donne la
ptacc de la ligne inconnue dans le spectre normal c'est-a-dirc sa longueur
d'onde.
t. ttaht ta ti~xrt' 55, )a rai'' 'in softi')'" tootht'r.tit à h tiivi-.iou M; o)) 'j't<')'jne avantage,
)) j'rMisio)), :) <'h«i-,ir ainti pour jKtin) tix<- )))) trait f)))i ne soit ni trop )<H)g ni chiffre.
pour
CHAPITRE
H!
L'ANALYSESPECTRALE.
SPECTRES DES FLAMMES(MÉTAUX)
56. On a observe des spectres bien avant d'avoir inventé le spectroscope:
bien plus, on a considéré les spectres comme caractéristiques des substances existant dans les sources de tumicrc, sans savoir que l'on faisait
alors de t'.twt/y~ ~t'c~a/c. Mais on n'avait jamais attribuéà cette branche
de l'Optique l'importance qu'elle a prise à partir du grand travail de Bunsen et de Kirchhoff.
Sans doute, il serait facile de trouver dans les mémoires anciens une
foule d'observations, qui aujourd'hui nous happent et qui auraient du, semble-t-il, appeler en tour temps l'attention des savants sur ces intéressantes
recherches. On pourrait faire remarquer, d'un autre côte, que plusieurs
des assertions primitives de Bunsen et Kirchhoff sont actuellement reconnues comme inexactes, par exemple l'identité supposée des spectres des
métaux et de tours chlorures dans la nammc et dans l'étincelle. Il n'en est
pas moins vrai que la vigoureuse impulsion donnée, il y a vingt ans,
a la science spectrale, est partie de Hcidetbcrg, qu'à dater de cette
époque seulement celle-ci prit son nom et son rang, et que c'est réellement Bunsen par ta découverte du Césium et du Bubidium, Kirchhoff par
celle des métaux terrestres dans t'atmosphcrc solaire, qui l'ont constituée
et rendue populaire. Le côté chimique des recherches spectroscopiques a
pris subitement alors un développement extraordinaire, -si grand, que
l'on applique bien souvent il la spectroscopie tout entière le nom d'oMa~e
spectrale', comme si elle était restée connnéc aux essais qualitatifs du
h*motde f/M<ytto.«*
eut <'t~ph<sjuste, cardansl'examenspectrosco1. Pour)f dire<*))
pass:!))),
piqoeil n'y a pasde séparationdes'-«hstances.
OBSERVATIONS ANCIENNES SUR LES SPECTRES
DES FLAMMES.
85
laboratoire. L'éclat des découvertes des savants allemands a même produit
un effet singulier tout était si simple dans !a théorie et dans la pratique
de la science nouvelle, les difficultés y étaient si bien aplanies ou si peu
visibles, qu'on crut qu'elle était achevée et que ceux qui l'avaient fondée
avaient eu la gloire d'en poser le couronnement. Or, l'histoire l'a prouvé
bien des fois, ce senties exceptions et tes difficultés qui font progresser
les connaissances humaines. La spectroscopie devait donc rester et resta
en effet stationnaire pendant quelque temps.
Aujourd'hui, elle traverse une période de grande activité et, si les problèmes qu'elle est arrivée à résoudre sont importants et nombreux, ceux
auxquels elle s'attaque ne le sont pas moins. Elle prête une aide puissante
à la chimie, à l'astronomie, a la physique, a l'industrie elle-même cHc
soulève des questions fondamentales de mécanique moléculaire et servira
sans doute à les résoudre; en un met elle 'ouchcu presque toutes les sciences. Aussin'est-il pas sans intérêt, en présence de ce développement rapide, de remonter à ses origines pour constater l'importance des progrés
accomplis nous allons le faire a l'instant, et ce que nous venons de dire
empêchera qu'on ne nous accuse d'amoindrir la gloire de llunsen et de
Kirchhoffen citant d'autres noms avant les leurs.
En 1752, Thomas Mcivill observa quelques flammes colorées à l'aide du
prisme. Il remarqua que le spectre de la flamme de l'alcool salé ne présentait guère qu'une couleur, le jaune, et que les contours des objets
éclairés avec cette flamme n'apparaissaient pas irisés; l'alcool chargé de
nitre ne jouissait pas de la même propriété et le vert du spectre qu'il
fournissait était beaucoup plus développé.
Cinquante ans après, Wollaston découvrit les raies du spectre solaire
et examina celui de la nammc d'une chandelle. En observant la partie
bleue de cette flamme à travers une fente suivie d'un prisme, il obtint
cinq images de la fente, c'cst-a-dirc un spectre discontinu et composé des
bandes des flammes carbonées et de la raie du sodium.Il en signala un autre
tout différent, celui de l'air atmosphérique, qu'il obtenait en regardant
1. J/e</t0~o/'M'<tmtnm<y
PotMf~
rc/n!C<<t'e
OHj~M~o'~tM
(P/);7.TraM.,juin1802).
S6
L'ANALYSE SPECTRALE.
SPECTRES
DES FLAMMES (METAUX).
il v remarqua
simplement. t'etincettc e)cctrique fi travers un prisme
la présence de raies briHantcs assez nettes et assez nombreuses. H ne
fit d'ailleurs aucune supposition sur leur origine pas plus que sur cette des
raies noires du spectre sotairc.
57. Fraunhofer' ()ecrivit de nouveau, peu d'années après, te spectre des
flammes hydrocarbonees et celui de t'etincctte électrique, mais il le nt
avecune précision bien intérieure a celle qu'il drptoya dans son admirubtc travail sur les raies noires solaires et stetiaircs. Voici un fac-simite
de ta n~urc qu'it donna ators. Ette représente le spectre solaire avec
J~t~~t~f
~L~~
/y~
Fig. M. – SpCttfc Mhire dM~in~ par FtTmnhofer.
ses raies noires, et l'intensité lumineuse de ses diverses parties y est exprimée par une courbe. Fraunhofer mesura avec soin les indices de réfraction de toutes ces lignes et s'assura qu'cHcs apparaissent identiquement
à la même place dans le spectre de toute lumière émanée du soleil, aussi
bien dans celle de l'astre tui-mcmcquc dans celle des nuées, du ciel bleu,
de la lune, de la planète Vénus. Mais on pouvait se demander si leur origine
était dans le soleil lui-même ou dans l'atmosphère terrestre traversée par
ses rayons; l'illustre opticien de Munich, pour décider entre ces deux
t8H-t8i5.
1. Den~c/trt/ï~tdet'.VMnc/tMcr~caJemte.
0!!SERVATtr)\8
\Xt:)EXXHS
SUt
LES
DES
St'ECHtES
ËTtXCELLES.
87
~1, ~r~~ 1.m,
;Ir..
_r.
y :i
,inr
hypothèses, observa )e spectre des étoiles uxcs il v aperçut des raies qui ne
coïncidaient pas avec ceth'sdu soh'i) et des ptanetes; celles-ci n'étaicHt
donc pas produites par faction de notre atmosphère. !t eut ainsi la gtoirc
d'écrire les premières H~nes de presque tous les chapitres de la spcctroscopie, perfectionnant t'apparci! a prisme, inventant les réseaux, observant
les flammes et les <tinc<'Hcse)ectriqncs et étendant le champ de ses investigations jusqu'au sotcit et aux etoitcs.
58. En !M'2, Crcwstcr inventa la < tampemonochromatiquo)
à alcool
s:)!c, c'f't-a-dirc qu'il rcut avec un peu plus de précision rcxpericncc de
Mehin; il ne parait pas avoir cherche a la répéter systématiquement avec
d'antres substances.
Mais lamente année, Hersehe)' décrivit brièvement tes spectres obtenus
en introduisant dans ia namme de i'aicoo), et, a !'etat putveruicnt, du chlorure de strontium, dn chhxnrc de potassium, (tu chtorure de cuivre, du
nitrate de cuivre et de t'acidc borique. Un peu plus tard il insista sur la
spécificité des sjtcct) es ;i)decriv)t)cscoutcurs dues aux sels de solide, de
potasse, de chaux, de strontiauc, de lithine, ele., et remarqua que les chlorurcs permettent d'obtenir les tuciUcurs résultats a cause de !eurvotatiUte.
Il ajouts < que dans bien des cas les couteurs ainsi communiquées aux
flammes parccsdivcrses bases, fournissent un moycnsurctcommodcpour
en découvrir de très petites quantités*.
Les bases cHcs-mémes chauffées
viotcmment dans la uammc de th'mnmond (Chalumeau à alcool aHmente
par l'oxygène) lui donnèrent un spectre continu où il retrouva avec un
éclat supérieur les rayons particuHers qui apparaissent dans les flammes
colorées par Jours sets, '< nu! doute p: conséquent que ces teintes ne proviennent des moiecutcs de la matière colorante réduite en vapeur et en
état de vio!cntc i~nition. »
Talbot, la même époque, exprimait des idées anatogucs\ c La itammedu
7'MHM~MM
o/~</M
RoyalSo<e/f/
o/'f~~Mr~, 1822,p. ~55.
2. fHcyc/o/M'~M t/fhopoM<!H~. t8~7, p. ?!
T))'* cotnots
hns<"<tothc n:)nM aft<'r't i)) tn:t))Yt';ts<'sare.nh
:)<)')n<ttwa\
))<«"; of 'hetn. o
7~<M~v'< J<Mn)'c/eH<v.
%n). V. ~~t!, <'t Phil. ~a~
thxs cnmmunicated
hy thc different
<)f<)t't<'c))))}rextrenM)y tninutequan1. IV, )854, p. Ht.
DESFLAMMES
).'ANA!.ÏSESPECTRALE.–SPECTRES
(MÉTAUX).
soufre et du nhrc. écrivait-i!. contient un rayon rouge qui me parait d'une
nature remarquable. il parait posséder une réfraugibitité déterminée et
être aussi caractéristique pour les sels de potasse que le rayon jaune pour
les sels de soude, bien que son peu d'éclat nécessite pour le découvrir
l'emploi du prisme. Si donc cela était, partout où un rayon homogène
d'une couleur déterminée appara!t dans une flamme, ce rayon indiquerait
la formation ou la présence d'un composé chimique défini. et un simple
regard jeté sur le spectre prismatique d'une flamme, nous apprendrait
l'existence dans cette flamme de substances qu'on ne pourrait découvrir
Parlant ensuite
autrement que par une laborieuse analyse chimique..
des spectres de la strontiane et de la lithine, dontles composés, comme on
sait, colorent également les flammes en rouge, il ajoute < Je n'hésite pas
à dire que l'analyse par te prisme permet de distinguer les plus minimes
portions de ces deux substances l'une de l'autre, avec autant de certitude, sinon plus, qu'aucune méthode connue. »
L'analyse spectrale était née on pourrait croire, d'après ces extraits,
qu'elle allait prendre un rapide essor; il n'en est rien et, par une circonstance singulière, ce fut son extrême délicatesse qui s'opposa à son développement. Partout Talbot retrouvait la raie jaune du sodium et il ne
pouvait pas croire que le sodium fut partout il la rencontrait dans la
flamme du soufre, dans celle de l'alcool étendu il suffisait pour la produire de placer du bois, du papier, de l'ivoire dans la flamme du gaz. Le
seul principe commun à tous ces corps est l'eaM; c'était donc sans doute
l'eau qui produisait la ligne jaune. Mais comment la coloration de la
flamme peut-elle durer si longtemps? Une particule de chlorure de calcium, placée sur la mèche d'une lampe à alcool, produit des rayons verts
et rouges pendant toute une soirée sans subir de diminution sensible,
n'est-ce pas là une simple ~c~o~ (/c ~r~cMce? Ce terme seul annonce que
l'on était rejeté dans toutes les incertitudes.
59. En 1855, Sir Charles Wheatstonc fit voir que les spectres des étincelles électriques tirées entre les différents métaux sont différents qu'ils
sont caractéristiques pour chaque métal et qu'ils sont identiques quand on
fait éclater t'étmccttc dans l'air, dans l'hydrogène et même dans le vide.
88
ODSE!tV\T)OXS
.C));):S
SUtt LES SPECTHrs
N;S ET!\CELLES.
8t)
f.'etinccHe e)e<-))ique est <!<(' dnca
vo!ati!isaiion et n")) :) )a comhttstion
de ia tnaUoedcs pô)cs. C'est <e))<ti qui fooroiUcs raips. ctvoitu pourquot elles s"nt c;)t'actct istx~x's. ~oxs donnons ici une copie du diagramme
qu! accompagne te mémoire; on n~ voi' que les jdus grosses raies métal-
t~.
~–S~)'th<?))t<'L~!)~n<t<)))'j'.)r\\))<t)")n~.
Hqucs, et aucune raie de t~tr; ceta prouve que Whcatstonc emptovait. des
ctinccHes courtes et d'une grande quanthe etcch'iquc. Il se servit aussi de
rare cicctrique qui agit de même. Les IcUrcs &,r~ et r~ signifient &r<y/<f,
et /<~<. «')' /<«<, c'est-.t-dire vive, très vive, faible, très
ter~
faibtc. Hicn de ptus aise que de distinguer ces spectres entre eux a On a
d onc ia, ') conclut
hcatstone- a
moyen de caractérise) les éléments
DESFLAMMES
L'ANALYSE
SPECTRALE.–SPECTRES
(METAUX).
métaUiquesp!us faci!c que l'examen chimique et qui pourra dans la suite
éh'cempioyéutHemeut'.H »
Tathut, eu foudroyant de minces
Quoique toupsavant, eu juin
fouines métaHiques, avait obtenu des spectres tn's brillants. Il parle de
ceux de l'or, du cuivre et décrit ceiui du zinc, < compose d'une bc!!c
ligne rouge, (le trois raies bleues et de beaucoup d'autres, de diverses couleurs M.
A partir de cette époque, les spectres des étinccHcs furent constamment
considères comme dus aux métaux des pô!cs et comme caractéristiques
pour ceux-ci; cela est si vrai que les raies provenant de l'air ont échappe
comptétcment à plus d'un observateur. Aussi se dcmandc-t-on pourquoi
les chimistes ne se sont pas préoccupes davantage d'un mode d'analyse
sels méqui semble aujourd'hui si commode.On ne savaitpascncorcqueies
talliques p)acés sur les ctcctrodcs donnaient a peu près tes mêmes spectres
que les métaux; de plus, il ne faut pas t'oubticr, la bobine de UuhmkorfT
n'était pas connue, et t'usage d'un Hux d'ctinccHes ne pouvait guère être
pratiqué en dehors d'un cabinet de physique. Ainsi limitée dans son cmploi et nécessitant une installation speciaic, la nouvelle méthode ne pou1" l'analyse chimique
vait !uttcr avec
devint 4V
tout (4
a·UVVUII
~rll4'I.
coup pratique
1 t4 · a !crë"1' e!!e
qu'on produisit couramment l'étincelle d'induction et, pour le faire remarquer en passant, l'invention du bru!cur a gaz de Bunse" a joué par
rapport aux spectres des nammcs un rôle analogue à celui de la bobine
vis-a-vis des spectres étcctriques.
40. En suivant l'ordre historique, nous revenons aux spectres des
flammes avec A!!cn Miner et Swan, puis a ceux de t'arc électrique ou dess
étincelles avec FoucauJt. Masson, Angst'"m et Van dcrWiHigcn.
~iHiam Allen MiUcr en t8~ fit brùtcr de l'alcool contenant en dissolution des sels alcalins et aicatino-tcrrcux. I) décrivit et dessina les spectres
obtenus; la flamme de !'a!coot n'est pas obscure; aussi ces spectres sontils un peu confus et certainement incorrects, mais ils sont intéressants.
90
On</t<'pn<fm«f/c
~<'<'<'n)p0j!<~0)t
o/</fcc~t'/c. t'o~a/ca;)f<<'f<'f'/rottM</Hf~<yMr/.i!.
hv SirChartes
~tx'.tt-.tnne.
Lecturefaite:)la sossint)<)<'
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C/'<K'M/<'t<t. f)[.
h)it.u)ni<ju<'
p. M8,t855.
OXSEHVATtOXS St'KCTttAt.ES
-1_1'.1
1
PU
S HECËXTHS.
9~
1
Les planches originales sont tithographiécs ci grossièrement coioriécs a
la main*.
M. Swan ne vint que dix ans aptes. H porta surtout son attention sur tes
raies des flammes ttydrocarbonées. tt'apn's lui, t'es raies sont les mêmes, à
l'intensité près, quel que soit le carbure C'tt* on la substance de formule
C'H'O' qu'on fasse brùter. tt s'occupa accessoirement de la raie jaune, qu'it
attribua sans hésitation an sodiom, et il expliqua sa présence dans les corps
les plus divers par la grande déHcatessc de la méthode spectrale et l'immense diffusion des sels de soude. Cette déHcatessc, il essaya, par des essais
synthétiques et à l'aide des solutions graducHement étendues, d'en nxcr ta
Untite, et prouva que ~t 000000 de grain de sel marin suffit pour colorer la nammc du hrutcurdc Hunsen et donner la raie jaune d'une façon
certaine*.
r'oncautt. qui s'occupa beaucoup, cotnme on sait. de ta production et de
ta régularisation de la lumière étectriquc, étudia d'une façon moins approfondie tes spectres que foumisscut tes métaux quand on tes volatilise dans
l'air. JI les décrivit brièvement a ta Société phitomatbiqu'' et dans le
journa! /M~M~. Il signale ta raie verte monochromatique de t'argcnt
et insiste sur la présence constante de la raie !t (ta raie du sodium) quand
on se sert, comme électrode, de charbon ou même de différents métaux.
« Dans ce cas elle n'apparait parfois que taibtcmcnt: mais on peut ta faire
revivre avec une intensité extraordinaire en touchant les électrodes avec la
potasse, la soude ou t'un des sels formés par ta chaux ou par l'une de ces
bases. » jt ajoute: « Avant de rien concturcdc ta présence presque constante
de la raie D, il faudrait sans doute s'assurer si son apparition ne déccte
pas une même matière qui serait méiée à tous nos conducteurs, x
I.e point capital du mémoire ne doit pas nous occuper maintenant; c'est
la production de la raie !) en noir, comme dans le spectre solaire.
i. Er/~r/MX'M~t
aw/e<t<*rMf«MM
on MMec~MM/MMtn </M
prwM<!(<e
.<pec~'MMt
prof/MCcJ</<<*
CO/OKfC~
Ottd« «M,<!H~
<!MO/<<tM<<'
0/'/<<t<
</)fOM~A
B«/MMr<
/f0mcertainM~Mrcd
/?<!H)M
(Bt~M/t
.M<MM,atJHtt)t84j:P/«/.J/aty.t5j.\XY)).)).
2. Transactions o/' /A<-~a<
/M<</M<, t8t9. )). 4t.
.~«t'/y
o~ ~M~h~/t,
vol. XX). p. t! t.
L'ANALYSE
SPECTRALE.– SPECTRESDESFLAMMES
(MÉTAUX).
Dix ans âpres Foucautt. Rohiquet' photographia les raies mëtaUiques
fournies par l'arc électrique. Sa mort t'empêcha d'achever un travail dont
on pouvait attendre heaxcoup. Xous donnons ici la copie de trois de ces
la région ultraphotographies, bien qu'cHes représentent principalement
?
Fi~. !i< –
'!)«'<')re <)<-)an: ~)t'e)~)Mt' A).)t~t)< fittn'
Fig. ~7.
'<
j*&!e*
;j'gMj'!)'~
par Rotthptetj.
{ff ttohxjMtt).
Sjfftfe K)<'c)ri')nc'te )')!f~)'t {p))ot<~T:)p)tM:
–
F)~. M.
SjK'ttrf
'!o).)i)<: ()'))<))u~ra(<))ir jMr !!n))i'[t)c[).
vio!eHe du spectre, région dont nous n'avons pas encore dit un mot. Les
métaux employés ici étaient l'argent et le platine, les raies H du soleil
tomberaient vers le miHeu des tigurcs, comme oit !e voit dans te dernier
<tcto))r<*
i85f.
rcM~tM,
Com~<M
SPECTRES
ËLECTtUQUES DE MËTAUX. MASSOK.
93
dessin qui représente l'extrémité violette du spcc'rc sohnre; la partie
droite de celles-ci cot't'espond ainsi aux t'ayons ultra-violets invisibles.
4i. Massuu a étudie, a i'aidc du spcctroscopc. la composition de la
lumière ciectri<{uc, en variant les courccs d'ctectricitc et en provoquant les
(MfMen).
~tttfiqup'tufa'tminm
t'ig.M. – ~M-etn!
6Fig. <!<).
tic tantonoine (M-tMen).
S~ttn! (E)c<-tri'}Me
Fig. 0.
St'cdrc ctcctri'tue dn ttMmuth (KiMM)t).
décharges entre des conducteurs métalliques de diverse nature et dans des
milieux gazeux ou liquides différents*. Il a employé aussi l'arc voltaïque,
mais il préfère l'ctineeUe d'induction, condensée à l'aide de la bouteille
1..<t<tM/<-<
de Chimieel </cM~. ~], t. XXXt,
p. 295,<'t\V, p. 385.
Mt
L'ANALYSE SPECTRALE.
11
– SPECTRES
1
HES FLAMMES (METAUX).
1
1"
1.
de Leydc, comme donnant des raies plus nombreuses. On sait que ce physicien est le premier qui ait obtenu des étinceUes et chargé nn condensateur avec des courants induits. L'addition d'un condensateur, dont chaque
armature est mise en communication avec uu pote de la bobine d'induction, est un perfectionnement important. Dans ces conditions la distance
explosive est grandement, diminuée, car le premier effet de l'électricité
induite est de charger le condensateur; mais lorsque, grâce au rapprochement des électrodes, celui-ci se décharge, l'étincelle entra!nc toute l'électricité accumulée dans les armatures,
clic correspond donc à une
~M<n!~ d'électricité beaucoup plus grande.
Masson a dessiné les spectres fournis par différents métaux, fer, étain,
antimoine, bismuth, cuivre, plomb, cadmium, et par le charbon nous
donnons ici un fac-simitc des ngures rotatives au f'admium, a l'antimoine
et au bismuth. Il a décrit en outre le spectre obtenu avec (tes potes en
ptatinc, en or et en argent c'est te spectre de t'air. Ma mis hors de doute
le fait que les raies changent avec les différents métaux, comme l'avait
fait voir Wheatstone, mais. suivant tui, dans tous les spectres on trouve
et qui différent partbis en intensité, mais ne font
quatre ra<cs a:,
ne fornuita pas cette
jamais défaut. Ce sont tes raies de !nr humide'.
opinion au contraire, après avoir répété ses expériences dans l'hydrogène
et avoir remarqué dans ce cas l'éclat particulier de !a raicdilfuse b!cu-verdatrc C ca<«d<'n)t~<M'poMt' /<<c
a, il n'hésite pas à conclure que tes
raies du spectre de t'étincettc sont indépendantes de !a nature du milieu
gazeux traversé et de sa pression. Quoi qu'il en soit, les spectres des métaux
furent, alors obtenus a l'aide d'un instrument rationnel et dessinés u la
chambre claire, ou d'après les déviations angulaires des rayons, avec une
certaine précision.
42. En reprenant ces expériences, le physicien suédois Angstrom fit voir
que les spectres décrits par Masson étaient une superposition de ceux des
métaux et des gaz en présence; il remarqua que le milieu de l'étincelle
')<'5 f<) incoM~edansle <-))<'<'))'<'
'te )':)))ti!t:=))x,~==A/ v==.\i! ~==.\zx,)a positif)))
)«0)<)<'
(.\))~))6:)').
SPECTRES
Ê).ECTR!Qt:ËS
DKS MHTAUX. AXGSTROM.
95
donne presque uniquement les raies gaxcuscs, tandis que les portions voisines des électrodes fouruisscnt spéciajcmcnt tes raies métaHiqucs. Cesont.
ces dernières qu'on obtient avec tes étineeHcs courtes et provenant de l'électricité de quantité, ou enfin avec t'arc é!c<'triquc'.
Le Mémoire d'Angstrom est une œuvre capitatc; on y trouve dessinés et
décrits les spectres du plomb, de retain, du zinc, du cadmium, du bismuth,
du cuivre, du fer, du mercure, de l'argent, de t'or, du ptatinc, de t'anti
moine, de t'arscnie, du sutfurc de fer, et aussi ceux de l'azote, de !'oxygcne~ de t'ttydrogcnc et de l'acide carbonique. L'explication des spectres
dits d'a~tor~/oM. sur Icsqucts nous reviendrons en parlant de la théorie de
Kirchhoff, y est ibrmutéc fort nettement ctdéduitc de ce principe d'Enter:
< qu'un corps absorbe la
séried'osdHationsqu'it
pcuttui-mémc produire. »
Enfin !a spéciucité des spect)'t's
&y est démontrée aussi ctaircment que possible.
JI est certain que Kirchhoff ne sentait pas toute
l'importance du
travail de son prédécesseur iorsqu'H écrivait en ~65' que «ces expériences
pouvaient être citées en faveur de t'opinion que les raies d'un gaz incandescent dépendent uniquement de la nature des etéments de celui-ci, mais
qu'etics ne peuvent être considérées comme une /cMfc de son exactitude,
parce que les conditions ou eHes ont etc faites sont trop compliquées pour
cet objet et que les phénomènes qui se passent dans une ctinceUc électrique
sont trop mal connus. M –Et plus loin a La question de l'origine des lignes
des gaz incandescents ne peut être résolue d'une manière satisfaisante que
par des expériences faites dans les conditions les plus simples, par exemple
en examinanlles spectres des Hammes. »
assertion dans son dernier
Angstrôm devait répondre !ui-mcmc cette
Mémoire. < La nammc n'est pas un agent aussi simple que l'a prétendu
M. Kirchhoff; bien ait contraire, en employant la combustion pour rendre
les corps incandescents, on ne sera jamais sur d'obtenir les spectres des
corps simples.
Lorsqu'un sel métaHique est introduit dans ia flamme, it
1. t~. ~A<K/.
<.MawH.
(0/~«A<!
Uw/crMAMM~)'.
Stn<
kh'tttt),<8!)5,)).555.)– /'o</jendor/<
.<H'M/M.
XC)\.'t. 1t), ot /'M..)/<!<{)\j. ). )X.)).3~7.
2. PAt/. J/c;y. [)VJ. t. \XV. p. 2M.
i)(!
L'ANALYSE SPECTRALE.
– St'E':T!tES
DES FLAMMES (MÉTAUX).
détermine un spectre particuHcr qui peut appartenir )" au corps composé
p.imitif, 2" a scst'cmcnts, 5" M(i))c!')ucs-un('sdcs combinaisonsproduites
par la combustion mont' de !a u;xnmc. Aucontt'nit'c, torsfpieta décharge
se manifeste d'une manière explosive, ou pourra toujours être sur d'obtenir les spectres des corps simples, pourvu que !:) tension de l'appareil
électrique soit suffisamment forte'. ]J
Nous donnons un i'ac-simi!c des spectres de l'air et du zinc selon Angstrom. Les raies qui servent de points de repère sont celles de l'air, la
raie <t est la raie du sodium Xax et la raie Mtest sans doute celle de l'hy-
t ij~. 'M.
S)M*<)rf<~)t'ftri')m'~ du i:i))f et '!c )air ~o~tt-oo)).
Le<)t'iu)))f''n''ttr!!<'r.t)))x'r~.U'.nr,)f
M))gct'*t A <tro)tf.
drogéne ttx. L'extrémité rouge du spectre est donc à droite, L'appareil
e:np!ové pour produire tes étincelles était un cylindre de verre dans lequel
on introduisait deux liges terminées par des boules du métal en expérience. On y faisait passer un gaz déterminé à l'aide de deux tubes de
verre. L'auteur remarque que quelques lignes du spectre électrique de
l'air coïncident avec des raies solaires, en C, 1),E, G. Il ajoute < qu'une
correspondance absolue n'est pas à attendre, les lignes du spectre solaire
étant dues non seulement u faction de ''atmosphère, mais a celle du solett
lui-même~. < Si l'on fait abstraction, dit-il, des menus détails, on peut dire
néanmoins que, regardés en bloc, ces deux spectres semblent l'épreuve
négative l'un de l'autre. 11 est donc certain que l'explication des lignes
noires du spectre solaire doit embrasser celle des lignes claires du spectre
électrique, qu'elle soit fondée sur les interférences ou sur la propriété de
'/t'<Ht~MoÏ<&'i!.
.<r les~MC~'M
~YoM
.)e<<t
t. NfC~MTC~M
/< S'M.& U/M' )):U'An~trOtUpt
Thatén[)!)].vol.'X.)875.
St'ECTHES ÊLEt:TR)QUES
HKS METAUX. AKGSTR()M.
97
l'ait' d'absorber une certaine série d'oscittations. M Commeon voit, l'atmosphère t.'rrestre jouait te rote prédominant dans la production des raies
de Fraunhofer, et cette idée était poursu~'ic très togiqucmcnt, mais elle a
été reconnue inexacte par Kirchhoff. Les raies atmosphériques sont moins
importantes que les raies soh'ircs, et elles ne sont pas dues à l'azote et à
t'oxygène, mais bien a des corps composés, comme l'eau, l'ozone et peut-être
d'autres.
Nous laissons le lecteur comparer le spectre du zinc avec ceux dessines
par Whcatstonc et par les auteurs plus récents (Chapitre IV), et nous ne
parferons que dans le Chapitre V des spectres des gaz, qui sont pour la première fois nettement décrits par Angstrom.
Ln savant hollandais, à qui l'on doit des recherches très intéressantes
sur le spcche sotairc, M. van dcr Wiiiigcn, iit voir, en 18~9, que les etincelles de la bobine de Muhmkurn'eciatan) entre des pôles de ptatinc mouillés de diverses solutions satines, donnent des spectres caractéristiques de
ces solutions'. JI n'était donc lrlus nécessaire de posséder le metat luimeme pour le caractériser pas son spectre, ses composés suffisaient il est
vrai que les spectres ainsi obtenus, comme ceux donnés par les nammes,
'enferment souvent des bandes ducs à des corps composés, qui sont très
difterentes des véritables raies métalliques.
Van der Wittigen s'occupa davantage des spectres fournis par les gaz
dans lesquels éctate t'étinccnc. Nous parierons plus tard de son travail, qui
précéda d'un an le mémoire de Ptuckcr sur le même sujet (1859).
45. Tel était l'état de la science lorsque MM. Bunsen et Kirchhoff,
professeurs à t'univcrsitédc !!cidc'bc''g, nrent paraitre !e résumé de !curs
~Mr /'o~'t~/oM (/M
premières recherches sur « t'JtM~c <«Ht<~M<'
/<««/<'<;
</)cc~'M. Se plaçant dans des conditions expérimentâtes de la plus
grande simplicité, les auteurs étudièrent la coloration de la flamme du
brûleur de Bunsen, lorsqu'on y introduit, à l'aide d'un fil de platine de la
grosseur d'un crin et recourbé en boucle, une petite quantité des divers
t. ~O~t'FM<or/<
t. <). j..<i)0'-t ')t, )'. ~5.
tM/M/<-«,
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7
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). A\Ài.YSK
."0.
SPKCDtALH.
– SPECTXE t)ES FLAMMES (MÉTAUXL
·
chlorures alcalins ou alcalino-terreux. L'appareil était le spectroscope a
boîte de bois ngurc précédemment.
Dans ce premier travail, la nicrveiHeusc dcHcaU'ssc de la méthode est.
démontrée d'une fa(;on convaincante, sa future fécondité est annoncée et
le césium entrevu. Enlin, d'après l'observation du renversement des raies
lumineuses, comme d'après la loi de la proportionnalité des pouvoirs absorbant et émissif pour chaque radiation, loi formulée par Kirchhoff peu de
;t
ti; 'S. – spectre'<Mmétaux
et Kift)t))«<r.
et.i'c.i'iiia-'cr!!
!'3' d"*"i!n" (t!u))<cn
temps avant', la composition chimique de l'atmosphère solaire estdévoilcc.
Kous insisterons sur cette découverte en partatttdcs spectres d'absorption.
UH second mémoire parut un an après; il contient l'histoire du rubidium
et du césium et la description du spectroscope à échelle photographiée*.
Les auteurs résumèrent leurs observations par deux planches contenant
et~eP/)~«/K<'
t. <~X,
f~ C/«m<c
i. Po~tx/of/y~.tnna/CH,
[3j, t. ).t. p. i80.
p. ~73.tHMu/c~
2. P<n~/o)/< .4nM<~<'n.
). C\)tt.p. 557.
\ALYSH
St'ËCm.\).H.
t!tJ~SHN ET KHtCHHOFF.
!):'
tes spectres des métaux :))c:)H)<set atcatiuo-terrcux. La première etatt
l
et donnait une idée
l' ce qu'on voit
.t dans
d
l,. l
colorie'e t-t
l assez exacte de
l'instrument, la seconde représentait, ta position des raies sur l'échelle du premier
spectroscope qui ait été construit la hauteur des parties noires était
proportiouueHc il l'intensité des raies et bandes brHtantcs. Nous en donnons un /~<x<H«/c.On avait, ngurc en tctc des deux planches !c spectre du
soleil avcc<tuetques-uncs de ses raies à titre de points de repère.
Nous allons consigner avec quelques détails lcs résultats obtenus par
i!unsen et les physiciens qui t'eut suivi, en ce qui concerne les spectres
tics flammes chargées de sels tnctaHiques.
tt. Sodium.
La raicjauuc (~ax==5~!)~') qui caractérise le sodium,
est celle qu'i! est le plus facitc de produire. C'esHa seule que les composés
sodiques fassent naitre dans ie spectre, a ta température de la lampe à gaz.
'h) «x)iuttt.
<)utittoum.
do UmMimn
et <)e
)in'tium<)))<
lesH.ttnmc!
Hg.St- S~tftMtin'oiMt
Ettc correspond exactement avec ta raie !) de Fraunhotcr et, comme eHc,sc
dédouhte lorsqu'on emptoic une fenh' très une et un bon prisme de Hint.
Si la quantité de substance est considérable, on aperçoit à droite et :)
gauche un faible spectre continu. La réaction est la plus nette quand on
chtorurc ou t'hydrate de sodium ou encore !c sulfate, le carboemploie
nate, l'hvposufnte; elle ne manque jamais avec les sels de soude réputés
inattérabtes comme le silicale (ie verre), ic borate, le phosphate, etc. La
diffusion des sels sodiqucs est si grande qu'il faut s'entourer des précamions les plus minutieuses pour ne pas voir apparaitrc la raie Nax dans
le spectre d'une Hamme. Les poussières répandues dans l'air la font naitre
immédiatement; un fil de platine de la grosseur d'un cheveu la donne penKn)«)~))t')))-.i
d<')))i)!im''t)'<').
L)~t<-t)r''s
sontcellesde Donsot
<)'«))')<'
(t))i)))<)))i)'nx's
~)-<'c<t))('s
) )t)r<-))))nfr.
Xou-!
<)))-))<;résumed<'tt'urproniprtr~ai!
f't))j<))Wo))s
t.) notation'))'<:css:n;)ntN
''t txmst'attandonnercm
dansla ~nitc,)'*cas<'<'hcan)
)00
L'ANALYSE SPECTRALE
S!'ECTRE
DES FLAMMES (MÉTAUX).
dant fort longtemps, et, alors qu'il cesse de la fournir, il suffit de le laisser
pendant quelques liRurcs a l'air pour qu'il redevienne susceptible de la
faire apparaître. Ayant,provoque la détonation de 5 milligrammes de chlorate de soude, mélange avec du sucre de lait, dans le coin d'une pièce
de la capacité de 60 mètres cubes, Bunsen observa bientôt après la coloration jaune d'une flamme de gaz située à l'autre bout de la chambre; la
coloration persista pendant près de dix minutes. Comme il suffit d'une
seconde pour reconnaître la raie au spectroscope et que pendant ce temps
la flamme consomme environ 50 cent. cubes d'air, on peut calculer qu'il
est très aisé de reconnaître avec la nouvelle méthode 1~ millionième de
milligramme de sodium.
En employant, au lieu de lampe de Bunsen, le chalumeau à gaz et à oxygène, ou en faisant brûler un jet d'hydrogène charge de vapeur de sodium, MM. Wolf, Diacon* et. Mascart' ont réussi à produire un spectre du
sodium, composé d'un nombre assez considérable de raies. On retrouve
celles-ci lorsqu'on excite l'étincelle d'induction entre deux pôles de sodium
(Kirchhoff) ou deux pôles de sulfate de soude a l'état de fusion (Lccoq de
Boisbaudran~), ou encore lorsqu'on observe un tube de Ceissier à vapeur
de sodium (Saleté.
Lithium.
Les composés lithiqucs donnent dans la flamme une raie
rouge très brillante, Lix==670,(!, qui est accompagnée, lorsque la température est un peu plus élevée', par la faible raie orangée Li~==610,2
et par la raie bleue Liy==t00,4; celle-ci domine dans le spectre électrique
du lithium. La réaction est extraordinaircment sensible, ce qui arrive
généralement pour les spectres composés d'un très petit nombre de raies;
cependant, sans doute a cause de la moindre facilité avec laquelle l'œil
perçoit les rayons rouges, elle est de vingt à trente fois moins sensible que
celle du sodium. Les sels où le lithium se reconnait le plus aisément sont
de J/o~e/
I. jt~m.J<r.4c<K<.
t865.
t. IV, )!}(!6.
2..tn~/M~cf~co/CHorma/e,
5. S~<*c<fM/Mm<neM.r.p. M.
t. CompfM )M~M, t. LXXX)).p. 27~.
5. Cnx'f a )'etnp)f)i du chahttm'u')
oxyN')t<*(i.un)M' ('<'))) .ty, oo, d.)t). t<' < h.ttmncau à ait, :) !j
surface bleue du cunc mterne (Couy). (Com~M rendus, t. LXXXIV,p. 25t, 1S77.)
SPECTRESnu SOR)UM
ET OUUTHfUH.
10)
t'hydrate, te chlorure. ic sutfatc, te carbonate. Les silicates a base de
tiihium, tels que ta triphyttinc. le U'iphanc, la pétaHtc, la tépidotitttc,
colorent directement la uamme en rouge il en est de même du feldspath
de Baveno dans tes premiers instants. Pour que la réaction dure plus longtemps, il convient d'hnmccter d'un peu d'acide chtorhydriquc le fragment
qu'on plonge dans la nammc. Dans le cas où t'en rechercherait des traces
de lithinc dans un silicate, on ferait digérer le minera! avec du nuorurc
d'ammonium, on évaporerait; puis on traiterait le résidu par t'acidesulfurique, on chasserait l'excès d'acide par la chateur et reprendrait par
l'alcool absolu. Celui-ci se c!)arnoait de sulfate de Hthiuc, on t'évaporerait
à son tour et on porterait !c nouveau résidu, pouvant ne peser qu'un
dixième de milligramme, dans la nammc.
Lcsscisdciithium
perdent peu par volatilisation, comme Bunsen l'a
prouve plus tord; ils donnent donc la reaction spectrale pendant fort longtemps. Les fils de ptatim' semblent s'imprégner de lithium lorsqu'ils ont
servi à cette recherche, aussi faut-il les chauffer très fortement, puis les
p!ongcr dans l'acide ciuorhydriquc et cela un grand nombre de fois, pour
les rendre propres a cire employés de nouveau.
Lo:'§q::c !e lithium est eu présence du sodium, la ligne Lix se reconnait
par!a)tcmcnt, quand même la nammc semble d'un jaune pur lorsqu'il
n'existe qu'en petite quantité, il s'épuise naturellement avant le sodium et
doit être recherché aussitôt après l'introduction du compose dans la flamme.
Al'aide du spectroscope, on a trouvé le lithium dans l'eau de l'océan Atlantique (40 centimètres cubes ont suffi à l'examen), dans les cendres des
plantes marines, dans une foute d'eaux minérales, principalement celles
d'Auvergne, dans la cendre du tabac, dans le raisin, dans le lait lui-même
et dans le sang. Dans l'extraction des sels de lithium de la lépidolithe ou des
eaux minérales, le spectroscope est constamment employé, pour juger de la
rigueur des séparations. Son usage a tait imaginer des méthodes nouvelles
qui permettent d'augmenter le rendement dans des proportions considérables.
Potassium.
Les combinaisons volatiles du potassium donnent naissance à un spectre continu très allongé, qui ne présente que deux raies
~2
L'ANALYSE SPECTRALE.
– SPECTHE
t)ES FLAMMES (MÉTAUX).
t'nnf K~––7t!R
<t))<~
<m'<
t'h~mf
)'f)))~p
pt l'autre
t'n
dans
t'cxtremc
l'une
Kx==768 située
rou~e et
caractéristiques,
i'cxtrùmc vintei. La première se dcdoubtc aisément en
Kp==404,5dans
deux autres 769,7 et 766,5. La position d''s raies vers les deux limites des
rayons visib!es, aussi bien que la diffnsion du centre du spectre, rendent
f'nr~ft~r!<;)!<n)n<:
¡VI
F'x.
–
SjtKtx*
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jMM~xu))
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la réaction peu sensible (environ mitte fois moins que celle du sodium.
Tous les sels potassiques volatils ta donnent cependant
tes silicates et
autres sels a acides lixes demandent a ëh'c fondus, sur te fil de p!atinp
))tcnte, avec du carbonate de soude; h' '&on
de ce"c dcr~icrc base ne
~cnc pas.
On distingue ainsi facilement les Mdspaths potassiques (orthosc, adulaire, sanidinc), de l'albite, du tabrador, de t'otigodasc et de t'anortbite.
Pour reconnaitre des quantités très minimes de potassium dans un minera! contenant de ia silice, on caicinc ceiui-ci !egèrement sur une :amc
excès de nuorure d'ammonium et on introduit le résidu
deptatincavecun
dans la namme en opérant ainsi, on trouve du potassium dans
presque
tous les silicates naturels. La présence du sodium, du Hthium. du césium
et du rubidium est sans innucncc sur la visibitite des raies du
potassium.
Comme pour le sodium, l'emploi du chalumeau oxhydrique, de l'étincelle
étcctrique éclatant entre des perles de suttate fondu, ou enfin celui des
tubes de Geissler ou de l'arc eiccti iquc, donnent des raies
beaucoup plus
nombreuses; celles-ci se trouvent pour la plupart dans le vert. (Debray et
Crandeau', Roscoe etc.) La combustion du chlorate de potassium dans
le gaz les fournit aussi.
Rubidium.
Ce métat, découvert par Bunsen et Kirchhoff dans l'eau
minérale de Dnrckheimctdans ia !cpido!i"'È de Hozcna.n
c!~signa!ë depuis
1. ~~i«'~MM<Mr<M~M<p<'c/r<<
j). 18.
2. CAcm/tM~~)M.
t. V, ;). 255.
;il
SPECTRES
DU POTASS)UM. t'U RUB)D)UM HT DU CEStUM.
<03
t'!tnf)f~)I <tj)nc
dans t)t)
un f0)*t!))n
certain ttftmtn'n
nombre ~n«~
d'eaux <nt~~
par M. Grandeau
minérales, ~<principalement dans !'cau de Bourbonnc-ics-Bains, relativement riche en chlorures
do césium et de rubidium. <:c dernier chimiste l'a retrouve dans les cendres de plusieurs létaux
(tabac, cate, betteraves, thé, raisin), et il a fait
voir que le satin de betterave contient environ 2 grammes de chlorure de
rubidium par kilogramme. H suffit d'incinérer 80 grammes de
grains
30
<*
tijf.
<!<
?)«'<<?
e*
7*
M
.M
<)« <)))<'ntr<' ')<* ruhi'tiun)
M
.a)
~e
'):)))< );) n~tnnx*.
de cafc, de reprendre les cendres par une <r<'s petite quantité d'eau, de
fittrct'et de précipiter par le c!))orurc de ptatinc, puis de laver le précipité
a deux ou trois reprises avec t'cau bouiHantt', pour avoir un chloroplatinate donnant dans la flamme tes raies de rubidium.
Celles-cisont situées dans le violet, dans le rouge et aussi dans levert dn
spectre. Les deux plus lortes Hbx==4~,2 et Rb~==42t,6 sont violettes;
après celle-ci, tes raies rouges sont tes plus caractér:aUqucs. Ce son!
nb<=629.7, Rby=780 et Rb~==79~t. Ces deux dernières sont encore
moins réfrangibtes que la raie rougcdu potassium et que la raie Adu soleil.
milieu du spectre est toujours éclairé, comme c'est le cas pour les sels
de potassium. Tous les sels volatils de rubidium et même, jusqu'à un certain
point, le silicate et le phosphate, donnent les raies caractéristiques. Le nitrate, te bitartrate, le chtoratcet te perchlorate, en raison de leur instabilité,
donnent les raies les plus brillantes, maisettes ne durent que peu de temps.
Ce métal, découvert par Bunsen et Kirchhoff, comme le
Césium.
rubidium, parait être moins abondant encore dans la nature.
Le pollux, minéral très rare mais qui contient 34 0/0 d'oxyde Cs'O, la
lépidolithe de Prague et l'eau de Bourbonne-les-Bains, sont tes sources ies
plus riches de césium que nous connaissions. On t'extrait en même temps
que le rubidium, dont on le sépare en mettant à profit la très grande solubilité de son tartrate (le bitartrate de rubidium est presque insolublej.
~4
L'ANALYSE
SPECTRALE.
– SPECTHEDESFLAMMES
(METAUX).
Le spectre du césium est caractérise par deux raies bleues Csat==456,
Csp =45~,7, voisines de la raie bleue du strontium. !.cs Hgnes dans
l'orangé, le jaune et le vert sont peu visiNcs, dans les conditions ordinaires. Le fond lumineux est moins développé que dans le cas du rubidium
et surtout du potassium.
hg. 67.
Sptttre <)« fht.'rurc de f~ixn) dittx la tbnmx'.
Tous tes sels du césium, même le phosphate et te si)ica!c, donnent très
nettement ia réaction spectroscopiquc.
4~. Tous les spectres que nous venons de décrire sont exclusivement
composés de lignes, comme ceux du thallium, de t'indium et du gattium
que nous rencontrerons plus loin. it est très certain qu'ils sont dus aux
métaux <'M.K-tM~MM,
puisqu'on les obtient avec ceux-ci et avec un quelconque de tours composés. On a pu les reproduire à l'état de spectres
d'absorption, c'cst-a-dire présentant leurs raies en noir sur le fond brittant d'un spectre continu fourni par une source étrangère, en examinant
simplement les vapeurs métalliques par transparence. Les spectres suivants, observés par Bunsen et Kirchhoff dans des conditions qui leur
paraissaient identiques, ne sont cependant plus des spectres (tes corps
simptcs métalliques. Ils changent avec le sel employé ce sont des spectres
de composés, principalement des spectres d'oxYues. Nous insisterons
ptus
tard sur ce point qu'it nous suffise de savoir pour le moment
qu'ils
ont été produits avec des chlorures et qu'il faut introduire des chtorurcs
dans la flamme pour les retrouver.
Strontium.
Le spectre qui se produit quand on plonge dans ta flamme
un petit fragment de chlorure de strontium, est un
mélange du spectre
du chlorure et de celui de l'oxyde avec une seule raie du métal tui-méme;
il comprend six bandes dans le rouge, une dans
t'orangé et une ligne
bleue. La bande orangée Srx est la plus
elle se compose
caractéristique
SPECTHES
DU <;ÊS)UM ET D)) STUOMtUM.
t()j
de deux bandes tn's voisines, ceHe (te gauche nuageuse a gauche. cette de
droite nuageuse a droite, et séparées par un peUt espace relativement.
sombre qui est surtout visible dans te spectre de t'etinceite; les miiienx
des deux bandes élémentaires sont situés a 005,9 et 605,! En somme, Sret
est centre surGOu environ. La raie bleue Sr~=460,7est
aussi très caractéristique. Elle est plus visible lorsque le chtorure a perdu une grande
ti;f. 'M.
SjMttrf .))) cht.trurt- <ie «nottittt)) <b))t t~ nantnx-.
partie de son ctttorc, et, a l'inverse, s'Évanouit presque si on additionne
fessai d'une goutte d'acide chtorhydrique o" mieux si on
metangc le gaz
du bec de Bunsen avec du gaz
chtorhydrique (Lccoq de Hoisbaudran~.
tes bandes rouges sont très belles, mais assez
vagues. JI faut signaler
Sr~= 669,4, et 655 visible surtout quand il y a un excès d'acide ch!orhydri
que en présence.
Les sels de strontium doivent être amenés a i'ctat de chiornrc
pour
donner la reat-tion avec netteté. H suffit souvent
pour cela de les imprégner d'acide chtorhydrique. Pour le sulfate, le phosphate, le siiic.te, etc., on les fait tondre avec du carbonate de soude sur une
spirale
conique de fil de platine servant de creuset; on broie la masse dans un
mortier d'agate et on l'épuise par l'eau chaude; le résidu de carbonate
alcalino-terreux, humecté d'acide chlorhydrique, est porté dans la flamme.
?!ous verrons plus tard les attérations
importantes apportées à ce spectre
par les différents modes opératoires, ainsi que les caractères des spectres
des autres composés strontiques.
Pour observer avec assczd'éciat tes spectres des chlorures alcalino-terreux
et surtout le spectre du chtorurc de
baryum, il importe de prendre pour
support un fil de platine fin et d'employer peu de substance, La lampe devra
i. f~ mMt.rM<-)lesstmat.t.-s.;(.) celles<).'M.L.'f.tq.).-!tni-b:)u.)ran,
maisla ttctation<-<:
<'M)f
deBuoset).
)no
..4.
L'ANALYSE SPEf:TX\LE.
1
– SPECTRE
DES FLAMMES (MÉTAUX).
'1
hrùter avec un cône bteu A et la perte sera portée dans la zone extérieure î!
!'aidc du nt de pia~nc qu'on fera passer a U'aver:) la !!amme chau<!e.
Dans ces conditions, fessai atteindra la température la plus haute possible
et )cs bandes seront, bien visibles, surtout si on dirige le spcctroscopc scton
<'t~t
t
t
Ct)de <*
façon a voir la zone colorée
sous une grande épaisseur et pas
du tout le cône bleu.
Xous voyons pour la première
fois se produire ici une apparence
spcctroscopiquc que nous retrouverons souvent. Ce sont des &an<~
dégradées d'un cote seulement et
<).
))!< rf ')'u)<t<'))if ow ~tbt h-t <)t<-f(fc<
)*<
<)ct M')< a)f.))inu-t<'rr<')t)t.
qui paraissent, avec une dispersion
médiocre, I~
continues.
parfaitement
-w_
H n'en est rien cependant. Avec un instrument puissant, ces bandes dégradées, bien différentes des raies larges, diffuses et estompées, apparaissent comme composées d'éléments linéaires excessivement nombreux
ce sont comme autant de petits spectres; mais t'intensité des raies y va
généralement en croissant ou en décroissant régulièrement avec la longucur d'onde.
Le spectre de la namme bleue du gaz d'éclairage, qu'il ne faut pas confondre avec les spectres métattiqucs, est aussi cannelé. On le trouvera décrit
sous le nom de spectre de Swan au chapitre V; il a déjà été figuré
(p. 85).
–
Calcium.
Le chlorure de calcium donne un bande rouge Cacc=622
(milieu approximatif) et une bande verte, Ca~= ~34, ëgatement caractéristiques. La bande rouge se compose de Cax,= 626,5 nuageuse, Ca~= 620,2
nette et Ca~=618,i
nette, réunies dans une bande estompée. La bande
verte comprend deux bandes voisines. La moins réfrangibte est centrée sur
une forte raie nuageuse (:ap,==5M,5, l'autre sur 55t,7. Une raie
bleue,
très faible et due au métat, apparait dans certaines conditions; sa longueur d'onde est 422,6.
Si la matière dans laquelle on recherche le calcium n'est
pas décomposabte
par l'acide chlorhydrique sur le fil de platine, on peut employer le procédé
SPECTRESOUCALCH'M
KT DUBARYUM.
l()7
indique pour te strontium. On peut encore, en supposant qu'on ail affaire
à un siHcatc, traiter ht substance Huentcnt puive)isec par un excès de nuot'nre d'ammonimn dans un petit, creuset de ptatinc, porter le n'sidu au
r ou~c, rttumcctcr d'acide suH'uriquc, chasser t'cxccs d'acide par ta chaleur,
-M He
6t
t')*.
:Sc
~ci<
<,&t
–S)'<'<)r')<)<')))"tnrf<)''<.i'"<!t<)').)))-)<
f).n))t)t<
puis intt'ttduirc le tuetangc <!e sutfates. additionne d'acide chtorhydrique
tort, dan-) uammc. t.cs )aiM des a!caUs apparaisse' d'abord, puis ceHcs
des t<'t rcsa)caHncs.
Baryum. – Le spectre donnMpar le ch!orurc de harymn dans la namme
est Ues conptique; il se ntodinc rapidement, ù moins qu'on n'ajoute constamment de i'acidc ch!orhvdriquc a t'ess:ti. Hunscn a surtout ctudic te
cas ou le chtorurc de baryum, par une assez ionguc exposition a la température de !a namme, donne avec netteté déjà te spectre de t'oxyde. Les
bandes caractéristiques sont dans le vert et ic jaune orange. Tout te côte
peu refrangihic du spectre n'appara!t que torsque te chlorure est presque
ft~.
7). –
Sjfttrt'
<h) f)))<ft)n'
<)e tHr;))tn
<)!)<)'-h n.tmnM.
entièrement décompose; it est du à !a bar~c. On remarque dans ce beau
spectre la raie F!ay==a~5,(! due au métal, au milieu d'une bande nuageuse
qui va jusqu'à ~49,~ (bord droit, maxunum) et surtout des bandes vertes
dues au chlorure. Bad==55!,3, na9;==~4,2 ctBap==5i5,6;
ces dernières disparaissent lorsque le sel a perdu son chlore et ne s'obtiennent
pas avec l'oxvde. On trouvera ptus loin le spectre de la baryte compare à
ceux des composés hatodcs du baryum.
Les scis de baryum qui ne donnent pas directement la réaction spec-
108
L').YSK
SPECTRALE.
– SPECTRES
HES FLAMMES (METAUX).
tra!c doivent, être traites comme ceux de strontium. Un peut, lorsque le
strontium et le baryum se présentent ensemble, mais en quantités par trop
inégales, séparer préalablement !c ctdorure de strontium d'une façon grossière, à t aide de t'atcoot qui le dissout fort bien.
4(!. Tels étaient les résultats obtenus en t860parnunsen
ctKirchhoff,
en ce qui regarde les spectres des flammes colorées. D'autres observateurs
venus après eux décrivirent, les spectres de nouveaux métaux, découverts,
comme le rubidium et le césium, par voie spectroscopique. De plus, le
mode opératoire fut quelquefois modifié et la comparaison des modifications correspondantes subies par tes spectres, mena à des remarques très
Nous allons dire quelques
importantes touchant l'origine de ceux-ci.
mots de ces trois séries de travaux.
Thallium.
Tous les composes du thaUium donnent, avec la plus
grande facilité. dans la flamme, un spectre caractérise par une belle raie
verte simple Tt<x==5~4,9. On aperçoit en outre une raie nuageuse faible
en ~'8. Le métal fut découvert par M.Crookcs' en 1861, dans un dépôt sélénifèrc provenant de ta fabrique d'acide sulfurique de Tilkerode, dans le
ifartz. Un échantitton en figura à t'Hxposi'iondc i862.
fut ctudica~cc
le plus grand soin, surtout au point de vue de la place singulière qu'il doit
occuper, dans ta classification, par M. Lamy', qui en a trouvé en quantité
notable dans les dépôts des chambres de plomb de ta fabrique de M. Kubtmann, approvisionnée par les pyrites belges.
Indium.
En t8<!4, deux professeurs de l'École de~ Mines de Frciberg,
MM. Reich et Hichter, tronvercnt dans le zinc un ctëment nouveau caractérise par son spectre dans les nammcs. Ils le nommèrent Indium, il cause
de ses raies qui se présentent dans l'indigo. Ce sont tna!=45!J
et
celle-ci beaucoup moins forte et fort voisine de ta raie h du
tn~=~0,t.
soleil (!~ de !'bydr<)gènc)\
Nous avons termine ici l'énumération des métaux qui sont actuellement
recherchés et caractérisés a l'aide du mode opératoire imaginé par Bunsen
t. ~M'm<c<t/A<tM.
t. Ut.p. 195.
2. ~M. f/f C/ttmM et de P/
[5j. !.XV)f. )). 585 et U8.
5. ~/nMMM'<J«MnM/, t. ).XXX)X,p. m .'t XC, p. m.
bHA. MtTSCHEKf.tC)).
DETt. DEtn. PnOCKttÊ
St'ECTttHS
)()9
ctKircbhoff. Un certain nombre d'autres donnent dans Ics flammes des
bandes ou des raies (Au,t,Mu,X)t, t'b.Ga, Mg, etc.) MaiscUessont. ou troptaibles, ou trop fugaces, ou trop variabtes avec le composé employé, pour que
leur observation puisse servir dans un travait anah tique. Les composés de
l'étain donnent dans la t!am)nc de t'bydrogènc une réaction particutiere
mais peu utilisable en analyse; nous en parlerons dans lc paragraphe 4~.
47. On a souvent, besoin d'observer pendant. longtemps une flamme coto)ec. Or tes sels qu'on y a introduits, par leur votatitisation on par leur
1_altération, cessent bientôt, de fournir !a
réaction spectrale avec la même netteté*.
Un remédie à cet. inconvénient de plusieurs taçons: ~° par nn afnux constant
de solution saUnc; '2° par~uneputvérisation de ccHc-ci, !c brouillard liquide arrivant dans la namnx; avec t'air ou avec
le gaz.
M. A. Mitschcriich u obtenu d'assez
bons résultats en menant les sotutions
satines dans une sorte de nacon a niveau
constant, constitué par un petit tube
ternté par le haut et recourbe a sa partie
inférieure. Dans cette sorte de godet, où
le liquide afflue dès que son niveau des- f 7t!.
t'jf.
Aj'jMttvi) <)c X. A. ))itM')«r)i'h
)"")r
la
'tes
sutocootinuc
')<
cend au-dessous de la courbure interne,
pto'tuctf'n
<')x'ctr'<
(itnt~tinc*.
plonge une mèche formée par une iren1
1
n
taine de fils de platine très minces. Ces fils sont amènes dans la flamme.
Pour éviter qu'ils ne se couvrent rapidement d'un champignon de se!
fondu, on mélange à ta solution de t'acctatc d'ammoniaque, ou simplement
de l'acide chlorhydrique. La décomposition rapide de ces substances, aci. Oop'ut parfoi:quand)'*!<<')
d'u))'*
t)'s !<:))))<'
n'a pashosm))
h'ntj~rat)))'po)))''-cYotatiH-r)',
eMOtn''
ft)))<'
c'estte caspeu)' h's chiormvsalcalius,nu'ttt'c)<))<'
sn;<
qoatt)))''').' seld.ms)))<('
'tfcoiOprcntoite<)<'):'a<i)x'
dnttt)<'bout,tonoa))))!)<'(;))<*
<'tt'oo'-tatnxK'nt
)!)f)))iH''<)''sel fon'i)).
).<n.))n)n<la )))))tic)f
<) tx'~h.')))'<*)
'hn.' fort h'outt'tops.
')<*
)'<'))<))'<'josfpt'au
eu))'')))<'))
t)0
L'ANALYSE
SPECTHALE.– SPECTRES)'ES FLAMMES
(MÉTAUX).
compagnec d'émission de gax, donne une bonne pulvérisation et cntpëehc
ht Formation des dépôts' mais it t'auL noter que ies spectres ne sonL ))as
tout a tait. identiques a ceux obtenus a t'aide de la méthode de !!unscu,
a cause de ta composition diftHrenh' des ~Hz de ta Hanuue. Une série de
t.ubes dcMitschertich,
disposes sm' une petite tab)e tournante, pcnnct. de
fi~. ~5.– Ap)Mfei).)e Hon~-n ("xtr
).tj)u)t~ri*.ttinttdc'n'<~u<)')))<<
)i.p..ru.)cgM.-me..t.)).~).~
lampe
pulvérise
)..h-H.
2..tnn.
à gaz
une
y fonctionne
solution
de C/"M~t'< '/e P/f~
<<<!CA/mM <teP/
montrer rapidement dans une conférence !cs spectres des uammes.
4K. M.Hunscn a cmpioye pour produire la nammc
du sodium un procédé fort éiegantqui s'appHquc
aussi aux Hanouesco)orc<'s par tes sc!s. Hfait passer
!cgaz d'cctairage qui sert a ahmcntet un bc<-de
«un~cn cuustruiL en verre, par un uacon rcntermant en sa partie inférieure une solution saline,
du zinc et de i'acide ctuorhydriquc. t/hvdrogenc
se dégage en nnes huHes, celles-ci crèvent en projetant des gouttetcttcs de Hquidc qui sont emportées dans Ic courant de gaz; finalement la flamme
est n!ag"i!'q"c!ncnt co!orce. On peut suspendre
)<"<famés dczinc a une tige de verre passantà frottement au travers du bouchon; dans ce cas, t'apparcH peut être conserve tout monté et être mis
immédiatement en fonction, par un abaissement
de la tige de verre.
Au cours d'un travail sur les flammes cotorecs,
M.
«- d'un _js~z.
-i Gouy s'est servi
apparcH plus ~I""I""
comptiquc
-II:1.l'
..1.
l'I..i.
1.1.
mais
a ratdc
tes observations
j)tus
p:tttuit,
spcctt'osco~tqucs
conditions
aussi
par
saline
l'air
dans
duquel
peuvent
constantes
comprime
un
t. i.\)\. j). t6:).
[5j, ). XVOi. p. ~5.
récipient
et
d
dans
ctrcrcpetccs
que
ceiui-ci
qu'il
possibtc
des
La
a prcahb'cmcnt
traverse.
H se
mc-
PHOCEDÊS Ht: BUXSK\ ET t)K M. (;0)!Y.
i)i f
tan~c a la quantité nécessaire de gaz d'éclairage dans un appareit régulateur, puis est cnuammc au bout d'un tuhc fcnnc par une toi!c tnctatiiquc de fer. L'apparci) rcgntatcur se compose de deux battons tnbu!es
communiquant entre eux par un targc tube en T (diamètre: tu mitHm.).
Le gaz arrive en A et sort en H, t'air arrive en C et sort en D, les deux
clcX.Cony
t<if.~t. ApjHM'i)
<)eM.Couy)Muro))tentr
pourpuhen«'r fig. – ApjMrci)
r~mta~or
)MtototxxM
M)inp-(
d'air.
unmélange
dairet de jMïen pmptiftxMt
Mmt~ntr.
jt.)f«nt<tt)rant
courants se mélangent un peu ;)!us toin. !.a 'ubulure Ë laisse sortit uu
mélange d'air et de gaz, où l'un des deux composants domine seton
l'excès de sa pression à l'arrivée. Mais aux sorties B et D ta pression est
évidemmentia même, et, comme les gaz sont purs, le mélange en D'offre
une composition constante malgré les différences de pression primitives.
La tubulure E est assez petite, le gaz qoi en sort est brûle. Pourvu que la
flamme ainsi produite ne s'éteigne pas ou qu'elle ne devienne pas tout a
l'ait éclairante, l'appareil marche bien. Les solutions de sels métalliques,
tt-!
L'ANALYSE SPECTRALE.
–SPECTHES
u.i.
DES FLAMMES (MÉTAUX).
u
mises en suspension dans ht flamme par voie de pulvérisation. peuvent
donner un beau spectre, alors que les sels introduits il t'état de fragments
en donneraient un mauvais. De tait, dans ce dernier cas, c'est souvent la
scu!c portion de sel pulvérisée par !a décomposition qui colore la flamme.
Très souvent aussi le spectre obtenu par pulvérisation est en partie continu, par ta raison qu'il se dépose un corps non votatit dans la flamme.
Ainsi, si l'on vient à pulvériser du chlorure de fer dans la flammc d'un
gros bec de Bunsen, on voit aussitôt des myriades d'étincettcs accuser la
combustion du fer, et par conséquent la production de t'oxyde absolument
lixe (Salet).
Il. Gouy a remarque, en se servant de son appareil, que plusieurs raies
métalliques apparaissaient avec un grand éctatdans la partie dcta flamme
où se montre le spectre df Swan, c'cst-a-dirc a ta surface du cône intérieur. Ce sont les raies des hautes températures, celles qui caractérisent
les spectres électriques. Nous avons vu plus haut qu'on observe ainsi Li~3
ctLiy; on a de même tes raies bleues du strontium, la raie x du magnésium, quelques raies du fer et du cobalt, la raie violette x du zinc, la
raie j3 du cadmium, tes trois raies vioiettes x (482,5, etc.) du manganésCt
la raie x du plomb, les raies x et j3 de l'argent, etc.'–Les lettres grecques
sont celles qui servent à désigner les raies des spectres électriques dans
t'ouvrage de M. Lecoq de Boisbaudran et dans tes figures de cet ouvrage.
49. t~orsqu'on n'a pas à sa disposition le gaz d'éclairage, on peut se servir, pour t'anatysc spectrale, de la namme de i'éotipytc a alcool ou à esprit
de bois, ou enfin de t'hydrogénc.
M. Laurent construit pour la saccharimétric une éotipytc qui fonctionne
bien; c'est une véritable lampe de Bunsen alimentée par une vapeur combustible au lieu de gaz. Elle peut donner, avec la quantité d'alcool
qu'elle contient, des spectres éclatants pendant environ 20 minutes.
La flamme de l'hydrogène se prête aussi aux recherches dont nous partons. Kousdonnons la figure d'un générateur très simple, qui peut rester
fort longtemps monté et qui fournit un courant d'hydrogène aussitôt qu'on
t. C«w~<f<
t. ).X\X)Y,
'tw/tM(<<'f.tt'a<~Mn<:d<'«c«wt'<,
p. 23), )877.
FLAMMES D'ALCOOL ET n'HYDROGHNE.
itx
en a besoin, comme le briquet de Dœbere!ner. C'est un pot de grés de
forme élevée, dans lequel on p!acc un vase de pile en grès, percé au fond,
et un creuset d'afHnage également percé au fond et de plus en divers
endroits de sa périphérie. On introduit dans celui-ci d'abord un lit de
verre concassé ou un couvercle de creuset, puis cinq ou six kilogrammes
Hx. 76. – Eotip~te i atteot j'o'tr t'anatTte tpettmte
et la Mechtrimétne (nM<)eteLaurent)..
Fig. 77.
Moiteur
à hydrogène pour )'an))T~e
spMtntc.
de zinc en lames; enfin on le coiffe d'une cloche à douille et à robinet.
Le bas de la cloche doit descendre plus bas que le fond du creuset. Un
couvercle de bois goudronné mainUcnt la cloche, il se fixe aux anses du
pot extérieur. On verse de l'acide chlorhydrique étendu dans t'apparcit,
le robinet étant ouvert; quand le gaz qui se dégage est suffisamment pur,
on ferme le robinet, et l'hydrogène,
alors la cloche,· fait cesser
d
U
emplissant
1.
TttUTËMSPECTtt.
8
lit
L'ANALYSE SPECTRALE.
SPECTRES
DES FLAMMES (METAUX).
de sa densité,
t'avoue du zinc. On voit que le chtorurc de zinc, a cause
doit s'accumuler au foud du vase et que c'est l'acide frais qui attaque constamment le métal. L'appareil, pour cette raison, fonctionne fort longla pression
temps son défaut est de ne pas permettre de modiner à volonté
de l'hydrogène, comme on peut le faire avec le générateur de Deville. A
vrai dire, il est très propre, peu fragile, compact, et sufnt parfaitement
lorsque l'on veut produire du gaz
pour l'analyse spectrale.
Dans ce cas, on le fait passer
sur de la ponce imprégnée de
sulfate de cuivre et de chlorure
de mercure ou simplement de
de potasse, et on
permanganate
v
l'enflamme à l'extrémité d'un petit tube de platine de deux ou
trois centimètres de long et d'un
millimétré de large, soudé à un
1..1,1-tube
de
verre.
L'on peut volatiliser certains
le sométaux (principalement
C
dium) et certains sels (chlorures
Hmune de t'hydMj~ne cm)')oT&: en amttM
ftg. 78.
1tde fer, de manganèse, de bistpetbtttc ()igw de ttrmte), et tube présentant un renthtnent eu t'en iroh)ti)i<ecertains corlrs daM le courant 1
muth, chlorure et bromure d'egMen): ttigme de gMtae!.
tmaaa,
tain, ..av.
etc.) "6Jdans le tube de verre
à quelque distance de son orifice. On obtient ainsi des spectres très brillants (Mitscherlich, Woifct Diacon, Salet).
Nous verrons, à propos des spectres des mctaUoïdes, quelques propriétés
curieuses et spéciales de cette flamme d'hydrogène. Mais nous devons signaler ici même les apparences singulières et les spectres mutttp!es qu'offre
une pareille flamme lorsqu'on y fait arriver des vapeurs de composés stanniques. Si l'hydrogène a passé sur quelques cristaux de bromure d'étain,
à froid, on distingue au milieu de la flamme violette une seconde flamme
bleue colorée par l'oxyde d'étain. Cette flamme, u noyau sombre, est comme
COMPOSÉS DE L'ÉTAT
l'
DANS LA FLAMME O'HYDMGÊXE.
..1"·
h h
L 1
H5
_1<II
u
soutenue a une certaine distance de t'oriucc par un tube cylindrique
iumincux, vert intérieurement et rouge extérieurement. La première colotation est extrêmement vive et caractéristique du bromure d'étain, tandis
que la seconde, plus pàle, se retrouve dans tous les composes de ce metat.
La couche verte gague en éclat et en netteté si on la refroidit, elle donne
un spectre continu. La couche rouge, qui apparaît aussi nettement dans
ce cas, mais non pas au contact direct du corps froid, fournit une raie
vague en <!i0 et une bande diffuse en 618. Chauffe-t-on
le bromure d'étain dans le courant d'hydrogène, la
nammc/c et contient des parcelles d'acide stannique
qui s'iftumincnt en blanc tant au centre que dans la
zone extérieure, comme on le voit dans le dessin. Si
t'hydrogènc est charge d'un excès de vapeur de brome,
la coloration rouge ne parait pas.
Le chtorure d'etain donne des résultats à peu près
identiques, mais Pintèrieur du cylindre est bleu; il est
jaune avec l'iodure.
ddeeH:yFig.~9.– HsinnM
t'ig.79.
I*Iiy'!c
duf)!e MOn peut analyser ces diverses lumières sans modifier
<tn~et)<!
dê!*iB.
peursacbro<t)crc
!eur disposition il suffit d'envoyer sur la fente du spcctroscopc l'image de la flamme, celle du bromure d'étain par exemple;
!c spectre qu'on obtient, et dont nous donnons le dessin, renferme à la
Fig. 80.
Spectre de la Bamme de t'hydrogene chargé de vapeurs de bromure d'éhun.
hxge pKjjetec sur la fente.
fois et à diiTerents niveaux les raies de la couche rouge, les bandes de !a
flamme bleue et le maximum vert du noyau central (Salet).
50. Toutes les observations spectrales se font le plus commodémentdans
un endroit obscur, ou mieux dans la chambre noire. Lorsqu'on veut amcnager spécialement une petite pièce pour la spectroscopic, il importe donc
))t.
);LYS);
St'HCTRALK.
St'ECTRES
HHS FL\M)tES
(METAUX).
en premier lieu de la peindre en noir; on devra en interdire l'accès a la
!umiere du jour au moyen de votets ou de rideaux sufusammcnt épais;
mais on ne supprhucra pas ks )'uctr''s, c~r il tant pouvoir <UabHrdc temps
à autre une veutitatiou énergique; sans cela, les particules saHnes qui
nonent. pendant tort. longtemps dans l'air après qu'on a fait une observation, conUnneraient a cotorcr les ftammes. La t'cnetrc servira encore lorsqu'on voudra étudier le spectre solaire; une pianchcHc sera disposée à
l'extérieur pour placer rhéHostaL
Sur une tabic peinte en noir et de grandeur modérée on placera le spcctroscope,
speetroscope à un prisme si l'on se borne aux recherches chiet on en cctancra techettc
nuques–
bec de gaz monté
n Faidc d'un
sur !<: pied même de l'instrument. Il
iaui fn ('iict ires souvent modtner ta
position du spectroscope pour observer
ditfcrentcs parties de !a source lumineuse, et it est commode de n'avoir pas,
dans ce cas, à toucher au brûleur. La
namme de ce bruteur doit être assez
faible pour que te papier sur lequel on
'M
11~. Xt.– «")')'
)"Mtt'
) 'vbir.t~
'tf).)f)um))f<'<ttmv.
I*V,
reporte les observations soit a peine
~'tnir~
bec <)<*
<)ccnxou mmieux deux becs a fente, brùtant horiéclaire. )!«Un t~f'nm!
second hnt'
gaz. «H
zontatcmcnt et distants l'un de l'autre d'un mette, seront placés a un
mctre au-dessus du spectroscope. Ils fourniront assez de lumière pour
pet ntcttt'e d'cffpt-tuer toutes les maniputations et, lorsqu'on en ditninucra
ia namtnc, pour qu'on puisse reporter au crayon sur le papier ce qu'on voit
dans t'instrument. Au cours même de t'observation, ils seront touta fait
baissés. «n jettera un morceau d'étolfe noire sur te chapeau qui entoure
le prisme et qui taisse toujours passer un peu de lumière.
Le robinet qui permet de gouverner t'ectaira~c doit être a portée de la
main gauche de t'ohscrvatcur. n anet i'empcchcra de se fermer tout a
fait lorsqu'on voudra obtenir t'obscurite. Un peut ptaccr tout simptcmeut
un robinet-pince de taboratoire sur le tuyau de caoutchouc qui amène le
1t~
S)'ECT)tOSC<))')<~E.
THOt~iQUE
gaz aux becs; quelques fi!s de fer ~Hsses dans le tuyau t'oup(''< herontd'être
absolument clos par la tnaoœmt'R de la vis.
Lorsqu'on adopte la disposition que nous venons d'indiqué! l'observation
se fait dans t'obscm-ite cotnpiètc, !'œi! ne voit a la hautcm-dct'instrnntcnt
aucune natnmc', aucun objet hnninenx, mente torsqu'on edahc sunisatnment te papier a t'aide des becs supérieurs à demi-ouverts; il garde
donc toute sa sensibilité. Quand ou donne plus de )untierf, !es uammes ne
sont pas davantage dans Ii direction du regard; et, comme il v en a deux,
les ombres se croisent et l'on peut eHectuc!' les opérations délicates avec
presque autant de facititc qu'en plein jour.
Les lampes de t!unscu seront un peu grosses
et à cheminée. Le support indique par t!uuseu
pour soutenir fessai dans ta flamme sera remplace avantageusement par un support eu bois,
compose d'une base carrée, ptombeca sa partie
intérieure, et d'une ti~e verticatc d'environ un
centimètre de diamètre. Pour obtenir une
bonne assiette, on ptantera dans !a base trois
petits clous aussi espaces tes uus des autres
que possible et on !cur taisscra faire une saiHic
– t'in<f en tMt< «* pbf.tnt sur
de à 2 miHimètrcs. Sur la ti~e gtisscront dest'iy. M. t<*)tx<t)tant
<)u support.
pinces en bois à ressort, analogues à reHes dont
~es. mais
se servent tes blanchisseurs et les photographes,
mais ntus
tories et tout
plus (or~cset
:t fait semblables ai celles des tanneurs; chacune de ces pinces portera un
bout de tringle horizontale sur lequel se placeront les tubes de verre ou
sont soudés les fils de ptatine. Ces pinces peuvent être facilement abaisses, élevées ou en!evécs lorsqu'on les serre entre les doigts.
On aura
rures
seront
ics comparaisons,
des solutions
de titalliuin
et d'ind:un!.
et alcalino-terreux,
toujours,
alcalins
contenues
pour
dans
de petits
flacons
fermes
par
un
pures
Ces
de
chto-
solutk!!?
compte-gouttes,
et
i. €<*))<;
qui éclaire )<*n)i<'<tm<tre ~t la '-onn'p )))min')t'.c <)<-n)<rn'' '-M)t cncht't"' par on 'ii~ue
)<~er de tôtc ou df carton j'f'rt~ }'nr )'ocu)airo.
118
L'ANALYSE SPECTHALE.
– SPECTRES
DES FLAMMES (MÉTAUX).
mis a l'abri de l'air et des poussières par une cloche. Ces sortes de petites
boites à réactifs existent dans !e commerce, elles ont été construites sur
les indications de M. Janvier pour la physiologie. Les compte-gouttes
servent à déposer la solution sur te fil de platine.
Une place doit être réservée à gauche de l'observateur pour la pile et la
bobine de Huhmkorffqui servent dans l'analyse par l'étincelle.
Nous compléterons ces détails techniques par quelques conseils sur la
manière d'observer les spectres. Il est nécessaire, comme on sait, d'allonger ou de raccourcir la lunette oculaire pour examiner des raies de réfrangibilité très diverse. On trouvera un grand avantage a modifier le tirage
d'après une règle fixe. Pour cela, on gravera quelques divisions sur le
tuyau mobile et l'on notera jusqu'à quelle division il faut l'enfoncer pour
observer telle ou telle portion d'un spectre bien net et suffisamment
éclairé; à chaque division du micromètre correspondra ainsi un tirage
différent de la lunette oculaire; une courbe très facile a construire d'une
façon approchée permettra de mettre an point sans tâtonnement une raie
de position donnée, alors même qu'elle serait à peine visible.
Les lectures se font en notant sur quelle division et fraction de division
du
CMMtt/<cM
(on évalue facilement les cinquièmes), chaque raie <tM!CM~<'
fAatM~se projette, ou bien encore en amenant le fil de cocon vertical du
réticule a être exactement centre sur la raie et en déterminant sa position
sur l'échelle, qu'on peut alors éclairer davantage
Même sans avoir l'intention de mesurer un spectre, on doit s'attacher à
reporter sur un morceau de papier divisé la situation et l'intensité approchée de toutes les raies ou bandes observées. Il importe de conserver la
trace de l'observation fOM!p/<~<les comparaisons avec les planches gravées
ou les tables numériques ne se font qu'ensuite et d'après le dessin. Pour
n'omettre aucun détail, on divise le spectre en sections et on reproduit ce
t. Thatena remptac~avantageusement
te t!)vertica)par un fil (leverretn's finétireen pointe.
<{ siii'iout<"tcp))<'nt
La pointese projettesurh' n)i)ieudu t'))a:npspt'i'tra!.b; disp.MiMf
tnrsqu'on
ne sesert pasd'échelle
ft qu'ononox'on r.tyonsolairesurla fentedu spot'troscopc
ph<ttt):f)'aphice
apn-savoirfaitcoinciderFixt)gede la pointede verreavecla ligneobservée.Onvoitalorsparfaitementsurqneueraieso)ai)-e
se projettecetteimage.
LES SPECTRES
SOM-ILS
DUS AUX ATOMES OU AUX MOLECULES?
j)9
qu'on voit de 0 à 10, de 10 a 20, de 20 a M, etc., sans négliger les raies
étrangères que l'on sait provenir du gaz, des poussières, etc.; cites serviront de points de comparaison et seront éliminées plus tard dans les
conclusions a tirer de l'examen spectral. A cet égard les spectres du dard
bleu du chalumeau, de la soude et de la chaux doivent être étudiés tout
d'abord, car on les retrouve très souvent dans les spectres des nammcs.
5t. Dans leur premier mémoire. Bunsen et Kirchhoff annoncent c qu'ils
ont comparé les spectres tournis par les chlorures à ceux donnés par les
bromures, iodurcs. hydrates, carbonates et sulfates correspondants lorsqu'on les introduit dans la flamme du soufre, du sulfure de carbone, de
l'alcool, du gaz d'éclairage, de l'oxyde de carbone, de l'hydrogène et du
gaz tonnant, et que la nature de la combinaison dans laquelle le métal
est engagé, la diversitédes phénomènes chimiques qui prennent naissance
dans chaque nammc,et la dincrenccénorme des tempe raturesproduites par
ces nammcs, tt'c.cM'ccMt
CMCMH~
<«r /<t ~o)t~/<wdrs raies du spectre
tt'/?MCMce
cor~~oM<<aM~cAa~Mem~n. Bien plus, ayant fait éclater l'étincelle entre
des pôles de sodium, de lithium, de calcium, de strontium, ils observèrent
toutes les raies qu'on produit avec les nammcs, plus certaines autres qui
ne paraissent qu'à une haute température. Selon leur manière de voir, les
atomes apportent dans l'image spectrale leurs raies caractéristiques, indépendamment de leur état de liberté ou de combinaison, et si on ne distingue pas celles des métalloïdes, c'est à cause de leur peu d'intensité, les
métaux étant tous plus opaques, plus absorbants et par conséquent plus
aémissits que les métalloïdes. Ainsi, en généralisant, tout en considérant
seulement les gaz et les vapeurs, la lumière que ceux-ci émettent ou absorbent est émise ou absorbée par leurs atomes, ou, si l'on veut, par les corps
simples qui les constituent. Cette conséquence est contraire à l'observation
la plus vulgaire. L'acide iodhydrique n'a pas la couleur de l'iode et le
peroxyde d'azote celle deses éléments. Parle-t-on des composés métalliques
et des hautes températures? Le sel marin volatilisé dans un courant d'hydrogène ne donne pas le spectre d'absorption qu'il présente dans une
flamme. Le chlorure et le bromure de cuivre fournissent des spectres différents. Il est donc extrêmement probable, au contraire, que ce sont les
t20
L'ANALYSE SI'Kf:T)tA).H.
– St'H(:T!!H
DES FLAMMES (MËTAUX).
molécules qui vibrent, et qui provoquent dans l'éther la formation d'ondes
synchrones avec leurs divers mouvements. Mais alors pourquoi tous les
composés d'un méta! donnent-ils généralement le même spectre? En réalité
ils ne le donnent pas. ou, s'ils le donnent, c'est précisément à cause des
reactions qui se passent dans la namme. On l'ignorait en 1859, mais déjà,
en 1861, Bunsen et Kirchhoff faisaient entrevoir la possibilité d'une telle
variation dans les spectres, et ils écrivaient tbrmettemcnt:
H semble résuiter de ces considérations que les spectres des corps simples peuvent
présenter des raies différentes, suivant la nature des combinaisons dans
lesquelles ils sont engagés; mais il est très possible que les sels que nous
avons volatilisés dans 1:: namme ne persistent pas a l'état de sels, mais
qu'ils se décomposent a cette température, de telle sorte que ce sont toujours les vapeurs du métal libre qui donnent naissance aux raies du corps
simple; il serait également probable, d'après cela, qu'un composé chimique
donne toujours d'autres raies que les éléments qui le constituent.
Le nls de l'auteur de la découverte de l'isomorphisme, M. Alexandre Mitscherlich et notre compatriote M. Diacon contribuèrent plus que personne 1
à établir par l'expérience cette vérité, actuellement acceptée par tout le
monde, à savoir, que < les composés donnent des images spectrales qui
leur appartiennent et les caractérisent, pourvu qu'ils existent à la température où l'on fait l'expérience w. La conséquence de ceci est fort importante ce sont les molécules qui deviennent les sources de la lumière et
les spectres sont, en définitive, carac~rM~M~ de Fc~~ chimique.
Résumons en quelques mots le travail de M. Mitscherlich. Le mode opératoire est d'abord excessivement varié et repose sur l'emploi de huit
procédés différents pour la production des spectres, i~ Flamme du gaz et
mèche de fils de platine v amenant constamment la solution saline;
2" flamme du gaz brûlant dans l'oxygène, celui-ci arrivant par un espace
annulaire autour du jet de gaz 5" flamme de l'hydrogène brûlant dans
t. Koscoëet Oiftonavaientaussisupposé,eu i86~, que les bandesde selsah'atino-terrenx
devaientêtre duesi un composenonreduetibtete)quel'oxyde,tandisqueles raiesquiapparaissentdansle spectreélectriqueatn-aient
étécellesdu (Transactions
of theLit.awFPM.
Soc.,Manchester,
<862.)
LES SPECTRES
CARACTEtUSENT
.11
LES MOLECULES.
)2i
– M. A. MfTSCHEHLtCn.
Il
11
Il1O
te même appareil, t'oxygène Y étant rcmp)acc par le ctttorc; 4"namme
00 t'hydrogene ctiarge de brome ou d'iudc 5° nannnc du gaz a ctudier,
brûlant soit scut, soit mctangc de gaz cotnb)tsUbtc,dans i'oxygènc ou dans
!'air 6° Hantmc <)ct'ttydtogcne dans lequel on a volatilisé la substance en
examen; enfin, 7° ctincettc~c la bobine d'induction éclatant entre des
potes métalliques dans un vase ou t'on peut faire passer un gaz déterminé
pour éliminer les raies de l'air; et S'etincette entre des électrodes liquides. Dans ce dernier cas, les solutions satines sont introduites par des
tubes recourbes assez ctrons a leur extrenutc, et tes
électrodes de ptatine sont noyées dans le tiquide, comme
on peut le voir dans le /ac-x«M!/cci-joint de la figure
de MitscberUch CcHc méthode permet d'obtenir des
spectres correspondant a des températures modérées;
les raies du gaz environnant n'apparaissent en aucune
façon.
En variant ainsi les circonstances dans lesquelles
les différents corps simples ou composes sont amenés
à devenir lumineux, A. MitschcrHch obtint dans les
spectres des changements tout à fait frappants. Le
t XX. A)')M<rft) <te
cuivre métallique, par exemple, donne avec l'étincelle t~.M. A. !)ibd)'-r)K-h
t<eur la
<tet
e)Mtc<*)!e!!
pnx)uc)ion
etcctriquedcs raies Hneaircs et nullement estompées
entM; <)<'<«))utie<t'< !i<)in~
si l'on chauffe au contraire le chlorure dans la flamme et *u «'«t d'un gaz detertenniMe.
on
observe
des
bandes
et
ch!orurante,
dégradées comme
caMM~cct,qui sont absolument différentes; mais on peut retrouver en
outre des traces des raies métalliques, si l'on chauffe un peu trop. La même
chose arrive si l'on emploie l'étincelle et les électrodes liquides. Remplace-t-on le chlorure de cuivre par le bromure, on obtient d'autres bandes
et des phénomènes analogues. Prend-on un sel oxyde du cuivre, on remarce sont celles qui
que la production de bandes vagues dans l'orange;
accompagnent les cannelures dans le spectre du chlorure ou du bromure
i. Po~endor/y~~nna/M,
t. CXU(iStit).tn ttM))M))'e
moinsétend))(innx*'nM
axtexravait<i~j:t
dansh'~.ttMM/M
deC/M'ate
etde P/«~ t5j.t. LX)X,
pan)en1862et avaitété n'p)'m!uit
p. i69(t863).
L'ANALYSE SPECtHALE.
122
– SPECTRES
DES FLAMMES (METAUX).
de cuhrc obtenus sans précautions spéciales'. Le métal, l'oxyde, le chlorure, !e bromure donnent donc des images spectrales différentes,–ce!a
est prouvé jusqu'à l'évidence. Les composés du bismuth permettent d'arriver à des conclusions analogues. il en est de même de ceux du calcium,
du strontium et du baryum, bien que dans ce cas le spectre de l'oxyde soit
presque impossible à éliminer complètement. Pour avoir des spectres de
fluorures, on introduit dans le chalumeau à oxygène le sel métallique mélangé d'un grand excès de fluorure d'ammonium; si l'on emploie le sel seul
et en petite quantité, on observe les raies métalliques. Les iodures se dé.
f!g. M.
SptttfM des !c)< ttca)i))o-tetretn (barrumj, d)))«<-<A. M'bdtcrtich. L'cïtr&nit~ Mu~e e*t 4 droite.
A, SMrMede ttatyum. – B.tMerure de bifryma. – K.bromurede btryun). ?. iodurede btfyant.
composent
spectre
grand
très
facilement
de t'oxyde,
excès d'iode.
à moins
et
que
ne
donnent
l'on
guère,
n'emploie
dans
l'hydrogène
la flamme,
que le
d'un
métangé
On voit, d'après les dessins que nous reproduisons, que les composés
haloides des métaux atcatino-terreux donnent des bandes étroites, –
Mitschertich !cs prenait même pour des Hgncs, – et que ces bandes se déplacent peu à peu vers le rouge au fur et à mesure que le poids moléculaire de la substance augmente. Xous insisterons plus tard sur ces relations, signalées d'abord dans le mémoire que nous analysons, ainsi que
sur les différents spectres de métattotdes qui y sont décrits.
i. Une nanune d'hydrogène sature de brnme, dans laquelle on plonge un t!) de cuivre, donne,
en des places ditTercotes, ces ditTex'nts Sjx'ctx's avec le plus ~r.md <-<-)at.En projetant t'ima~e de
la Mamme '-ur la fente du spectro~t'ope, on observ' dans rinstrument des bandes horizontales qui
correspondent a chacun de ces spectres, et t'en peut ainsi les distinguer facilement (Satet).
LES SPECTRES
CARACTEtUSEKT
LES MOLÉCULES.
M. D!ACOX.
i2~
M. Diacon, dans une fort belle thèse soutenue à MontpeHier en 1864',
décrit des expériences analogues, dont quelques-unes sont plus frappantes
encore. il en lit une partie a t'aide d'un chalumeau à hydrogène alimenté
intérieurement par le chlore; la namme obtenue ainsi est tout fait chlorurantc dans son intérieur, et le chlorure qu'on y porte avec un fil de platine ne tend aucunement à s'y décomposer par o.cyf<a~oM.
Le chlorure de
cuivre et celui de bismuth donnent des spectres magnifiques. H en est de
même du chlorure d'or pendant quelques instants. Le chlorure de plomb
fournit des lignes assez nombreuses. Le chlorure de fer donne aussi des
raies, mais elles sont noyées dans un éclairage contenu très brillant; les
chlorures de cobalt et de nickel permettent d'obtenir de meilleurs résultats. Enfin le chlorure de manganèse est caractérisé par un spectre très
net. Ces résultats étaient intéressants, mais l'expérience tentée avec le
chlorure de baryum le fut davantage. w Là où.je croyais, dit l'auteur, avoir
seulement à constater l'éclat acquis par certaines lignes,
j'aperçus un
spectre qui ne rappelait en rien celui du baryum le grand nombre de
raies qui le caractérisent avaient disparu et étaient remplacées par un
petit nombre de raies très brillantes. Avec le chlorure de strontium je ne
lus pas moins surpris de ne voir ni la raie bleue, ni la raie orangée si brillante dans les flammes du gaz. quant aux chlorures de potassium et de
sodium, t& MeMe parMf~ p<M~oMMerde spectres; les lignes pâles que l'on
apercevait encore devaient être attribuées à des vapeurs qui, malgré
toutes les précautions, atteignaient la partie extérieure de la flamme. » De
fait, on ne connaissait pas et l'on ne connait pas encore le spectre du sel
marin, et ceux que l'on attribuait depuis i860 au baryum et au stron
tium apparaissaient comme très différents des spectres
métalliques; c'étaient en effet, comme nous l'avons dit, des spectres d'oxyde, renfermant
encore quelques bandes du chlorure et quelques raies du métal. Ces derniêres apparaissent surtout au commencement de l'expérience. Tout cela
est indiqué fort clairement dans le mémoire de M. Diacon. Les observations
du même auteur portèrent aussi sur les spectres des bromures, iodures et
1. r/tMM(leP~tt~c~
C/MMM.
Bœhmet fi).
Montpcttipr,
L'ANALYSE
SPECTRALE. St'Ë':H'ES MESFLAMMES
(MËTAL'X).
nuorures. Elles sont a peu près semblables à celles de M. A. Mitschcrtich.
Kous ne les rappelons pas; ajoutons seulement que M. Uiacon donna nn
procédé pour reconnaitrc le ch!on', te brotnc, et le nuot' par voie spcctt'oscopiquc, procède fondé sur ta pt'oducH"n des spectres du chlorure et du
bromure de cuivre ou du uuorure de calcium dans ce dernier cas, l'emp!ot de la température élevée du chatumeau a oxygène est nécessaire.
M. Lcco(~ de Hoisbaudran s'occupa ttcaucoup de la comparaison des
spectres moléculaires des iodures, bromures et chlorures de baryum, de
strontium et de calcium. Nous verrons plus tard quettes conclusions théo!2t1
fig. M. –
Sjx'ttnt
df la tunte
et 'tu cttturxM- de )Mr;«tn.
riques il a tirccs de son LtavaH nous donnerons pour te moment une idée
de son mode opératoire. S'H s'agissait d'obtenir des spectres de chtorures,
il faisait passer te gaz d'cctairagc, qui aHmentait un bec de Bunsen en
verre, dans un baHon contenant de l'acide chtorhydrique fort et tegèrement
tt~.Nt.–.)~Ctft*)uur<Mnure<'t«c)tonureHe<).)r;M)H.
chauffé. Pour les spectres de bromures, il dirigeait le gaz à travers un
flacon renfermant du Inomc. EnHn il mêlait de l'iode aux iodurcs dont il
voulait avoir les spectres, mais les bandes de t'oxyde étaient alors bien
moins complètement éliminées. Les dessins ci-joints représentent les spectres du chlorure, du bromure et de l'iodure de baryum obtenus dans ces
conditions' dans ce dernier, on n'a pas figuré les bandes de l'oxyde qui
apparaissent avec un grand éclat. La figure 85 montre ce spectre de l'oxyde,
Surla c<MMf<<M<MM
/«m<HCM.r
dela Soc.f/M«'. Mat.d'f /« .C/Mr.'Hfc-~t/eneare,
d<'<
</)e<'fr<*<
(~MH.
<870,et Speclrea
t'aris,1874.
lumineux,
St'ECTHE
DE LA FLAMME DE L'At'PAREIL
BESSEMER.
<25
qui est aussi celui que fburniUe chlorure après une très longue calcination.
M. Gouy a été amené, en comparant les variations d'intensité de ces
bandes avec !<'pouvoir oxydant (te la flamme, il séparer des bandes dégradées à gauche, et qui corresponde))! à la baryte, les petites bandes t et x,
lesquelles sont ombrées des deux côtés (<tombe sur une bande dégradée à
gauche). Ces petites lignes estompées, ou bandes diffuses, disparaissent en
même temps que la raie du métal Bax lorsque l'air est en grand excès'.
52. Presque il ses débuts l'analyse spectrale trouva une application industrielle très intéressante et très imprévue. La fabrication de l'acier par
le procédé Ressemer repose sur la décarburation et l'affinage de la fonte
liquide par un courant d'air. Pendant tout le temps que fonctionne la
machine soufflante, une flamme éblouissante s'échappe de l'orifice du
convertisseur; le silicium, le phosphore, le carbone sont brûlés, puis la
flamme change subitement de t-oulcur et l'appareil ne contient plus que
du fer légèrement oxydé. !1 faut alors arrêter l'opération. Or, le spectroscope permet de préciser ce moment d'une façon remarquable, car le
spectre très compliqué qu'on observe, se modifie peu à peu pendant le cours
de l'oxydation, puis change brusquement d'aspect lorsqu'il faut y mettre
un terme; il n'est plus besoin d'un coup d'œil exercé, la modification est
si visible qu'il est impossible de commettre d'erreur.
L'affinage Desscmcr fournit donc, en réahté, un procédé interdit aux
laboratoires pour volatiliser dans une flamme spéciale certains métaux,
tels que le potassium, le sodium, le lithium, le calcium, le manganèse et le
fer. Cette flamme n'est guère constituée que par du gaz azote, de l'oxyde
de carbone et des vapeurs métaUiques. Oti a cherché longtemps l'origine
de certaines raies ou bandes dans lesquelles on pouvait penser naturellement trouver celles du charbon ou de l'oxyde de carbone; maisil est certain
aujourd'hui qu'elles proviennent uniquement de l'oxyde de manganèse
et qu'elles sont identiques à celles qu'on obtient en chauffant l'oxyde ou
le carbonate de manganèse dans le chalumeau oxhydrique. Les lignes du
métal manganèse sont invisib!es (M. Watts).0)) peut se demander pourquoi
!4t)M.de Chimie
e<f/eP/)t~.
t. \Vi)),p. 8?.
t2G
L'ANALYSE SPECTRALE.
– St'ECTRES
DES FLAMMES (MÉTAUX).
la disparition de ces bandes marque la fin de l'affinage. La cause doit
vraisemblablement en être recherchée dans la disparition de l'oxyde de
carbone dans l'atmosphère du convertisseur et son remplacement par
l'air, c'est-à-dire par un agent oxydant qui produit la combustion des vapeurs de manganèse et, par suite, la formation des bandes caractéristiques, dans l'intérieur même de l'appareil et non plus à son orifice.
De fait, M. Mûller d'Osnabruek ayant fait incliner légèrement le convertisseur il l'instant où les bandes étaient le plus visibles, une des tuyères
émergea du bain et l'air fut admis dans l'atmosphère intérieure de la cornue, les bandes vertes s'évanouirent et des fumées sortirent de l'orifice.
Le spectre du Dcsscmcr ne contient aucune raie attribuable au carbone;
fig. M.
SjtCftfe de )) OtntnM du )!cM'<*)ner.
ia nammc de t oxyde de carbone, bruant dans l'air dans les conditions
ordinaires, ne donne d'atHeurs pas de i!gncs spéciaies dans le spectre
visible. Un certain nombre de raies restent encore à identifier.
Le spectre qui nous occupe fui d'abord observa par M. Draggc à Sheffieid,
M. Watts', Kospch% V. Ucshaycs*.
puisctudieparRoscoc',
Kous donnons ici, d'après M. Watts, tes tongucurs d'onde des raies
principales.
1. 7''<~<'</n~<o~/Ae~<t<)f/<M<<'r Lit. <
P/Mt. S<MM~. Ft'vri.'r t865. et Lecture
~e~<Mjt~<~M.Maii86t.
2. P/H~M~ttf<!< ~n:<Mc,
[4j. XX\)\ t37 et t~i. XLV, 48).
5. C~Mt. fMtr~ /~M, i«T2. p. 10, ptc.
4. ~MafMtMM ~Mnfa«e, t. IV, p. MC. Xantes, i8T5.
~«wre~orc
SPECTRE DE LA FLAMME DE L'.U'PAREtL
t.oxcMMe
ai
d'onde
des raies
du BeMcmer
par
M.WtUbttMS).
oesMttTtox!
Position
623,t
6M
ontO~t.
approxun..
w
?
MoO'.
Etroite.
t<oni droit d'une)
bande d~rad~' 1 Mnt).
620,4
vers feront:
6t7.8
Man.)e(bord droit). MnU.
T
~t <!t0,a )h'))e raie.
T
6M9,?
id.
0
Foriersie.
597.3
Farle raie
Forte
rair danllli·.
doubte. Xa.3a.
eJ~Q
5«9,2
Majtitn.dehnni.r.
MnO.
Mt.7
7
&8i.9 Mont d'une bande.
7
&M.7 Li~ne étroite.
Forte ligne étroite.
<a"t)ehor't)e
M90
ni dll
dn
phM brutant
S"
1
?
570.S Ligne étroite.
Tre!< tbrte double
8 ngne.Mprojetant
les pet~
.ur
bgnes qm for.
tnent la bande.
MnO.
56t,4 Bande, bord droit.
ht.
MnO.
M0.7
td.
Id.
MnO.
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008,0
,)(110,
1
t.o''6t):m
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par
M.Wam'tMS).
BHSSEMEtt.
Ot)-<E)~<ïtoM.
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omo~E.
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?
5&5.2 552,9 t~p!usfer!cdM5..
Mnt~.
5t5,5 ~troih'
5M,5 «nudf, bord droit.
MnO.
MnO.
55!<,& Forte.
539.1 Mande, bord droit.
MnO.
x
Fe.
557,1 Forte.
&55.9 ttande, bord droit.
MnO.
532J Forte.
Fe.
Il ` ~J'~U,~
52);,9 For'<'{Ed"Mh"').
Fn~
Fe.
Farin(ï dyalnili.=·
Mande, bord droit..
!tnO(etF<).
522.9
5t9.2
td.MnO(etFc?).
< 5t(t,7
Fe.
5t5.7 Mande, bont droit.
MnO.
Fe.
5)t),7
MnO.
5(t9.9 Mande, bord droit.
NnO.
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M.
)t,,o.
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MnO.
td.
Mg.t
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~57,5
1
Il
II
n
t. OMdc de manganeMquelle que Mit <a tt~rmu))'
1
I1
1
1
CHAPïTRE IV
1
SPECTRES ÉLECTR!QUES(MÉTAUX)
55. L'électricité nous fournit le moyen de porter aux plus hautes températures connues tous les corps de la nature, sous quoique forme qu'ils se
présentent. C'est donc l'agent le plus énergique, et bien souvent le plus
simple, dont nous puissions nous servir pour produire les spectres d'émission. L'étincelle électrique peut être provoquét; maintenant d'une façon
extrêmement aisée, quelle que soit l'humidité de l'atmosphère, à l'aide de
la bobine de Ruhmkorff de là l'importance extrême prise par cet instrument en spectroscopie.
~ous ne reviendrons pas sur les premiers spectres électriques obserTésparFraunhofer, Wheatstone, Foucautt, Masson et Angstrôm, mais nous
décrirons en détail les modes opératoires employés aujourd'hui pour
obtenir ces spectres, qu'it agissede métaux, desolutions salines ou de gaz,
et qu'on fasse usage de l'arc électrique ou de Fétincette proprement dite.
donne les plus beaux résultats.
Métaux.– Pour les métaux, l'arc ~/<'c<r~Mc
Seulement, comme les laboratoires ne sont pas pourvus jusqu'ici d'appareils
électromoteurs capables de fournir, au moment même où l'on en a besoin,
la quantité d'étectricité que nécessite ia production de l'arc, il ne peut être
question ici de recherches analytiques courantes. En revanche, l'éclat des
raies est assez fort pour se prèter aux projecdons.L'arc électrique exige, pour
être assez développé, l'emploi de 40 à 50 éléments de Bunsen, grand modèle, ou d'une machine de Gramme, type normal, actionnée par un moteur
de deux chevaux. On le produit générsiemi'nt entre deux charbons dont
celui du bas,qui est positit, est assez gros ctcrcusé à son centre; il reçoit un
fragment du métal à étudier. Huhmkorffaa construit des lampes < revol-
)'ttUJ)-:C))<).\
m; S)'H':n:t:
t'K L.\))':
m.CT)t)')
)j')Ii
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dans tcsqucHes ptusicurs charbons positifs peuvent ctru substitues
ntptdctncntt'mtat'auttc.
t~rsqu'tm iotruduit )c ~)itt de )nct:d dans !)!'<- cb'ctt i<)))c. qui est d'utdhtah'c pco htmineux, un voit cctui-ci se cuturcr vivcntCttt; i'cb'chicitc
passe .durs par te gaz mct.aUiqm', dont ta conductibiHtc est bien supérieure
Hg. !?. – Pntjcetiun du :)~eetfc de titre e)ectri'}nc.
à celle <!e t'a!r, et la lumière produite chaude de teinte; si ou la reçoit, à
travers une tente, sur un prisme précède ou suivi d'une icntit!c à long
toyer, et qu'on projette le spectre terme sur un écran, les raies métaitiques
se détacheront généralement en clair sur te spectre continu du aux charbons incandescents. Mais il est possible d'éHminer celui-ci complètement
Thtt~bb~ChOm.
9
)Mi)
SCHCTt~S
ËLE(;T)t)'J)
KS (~:TAr\)
1
et d isoler ainsi les lignes des métaux. Pour ccta on peut l'approcher beaucoup la feutc de t'arc, de tarun <p)e tes rayons émis par celui-ci pénètrent
seuls dans le prisme)))~. S7,: ou mieux projeter a l'aide d'une tcntiHc
tente comme dans la ngure ~.Ces deux dispositifs
t'imagcdct'arcsnrta
ont été surtout emph'yes par !)cher; te dernier s'appH'jneau spectroscopc
t<X7–)')-)')))t')t))-)'t"rjx)t))j'«~<'tt!
)t".).)t<-)«)),«"'<;tc<M<t'
ordinaire, it permet d'uhsei'vc!' ~~paretnent tes tignes dues aux diverses
parUcs de la source iunuueuse. Dans les deux cas ou aperçoit une foule de
lignes ntetaHiques, e))cs sont pius nombreuses que dans le cas de t'etinceHc
t. ).wky.'t
<'t Fra))k!d))d.
Pro(M'< u/f /<o)/«<
~onc~,f). \V!),)'. ?"
/<f//H<<M~M,).)i)))'))).
n<<<'
~c<f<re
)t\)KS LnXt.)KSKT XAtKSCOHHHS.
n)
et
n'est,
-I'U" t la
"1"plus nettes aussi
JIUL'I'&'I.
température aa
pti pas aussi e)e\'ec, mais la masse
W
n__I.
est .,i. .i.,
tout de
suite
plus grande. On remarque
que certaines raies se retrouvent dans les
régions tes plus froides de t'arc, tandis que
d'autres ne font tcur apparition qu'au voisinage des charbons et au centre de l'espace incandescent. Ces dernières sont donc
caractéristiques des hautes températures
et l'on peut voir très tacitement par la
longueur des raies quelles sont celles qui
persisteront dans les spectres à basse température et qui pourront par suite donner
lieu au phénomène du renversement
Xous reproduisons le dessin de t'apparcit
<tcdémonstration employé par M. f.ockycr,
qui s'est beaucoup occupé de la longueur
des raies ta fente y est horizontale (ng.87)
il donne un spectre analogue à celui représenté par la figure 88. Ccttc-ci se rapporte
à un mélange de calcium et de strontium
ou plutôt de chtorurcs de ces métaux.
L'emploi ile l'arc électrique permet la
comparaison directe des raies brillantes
des métaux avec les raies obscures du
spectre sotairc. On envoie un rayon solaire, atténué s'il te faut par un verre
et un
absorbant, à travers lumineux
laisse tomber
écran, placé avant cctui-ci,
le faisceau complexe que sur une moitié
F~S~–E~ttcn)!~)<)<'ucft')c)~')«
<)c
~xvtm tt)i~'M« avec le <t)~itif
de la fente, l'autre moitié unique<)tYt'r<'n<')t)j))<na«t)!n«)''t!t))M')cCaC~
i
~)<rCP.
ment éclairée par
lumière de Farc. On
j.
la
-41a
voit
donc duns l'instrument un spectre solaire sur )c~uci viennent
Ct<nu).C~MptM
t. ).XX)ti,
MHdtM,
n.H. 1871.
M. t.<<-
se pro*
~t');H!L~f:LKC)tt)'jLHS()H:T\<\L
sur un chautp uuir.
jeter !cs raies un'-tatiiques. et ceiïes-ci scprutuugcut
C'est te procède te ptus pn'cis que t'mi cmumtsse pom identifier les )nics
hnH.)))tcsaux raies sutaircs. tt a t~' souvent cmptuyc par Thah'H.
Cu)t)t))cott t'a dit plus haut. k moue physicicu a cutptoy~ u'auUcs tbis un
H tCtnptacc )<*t~ticutc par uu
tn'uccd~ aussi exact quoique muiuscxj'editi).
))t de vcnc tct'tuiuc eu puiutt', douL il aux'm* t'itua~' sur ccUc de la raie
tuctauiquc, puis il admet !c faisceau sutain' et dctt'Duiuc ):t position d<!'iiua~ du fil par rapport aux raies su)airc<.
tij:. Xtt-
S'tjfrjx~itiw) ')« "jt*c)[<'wt~ix: -)t) ~xxhc <'tt'~[f<'jtt'''t u<ttt~ta).
Inutile de faire t'emjrquer <)))c, fHt't'usagcdu
pcm pti~nc t)c cutnparaison, on pouD'ait avoh'ics <!cnx sjx'ch'cs sépares (~ cunUgus ruuarauttc.
C'est le procédé ciassiquc de Khchho!. La jigmc UO représente ce qu'utt
obscnoatt
dans t'tnstrmncnt.
En réalité cette figure a été obtenue par M. Lockycr en disant a~h' ta
imnicre des deux sources successivement et sur deux portions continues
d'une plaque photographique à t'aide d'une fente portant des obturateurs
à diverses hauteurs. Nous parierons p!us tarddccedispositifoù
!cs images
du soleil et de l'arc sont projetées sur la fente, et nous nous contentons de
donner ici un /~<-x«Mt/c d'une des épreuves obtenues; elle comprend les
raies du fer et, a gauche, celles du soleil entre /.==589 (bas de ia
figure)
<)\))')t\)sn\t)HS)t\tKS)'):).ttC):T)')'
et/=tn'<
bandes
S").):))..
n-,
()):<))) ()<'i:))i~)))'<').t.t'<)'«sst's
nuageuses
(h) soh'i)
son)
tes raie;
H cm,
Kirch!<otfa reporte sur le ))eau dessin
qu'it a donne du spectre sotaire ta posilion des raies métalliques observées
par lui. Thalén a fait de même a l'égard
du spCthe ttormat d'\n~sU)nn. !) a <tc
plus dessine separetncot tes spectres des
métaux et catalogué leurs raies d'après
leurs !onguct))'s d'onde; nous donnerons
dans un instant nnc reproduction de ces
dessins et de ces tables.
En faisant passer !'arc etcctriqnc entre
des potes de charbon au miticu d'un
creuset de chaux ou de magnésie, percé
d'un trou tatera! pour permettre )'examcn spcctra), et en introduisant du carbonaie ou dn ch)orure de sodimn ou de
potassium dans te creuset, on obtient une
flamme ctectrique <brt !ongne qui donne
de beaux spectres des métaux alcalins
(Livcing et îtewar)'. Ceux-ci contiennent
dans ce cas un assez grand nombre de
Hgnesqui sont réparties d'une façon ires
reguHérc. I)ans le cas du sodium on en
observe six groupes sembabtcs d'aspect,
qui deviennent de plus en plus faibles,
1. !~x'ky<'r,
S~<Min ~p~n<m<M<t/yj</<.
t.nndr~s,
!)<'?!Biblioth.
tM<crnot<M<t/<
2. /'fro<<
o~<A<'Royal So<
)!«'?!
)jEj<rn<'<"t''d))Ct<'))s*')')t'chaux
t. XX!X. p. 5!)8
<:<'rt<:H)tn))t;)ü
)'f.ht<-))t)''))<t<<:pcftr.t':)))<ot')'ti«t)')<))~t.t)tx.Vnv..
'Mjt.Vj.
1)
'M). – Sj«'<')r~*<~h) h'r "t ') *f))f"! j)!Miocr:!ji!
<))r)am~mfi:)n''<')MrM.U'c):'<*r.
)5t
s));)t!LS)':t.Hcrm'UKs<\)f:T.\)x~ i.
de ptnsfi) ptx~ditt'us et df p)usen phts t'ap)'rucht''s, u ntesot'c qu'i)s sont
piust'ct')'u))gH'tcs, c)):t<j)K' groupe ''nt'u)))p)'p))(!<)c))x:)t)tt'csdonttcp)us
se prête te nncuxat'invctsion.
t'cf't'an~ibtopst tunjonsh'
ptus()in'xst't
route ta sorte (si ton ué~H~c !)) sonbtc une
répétition d'un même groupe de vibrations
selon une loi harmonique. Rnur le potassium
tes resutt~tssont anafo~ues un certain nombre
uc raies données par M. Lccoq de Hoisbaudran
et que l'on retrouve dans le spectre des tubes
de Geisster à potassium, ne paraissent pas;
en revanche o:: en observe d'autres, et t'ensemble de toutes ces raies figure ainsi la répétition, seton une loi régulière, d'un groupe
de quatre tiques (voy. chapitre X).
Kous ne quitterons pas le sujet actuel sans
signa!er la beauté des images spectrates qu'on
obtient par projection, quand on se sert de
t'arc c!ectriqnc et de métaux tels que le eu't<«).–««'tth'nM
;:))''<)'«
irhif !'arr r)t-e)n'j)<p. '«'ton )<* juif c'M
vre, le zinc, t'arment, le sodium, seuls ou mé'<< t).)t"')ttj:ftth<Yt)r
les HOtHUA
H:3
travaux Ut:
de tUU*
Foutan~és ensemble.
tt'n~?
));~tttUt<
ttcpuis
«n~mo
cau)t, c'est-dire
depuis t8t9, ces brit!antcs expériences ont cte répétées
bien des fois pn t'rancc p:'r Sotcit, t'abbc Mo!gnu, etc.; l'on s'étonne
qtt'cHc~ n'.ttcnt pas aHi)'r ()<'stongtcmps dans nohc pa;s plus d'adoptés
M!a Sppctt'oscop!
~t. M. Uetnan'ay a rcnss) t'ccemtncma obtenh-, avec la bobine d'induclion et des solutions mctatHqups, des spectres très scmbiabtcs a ceux des
tnctanx dans t'afe é!ect)'iquc, nommément en ce ()ui concerne tes métaux
aicaHns. Dans ces spectres, j'en n'aperçoit guère comme lignes étrangères
dues à t'air, etc., que Hx et H~. La méthode nouvcHe nécessite i'usagc
d'une bobine à ~ros fil induit (I mi))im.) et d'un condensateur (du ut inducteur) a grande surface. Le liquide saUn, un uuorure dans le cas du
niobium et du t:)nta)e.cst amcneparcapinariteàta
partie supérieure d'une
petite mècbe de huit brins de fil de ptatine de 0"t5,
laquelle sert d'étec-
H)))')."))H:).Att'H:)\):U')'<!)!t:T)"
)~'")
tt'o'tf négative; un gros n) du moue m~)n! forme t'(''iec)rode positive.
L'c:incp!!c est ~'cs courte, t)'cs peu hruv:H)tc et suffisamment )umincusc.
On peut.
la mectx' 1
9 rcmptao'r
-à
p:n' un tu))f <)'' )oi!c ()c ptatinc (!nn! <m coiffe
i'eteetrode des tubes Lccoq d<' t!oisbaudran (voy.p.
L'emploi d'une
bobine ordinaire et d'une jarre dont
on )'eHc!es a) mâtures avccctcctrodcs
scton un procë()e très usité dans
l'étude des spectres de metaHoïdt's,
sans donner des r<'su!tats identiques
a ccnx signâtes par M. Uemarçay,
– Axtre <)<-)«)!'2 – A('pfrct) de
f'
t'i~.
en fournil lu moius d'anato~ncs.
)).)'nMrfayjtOt)r()r<t<:)ti'm(X)))r)en)Kn)e
'tttin*
)<
~)<
t.
objet
iu'2~
CXiX,
et
*jt<t~rt"'
p.
(Cw~jt rfM</<M,
)«')'«-.
'~–
t'XM.)
J
M. L'étinceHe d'inductiou ainsi « condensée a t'aide d une jarre ou
d'une grosse bouteiHe de t.eydc donne, torsqu'e))e éclate entre des potes
métalliques, une tumierc tout a tait eh)oni§:)ntR dont le spccUc cooUcnt tes
rates des mctaux, n)e):tt)i;cM. surtout si rctincenc est touguc, des raies de
!'azot@,de t'oxy~cnc ct de )'hY(!)o~))c. Cesraies sont souvent un peu nuageuses, conune cela arrive toutes tes fois que ia température est excessive;
elles sont )<)us visibles et plus grosses dans le voisinage des etectrodcCertaines d'entre eHes ne se voient mén:c que dans cette partie de i'etincelle, absoinment comme !orsqn'i! s'agit de !'arc etcctriquc. Le premier
mémoire d'Ângstrum signale déjà cette pa) ticutarite sur taqueHe Mi))er et
ptus lard t.oct<yerdevaient revenir. E!!c se ronarque surtout si, comme
il convient de le faire, on projette l'image de l'étincelle sur)a fente eottimatrice. On peut, en opérant dans une atmosphère d'hydrogène, élimiiier
les nombreuses raies de t'air et les remptaccr par une raie rouge, une
large bande verte et deux autres bandes bleue et violette qui sont te!)ement vagues qu'elles ne gênent en rien l'observation des Hgnes métal!iques'. H est bien rare toutefois que le rapprochement des électrodes et
t. D'aprés<te~n't-tx'tt-hcs
récentes<h'Uvon? ft ))<-w.n
j~Mc<'<H<y.!
o/' < RoyalSociety.
t. XXVIII,
p. 3G8et 471;t. XXX.
p. 93.~880),)'tnp)<nf)~)')n')ni~'nrpourraitatoir un inconvé-
)-~
St');Tt!);sf:H-THtQmS())K).U\).
l'emploi d'une tortebcbine ne suffisent pas pour donner une idée très
exacte un spectre mét.'ttique, tes raies de t'air disparaissant alors, ou se
réduisant.t ceHes signatéespar Masson,c'est-à-dire ttx==<(!, Az?==~9~
Az5==5U7.7.
Azy==5t7,7. Axx-=~'u,5ct
Kirct)))off, dans son travail sur te spectre solaire, onptcyaitunc bobine
pouvant donne:' des étincettes de 50 centimètres dans l'air; il t'actionnait
avec 4 grands éléments ptats et Bunsen et mettait les électrodes en
communication avec les potes d'un condensateur de 20 décimètres carrés
de surface. C'est a peu près ta force de l'appareil électrique de Thatén.Les
métaux étudiés par ce dernier savant sont le potassium, le sodium, le
magnésium, t'atuminium, te fer, tecohatt, le "icket, le xinc, le cadmium,
le ptomt!, le tttattium. le bismuth, le enivre, le mercure, t argent, l'or,
t*eta!n, te platiné, le pattadium. t'osmium. t'antimoinc, te tellure et
t'indium. On ne retrouverait pas toutes ces lignes en cmptovant une
source d'électricité moins puissante; Hu~ins, opérant dans des conditions
encore meilleures, en a catalogué davantage. Xous ne donnons ici que les
dessins de Thalén, parce qu'ils sont rapportes au spectre normal ils servent
donc i chaque instant au spcctroscopistc*. Plusieurs spectres ont été obtenus non pas avec les métaux, mais avec leurs chlorures déposés sur les
etectrndes de platine de la bohinc; ce sont ceux des éléments suivants
Hthinm. césium, rubidium, baryum, strontium, catcium, glucinium, zirconium. crbium, yttrium, thorium, manganèse, chrome, cerium, didyme.
tantttaue, uranium, titane, tungstène, molybdène, vanadium, arsenic. Les
raies de i'yttrium, de l'erbium, du didyme et du lanthane ont été déterminées a nouveau ci plusieurs fois par M. Thatén; nous donnons les divers
nombres pubtiés. à ta suite des tables qui se l'apportent au tableau primitif de ce savant (p. !45 et suivantes).
xifnt en prtufMjxaot )':)p)'ariti~n ')<*ccr)~i))<'s rax": s)xvi:))<f)))i ne s«))) visihtt"! qt)'<*))pr'<'nM de
t'hydrOK'
')"' )'<'))t-trf <:n))<<)))fs :) une<'«)nbi)):HSon <)u tf:)z aw t'' nx'ta). !.<* fait j'arait bien
<'<:<h!ipour b' tt):)!t))ë''imt). lie ))H'')xe t't~itX'f'Ho ~'tatant dans t'oxyde df fa) hone, entre des pôles de
«))))-<' h's raies m''):)))it)tx's et le spe<-)r'- do ~a)!. )tt)e hande particu)ter<' <570 à
p«ta~i))n<. d"t<t)'
M7.&).
). Tha)e)). )nM. </<-C/'Mw <-<de ?/)</< f4]. t. XY)t), p. 2f)2.
T.\)!)~;S)'K
M. t.nX(;UE)!nS !(~))E
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t'Es n.\)ES BniU.ANTES ))KS M~TALX
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). Les raies rmoge!Mn<cttrt<.ti')))Msont en dehors <)cla phttfhf. tm = 76M,7et t ~?5
2. Intensités de t A 5; 1étant la j')u<!e<!5<*
5. <~<raie'! <!uiMntMne sont pas tisur<-e<iri. C<i-= <X'7 f' C<~– [;i<: )tht = 7~ et R))*– 7M).
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s)'t-;cTit)-:sf:).KcrtU'jL't-:s<\)f;r\u\)
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~7. Quand on veut produire les raies métalliques, soit pour h) comparaison des spectres,
soit p"ur t'étabtissement des courbes de réduction des spcctroscopcs, on se sert du dispositif
suivant, lequel est fort simple. Deux pinces de
fer dites < bruxeHes ? sont placées en regard
t'nne de l'autre et peuvent être serrées à l'aide
de petites pinces a vis en laiton. Eties sont fixées
eUes-memcs a deux l'ortes pinces de bois, qui
peuvent monter et descendre le long de la tige
du support, cotnntC nous t'avons indiqué à propos
des spectres de flammes. Un place les fragments
mé'aHiqucs, qui ne doivent pas être trop petits,
dans !cs pinces de fer, et on relie celles-ci aux
deux pûtes d'une bobine d'assez forte dimension,
et à tamc vibrante, modèle de 550 francs de
CL
nuhmkorff par exempte cela !ait, on étabtit
)tn)
un<
une communication métallique entre chacun de
ces pôks et chacune des armaUn't's d'une jarre électrique
de 20 à
25 ccntimctres de haut. M. Cornu remplace la jarre par un baHon sphe-
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rique plein d'acide suH'uriqoc étendu et dont la surface cxtericm'c est
recouverte d'étain. La minceur du verre rend t'appareit plus puissant,
pendant que !'uniformitc de son épaisseur t'cmpedtc d'être perce faci)cmcnt par l'étincelle.
La source etcctrique peut être une pile <te trois a quatre ctements Hunsen, ou mieux une pi)e de t.ataude el Chaperon a ia potasse et :') l'oxyde
de cuivre (8 il )C éléments); mais dans des recherches discontinues on
préférera la pile au bichromate de potasse qui, comme cette dernière, ne
donne lieu a aucun dégagement de gaz et qu'on peut placer dans le taboratoirc.
Le modèic il choisir est, soit la pitc .) ireni! de six e!ements qne
fis.
!Ct. –
)'i).' A (n'oit
.«) ttifhfnmft)''
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construisent M)f. Gaine. \!ver~nia! ctDucre'c', soit la
pile que Bunsen n
spécialement disposée pour r:)nat;s" spech'ale et dont !c tiqoidc contenu
dans des vases de verre moins )a~cs, est moins soumis à
!'cvaporation.
Toutes ces piles donnent un courant d'une intensitc très forte mais très
peu soutenue; toutefois, lorsque la pile s'est affaiblie i! sufHt de rciirpt
les ziucs du liquide, en manœuvrant le treuit ou Ja
tige verticatc. puis
de les immerger de nouveau pou.' voir te courant
rcprcnfire une force
nouvelle. Le liquide a employer se compose de !0 titres d'eau, de
8~0 grammes de bichromate de potasse et de f)00 centimètres cubes
S)'E';TXKS
)M
H.ËCT)UQH-:S
())f:TALX;.
d'acide sutturique dx commerce'. Les tames de zinc sont amatgamees.
JMHfScntcconut~nde de t'ccouvrH' de cire h's faces des tamesqui, dans sa
xite, ne sont. pas en têtard des charbons.
!/obsenaUon n'u«re pas de dit'ncnhe, la somce htminense étant très
ht'ittantc; pour la rendre ptnssure, on modinera la hauteur de t'etincctte
ou celle dn spcctroscope, de manière que les raies se projettent OM(~MOMx
-r.II
'!<*ja).t<
ttï. !f!- – fit'* a )r'tii a<tit)f))ftM))i)<'
dp )'ccheH<'
du micromt'trc,
mouvement
de bas en haut
vement
fente
de haut
de rctinecHt',
en bas
aun
du
en empiétant
de !a source
spectre.
dp n'avoir
sur les divisions.
n
tcgcrcment
lumineuse
se traduit
par un mouOn évitera
de rapprocher
par trop la
pas de mouvement
dans
tes raies.
Si des
i. t!))t)'.f)). f<n~<M'/yx
.<M)ta/< ). O.V, p. 2~n t't 5f!6. – M. Tro:
G!np!o:e ms!n!<'nan!
<0 )itr' d'~)). ~50 frr. ')'' hichromato ~t t500 ~r. ')'aci')f suffurique. c'cst-n-din* 2 )itr<*s4 on
tn')<* d'atxtr') tf sel f't )'aci<i< puis «n .!is<:o!i!<!ai.s i'psii. !.s pi!e ainsi montcf est évidemment
:!<< )':)nta!s3nM)ifttdoH être p))i< 'ign<'=c. !<<*m~mi' con-trucieur a disposé une
p!<cnc:iq!te.
pile s<*mMaMca la précédentf. mais plus compacte et dans taqu<'))<*)es vases sont en ~bonite
<'))<'<t d'un bon n'-agf. Xo))- on donnons ici la ngxr~ (Fi?. tO).
S)')-:CHŒS))ES.\).U\HS.
)u)
décharges par inftuence venaient a provoquer un picotement dcsagréa)))~
dans l'arcade sourciticrc, on tes ferait cesser immédiatement en touchant
avec le doigt le pied de t'iostrumcnt. Los étinccttcs doivent )'')rc assez
courtes, c'est-a-dirc d'un tnittimétre environ: celles de Hunscn avaient
mittimétres.
~8. Nous avons supposé jusqu'à préseut que nous avions affaire a des
métaux purs. Si t'en opère avec des alliages, les raies de métaux mélangés
apparauront simuttanémcnt mais avec une intensité variable avec leur
proportion*. M. Lockyer, qui a observe ce dernier cas de très près, a constate que si un élément est en taibtc quantité, son spectre se réduit a ses
raies longues seules, c'cst-a-dire à cettes qui sont le plus visibles quand
on abaisse ta température. De plus ces raies se confinent aux environs des
électrodes, ettes deviennent'o"}'e< et d'autant plus courtes que le métat
est en proportion plus minime. Si donc on pouvait disposer d'une source
étcctrique rigoureusement constante et taire éctater t'ëtincette entre des
électrodes constituées par divers attiages, présentant toujours la même
forme et également écartées, il suturait de projeter t'image de t'etinccttc
sur la tente d'un spectroscope, et de noter la longueur d'une raie donnée
sur un micromètre oculaire vertical, pour en conclure la richesse de t'atliage en un certain métal. Les expériences ont été faites à la Monnaie de
Londres. Voici quelques-uns des résultats auxquels Ni. Lockyer ctChandtcr
Roberts sont parvenus.
L'étincc!!e passait entre un pôle de platine iridié (F) et des morceaux
d'alliage monétaire coupés selon la forme indiquée en x dans la figure 97.
La distance explosive était restée à raide d'un microscope; on marquait
comme abscisse, sur du papier quadrillé, la division du micromètre vcrtical pour laquelle telle raie du métal le moins abondant présentait une
intensité donnée (courbe B). D'autres fois on reportait de la même façon
la largeur d'une raie déterminée a sa base (courbe A). Les ordonnées
1. M.f~fM)<)<*
Kni<:ha))dr~t)
a )'))rftrwn~rtf'straces<)fc~rtMins
mctaoxdans ))))<'))<)<)<')))
')nt)nM
en y ajnntanton ':<')<)<*
!f p)nm)t
j')nn!)'pur. acxiif! < j'r~fipifa)!)
par zincon par h
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s)')';cr)t);sf:).T)t)Q)):s())r:T\)\).
t'c)<)'csen):ucnt la teneur ()c )':d!i:'gc en métal précieux. On obtenait ainsi
f'if. M. – Aj'jMffi)')<*MM.t.fftiwr et tt'))x'rti' )tM)r
tit<*r)~tinn ))<* <'«tff Mt) )<&)<*
ttc (ttotinc ft t)M
tnot)<)aifM.
fM)tm<'t)<<
ft oXia~M
une courbe empirique, d'âpres laquelle, les circonstances expérimentales restant les mêmes, on pouvait
déterminer la richesse d'un échantillon inconnu. La méthod< comme
on )c voit par l'examen de ta courbe B,
présentait une assez grande précision.
M. Lnckycr a fait beaucoup d'autres
observations sur les spectres des allorsHnges, entre autres celles-ci
qu'un métal existe dans un alliage en
irop !:tib!c proportion, il ne donne
pas de H~nes du tout, mais il peut
cependant altérer jusqu'à un certain
point le spectre de t'auh'e métal. Xous
verrons ptus tard la si~nincation de
ce fait'.
(;(
5!). Les tubes de Geiss!er sont des
OrpnortOttC.
<'r t~ur tfH<t
Fi~. !?.
– <~))r))CA.
r?. !M. – Coxrtte C.
vaisseaux de vpn'c de forme variée dans lesquels on introduit
1. Lockycr.
S<M<M
M~c<'<n<m
«<M/~t<,
p.HM.
des gaz
ESSA)SD'ANALYSE
SPECTHALE
~.5
QtA~TtTATtYE. LOCKYEH.
)'f'f!~<: ils
!)<:Q'titorninfnt
h)'!Hi)mm~tttn!<tn<t
f')!) n'tcent'
très raréfies
s'ittumincnt briHammcnt
t'etinquand nn
on fait
passer t'~tincelle etectriquc. Ces instruments servent en spcctroscopie pour obtenir
les spectres des gaz, mais on y introduit aussi des solides assez votatits
qu'on vaporise à i'aide d'une source de chateur extérieure; exempte en
sera donné plus tard lorsqu'on parfera des spectres du soufre. dct'iode,
du phosphore, etc. t!icn n'empêche de traiter de la même façon des métaux
comme le mercure, le sodium, le potassium, le eatcium; on observera
ators. en faisant passer t'ètinccttc, les spectres correspondant a de très
hautes températures. La méthode ne se prête pas aux recherches chimiques, elle n'a d'intérêt que pour ta solution de certains problèmes dont nous
parlerons au Chapitre X. M. Lockvcra pu obtenir avec ces tubes un spectre
du sodium ou ne se trouve pas ta raie correspondant a Udu soleil; te métal
était chauffe au-dessous d'une des etectrodes, te tube étant vertical, et tes
vapeurs S Illuminaient jusqu'au ha: mëts'tique. A cet endroit ta tnmière
était verte et tes raies vertes et rondes du sodium apparaissaient seules
(avec Hx). (Saiet, C'<~M r~M, t. LX\Xtt, p. '274. t87< – Locher, P~n'*i97, i879.)
c~tM~o/c
~<it/&c/<
Toutefois, les tubes de (.eisstersont excettents pour produire le spectre
du mercure qu'il est très difficile d'obtenir commodément avec t'ctincctie
tt;
)!!<).–T'<i'<)<'<t*<<fr:<)t)<'nor'
ordinaire. On opère avec le tube coude, reproduit dans la figure iOC,
tube qui a été fermé sur du mercure bouHtant. On vise avec le spectroscope la partie capillaire verticale et t'en chauffe doucement !cs portions
ctargies, nu l'on a laissé quc)<)ues gouttes de mercure. Le spectre est
extrêmement lumineux, mais les )igne<!sont légèrement diffuses. M.Pcircc
a chauffé dans des tubes de ~eissier de petites quantités de sels hatoïdes du mercure. Sous l'inthtcncc (le t'etcctricitc ils ont donne <)cs
spectres particuliers composés d'une t)an<)c p)incip:))c dégradée de gauche
r.ti
.):<:))t)':S~LH':T)!)'j)t:S ())f:T.\r\).¡.
a droite el de t'aies du mercure. La bande caractéristique du bromure est
interniédiaire fntu' Cette du ch)"t'U!'t' el cettt' d'' t'iodUt'C (.~MM~t <r
CA<
/).Yt.~)7).
<!<).~ous avons vu que Yau der Wittigen produisit pour ta première fois
tes spectres électriques des métaux en se servant de tours sels, et Seguin
en employant leurs solutions. Voici ce qu'écrivait ce dernier en t865':
ccL'intervention des étcctrodes dans !a tumiérc de t'auréotc est très manifeste torsque l'on fait ectater t'etinceHe verticalement entre un fil de platine et ht surface d'une sotution saline. la base du sel lui imprime alors
une cotoration assez intense pour que t'emptoi du spectroscope soit
snpcrnu. Toutefois t'effet n'est bien marque que si la dissolution forme le
pote positif (t«~~
parce que ta force d'arrachement est plus grande à
ce pote qu'a i'auire. Aiors si le iii de piatinc est très près du liquide,
!'ettnccHe est comme une petite iiammc rouge avec les sels de slrontiane,
jaune avec tes sels de soude, etc. Pour une plus grande distance on distinentoure d'une gaine rouge,
gue un trait de leu extrcmcmcnL brittant.
jaune, etc. Voyezaussi Hccqueret, CoM~fes~w/M<,t. !,XV,p. t0!)7,1867,et
t. LXYi, p. i2)). Mitscber!icbcoiora aussi les étincelles a l'aide de soluiions sa!:ncs et décrivit tes spectres obtenus, notamment avec dn ptomb,
de t'or. du ter, du cuivre.
M. Lecoq de t!oisbaudran gëneratisa beaucoup cette méthode, qui est
maintenant aussi employée et aussi fructueuse que celle de Bunsen et
Kh'chhoff, el il en simptina le dispositif expérimentât. H se servit de petits
tubes de verre ptus on moins hauts, bouches a ta partie inférieure et traversés en cet endroit par un fil de ptstine. Ce n! de ptatine, contourné sur
tui.méme, sert à amener dans lit solution t etc'-tricitc négative de la bobine
d'induction, il n'émerge pasdu liquide. L'ctincctteectatc entre la surface de
celui-ci et un lil de platine plus gros qui est l'électrode positive. La distance
explosive peut varier à volonté.
Quand l'étincelle est fort petite, elle est cachée au spectroscope par le
ménisque. On peut, pour remédier il cette inconvénient, prendre un tube
)..h<M.</fC/ttM~f~eP/t~t.~j. t. LX)X,j). )08.
KMt'LO)t'ES Tt'tŒS )'E UEtSSLEit. – E)))'L"t )'):S SOL);T!f)\S.
m
moins tong et t'cmptir complètement. Mais, dans ce cas, la matière saiinc
pnkcriscc par t'ctinccHc saiit ta fente de t'inst) ument' et en tout cas eiic
est perdue pour !'ana)ysc. H faut s'attacher a ce qu'elle ne tcchc pas ic
vcD'c, carcHe pom't'ait donnct' atot's tespcch'c du caicium, du potassium,
du sodium, du p!om!) et mOtte du magnésium, du t)'r. ()u m:mgau<'sc,etc.
t:e. tO~.–TM~netinntMt.t
Us: )<t!.–T")~~tinf<-)).)<-))).j
')<*Mai<')MMt)n)))..«w))tt<'j!'M)«<'<)j')i<}))!i)p.
t'ig. Xn.–Tuhcietitx-cttM
<M.
Xous reproduisons ici les divers appareits de M. Lecoq deBoisbaudranet
aussi celui qui nous a servi dcpuisbicniongtcmps. La figure iOt se rapporte
au tube géncratement cmp!ovR par M. Lecoq, la figure 102 au tube extrêmement petit destiné à fonctionner avec une goutte de liquide; le tube
terme (fig. ~5) sert lorsqu'il y a intérêt à ne rien perdre. Xotre tube
(fig. i04) est solidaire avec l'eiectrode positive, qui peut facilement être
rapprochée plus ou moins de la surface liquide; il se fixe sur la pince du
support déjà décrit. ?<ous ajoutons à tous ces instruments !'apparei! de
<. On garantit facilementla tente à l'aided'une )a)ne))ede mica,maisce dispositifintroduit que)()))<'fbis
(quandla lamen'est pas tout a fait plane)des handesd'interférence!!
fanantes.
r>
S)'E<:m)':SH).)-TH)QUHS(MKT\L\).
t
~lmrmi
emi
1.f
,olirwn
nl
rvin
i~
n
m
-1
.mnmn
1'.
M. A.
Uupre <)ui est fort. pratique et on il n'y a aucun fil :') d~Ci'nchet'
h)!'sq"'0!' vcut.cnJcvcr tu o)())))< L~ bouchot) nui )a soutient repose pnr
trois pointes de fer sur uu (Hs'juc t)'<ta!)iquc (uue pit'ce de i<) centimes),
tcquc) <'st en t'etatiou constnute avec te pote négatif de la bobine. Le pù)c
positif est en rapport a~ec une t)aHf de p)<'mbqu<' t'on a fendue et dans
il
4~)i<)M-))M
Fig.<M.– Apparfi)
(S.t).-[;.
a cuputc
moHic
H}:-ttt. –A)'));)r<'n
fUn<-e))<~
(Dupf!.
laquelle on a fait passer le fil de platine. Comme on le voit, rien de plus
facile que de fabriquer soi-même tout ce petit matOie! (ng. )05).
M. Dupré se sert egatcmcnt d'on petit appareil attache a demeure à la
lunette du spectroscope, disposition commode, mais qui cutramequctques
inconvénients. Sur un support en eho'n'c sont nx"es deux tiges metatliques en rapport avec les pôles de la bobine; t'une des liges communique avec un gros nt de ptatinc qu'on peut cuteverou déplacer à volonté
et qui est tenu par une pince, l'autre avec un petit tube de verre contenant
une goutte de mercure, sur lequel on place la cupute a expérience. Le fil
de platine de la cupule entre dans le mercure et établit la communication
(fig. tOC, /.a A~Mrc,1882, fMw~r<
p. 22u).
MM.Detacbanat ctMermet on! imaginé un dispositif très ingénieux
qui
permet d'observer pendant un temps très prolongé les spectres des disso-
ËTi~CELLHS
Ttit~.S
UES SOU'HOKS
SALUES,
i~7
iutions inctaHiqucs'. C'est un tube de verre de t ('e)Uinx''tre i 2 d<; dia'"6U'c, 'nvcrsc a sa partie intérieure par !'ctcctrodc négative de ptatinc.
On la coiHc d'un tube capi)!airc tc~ercmcnt cuttiquc qui la dépasse d'un
t~ minin)ctre. Eu regard se trouve t'axtrc etectrudc, hxcc, a i'aidc d'un
<~
t'i.
)Mi. – .tj.)uf.
i)
f:)j.t."
).))<-<
).).,f.: -tir ).' .(~trtt~
!t)<)))r.
t~.
)0)7. –
.tj,jK)r<-i) i ctin<'<'))c<(fut~t<r.tt«tr;)e
MM. be)3c)M))a) etMennet.
tube de verte, au buuchon de t'apparcH. On verse de ta solution dans le
tube jusqu'à la moitié de )a hauteur de l'électrode
n~gaHtc. La capitlarite i'atneuc jusqu'à la pointe du tube étroit et y maintient le niveau du
liquide au fur et a mesure de sa pulvérisation par t'ctinceHc. Le tube est
clos, ce qui garantit la fente du spectroscope et permet de le conserver tout
chargé pour la comparaison. De plus il n'y a pas de perte de substance et
1. J<Mfn.
f/eM~. de <t/w~f. t. V,p. 111,)s7(!.
i:t8
St-H<:mt:SËi.)':<;TR!QLHS()H:TAL\).
.1
t'etincettc est bien hxe; ce sont t!c grands avantages. ~eutemcnt. t'etinceUe
iechc presque toujours la surface du verre et peut donner ainsi, comme
danstt's appareits précédents torsqne te ntonc cas se présente, le spectre
du catcimn, du ptunib, etc.
<!). M. Lecoq det!t)isbaudranangurc
av'c une exactitude extrême tes
spectres qu'on obtient avec ses apparei)s,cnemptovant tes solutions concentrées des divers métaux, pt'incipatcmentdeschtornrcs.
Xous décrirons quelques-nnes de ses ptancbcs avec quelques remarques qui les accompagnent
dans son ouvrage; mais comme t'impression typographique ne se prête
pas à t'cgat de la taittc-donee a ta reproduction des n ombres "qui caractérisent un certain nombre de spectres, nous avons figure ceux-ci par des
courbes à ta fa<,onde Hunscn et KirchhotT. Le lecteur se reportera a la
ptanchc en coutcurs pourt'aspect de ces ombres.
Fig. t08.– ~ons donnerons d'at'ord le spectre de l'effluve violet-rosé,
qui s'étend depuis te pote positif jusqu'à une petite distance du pote négatif quand on tait éclater t'etincette dans t'air entre des électrodes de pta-
t)N. tt)X. – S(tct)ie ')'* )fXtott' (xt'itit ti«!t't-ru~.
tine faiblement écartées. Lot'squ\'Ucs sont presque au contact, la gaine btcu<'
(ht })ô)<'ncgatit recouvre h's deux ctcctrodcs. On remarque surtout i'ct tat
des bandes viotcttcs dcgradces à droite x==454,< ~==~7,t, y ==420,5
(bords gaucbcs; tes bandes oraxgccs soitt toutes composées d'une raie
suivie d'une bande dégradée à droitCt nous les décrirons à propos du specIre de t'azote.
Fig. iU'h – La gaine Meue négative donne les bandes précédentes plus
deux raies
a=
t~7.6
t-<
'î-
M.~
qui communiquent un grand ectat à !a bande 426,0; et encore
"t ~=-H;t,S)).)utcus.
~7u.(;
):ECHË!!C))H
t))-:SXËTALXt'At'UhS )). !<;<)' ))): H~s~)~
La raipC5C,'2 appartient
)~'
a )'h\<h'ogcttc.
ti:: )))0.–S,'<t))t'')t')aj:;<i<t<'t)r,<tm')')<«-<i'ttt').
Fig. H«. – Le trait de feu, qu'on obtienne mieux avec la houtcHte de
Lcyde, fournit des raies dout voici les principates
th==0~t!
A~=~0.~<!t'uh)t'.
t't
Az~=~:7,7thmh)t'.
.T!=5'«hn))')<
Ax7=~<7Jdun)))<
K~HM–('<f)n''t))tf:))t')'f<'t')-)t«)tir
ce sont les raies de Masson. On signateta comme moins h)'i)hmt<'s
t<!t,8Mot'en noagcn'.t',4(!5.~un j)cunt)ag''t)~ !60,5)arg.'et )h'h)))fH!:c.Ht, 4H,7.
Fig. i ). – En diminuant beaucoup ta distance explosive et en faisant
ectater t'étinceUe entre le platine et une solution chlorhydrique un
)''<
) 11. –
S)«t )f<: <)<:)<~)ttct'))<' t<M<t)<'<*c).tt.)nt <ur ) aei'tc
ttttot hy')<i')'«' mfx'entrc.
)teu concentrée, on obticm des raies particutiere~, dues puncipaicment an
chlore; si on iittervcrm tes deox pôtcs (te tH devenant négatif), le spccttc
est plus net. Un a en ptcnncre Hgnc
C)Y=Mi.H. pois ):);~==~'t ,.( (;).;=:~to,~–~7.'<.
Le platine ne tarde pas a fournir des traces de ses raies.
tasortace d'unesotution de chlorure
i'ig. !2.–L/etinceneéctatanta
de
St'KC'DtHSKLHCHU'jrES(MHT.\L\).
j(it)
baryum, avec un teger excès d'acide chlorhydriquc, donne un briiïant
le vcrtet parmi
système de bandes etde t'aies nehntensesvii-ibtcssurtoutdans
tesqucHcs on t'cmat'qne une i)ande dégradée a gauche, assez ncHc a droite,
et dont. te mitien tombe a Mt,'2 !!aC)*x). Lne autre scmbtabte, mais un
;teu utoins fot)e, est centrée sur ~)~,C(i!aCt~). ()a signatera ensuite ta
t)jt.
m.
–
Sft'ctrf
-)u f)))Mun:
')c )M!r;))tn dans )etit)et)<e.
raie nette ~j5,5==H.)y, qui dunuttc duns le spccLn' des flammes et dans
celui qu'en uhUt'nL en t:)isam cch~cr t ctiaccHc u h) surface d'mte sotutiot)ctet)dt<cdt'thtu)Utc
de h:uym)t,entin!a handeHaCP3==ù5i,'2,{)uis
deux lignes ett 4~,6 c~ de t!<5,
L'ordre des tetttes grecques dans la tigure et dans les suivantesest celui
des intensités.
Fig. tt5.– La sutntionde chlorure de strontium, additionnée d'un
peu d'acide ch)orh;drique, donne un système compHquc de bandes orangées dégradées a droite, sauf ht bande muttipte SrOx. Voici les longueurs
t<; )t~ –)')')')<)'<)
oc')t'tt)!)))))!n'bt)-!)e)i«ct't)<'
d'onde des principaux étéments de ce spectre; les detaits dans lesquels
nous sommes entres au sujet des figures précédentes nous
dispenseront
d'nnc bnguc description.
Mande SrOx
toi)))')) <~ la
n)i)icu <h'
bord }:a)x-h.'='~t;,t.
t!andeSr<:t~:
Bande SK:)'< bord gauche
Bande SrC)');: tford gauche
rai<' ditTusf <)<'~uuctx' (la plus mtense) ==605,8;
la raie t)i)T))St-df ()roitc=60~,i.
!<a))deS)C)~: bord gaucttc =662,7.
naieSr3==460
Bnnde
S)C)':
bord gauche =649,7.
== <;7~7.
==6~4.5.
Bande Sf-C)~: bord gauche =686,7.
7.
RECHERCHE DES MÉTAUX D'APRES M. LECOQ DE BOfSBAUDRA~.
i6t
Le chlorure de calcium, traité comme les sels précédents, donne un
spectre compliqué dans lequel on remarque des raies et bandes dans
l'orangé et des bandes vertes.
Raiesa elles se détachentsur un fond lumineuxcommençantà 626,5(bord gauche
d'une bandedégradéeAdroite), et ont pour longueurd'onde620,2 et 6)8,t.
Bandep milieudelaraiediffusedegauche(laplusforte)= 554,5 miHcudela2*raie= 551,7
Raiey (ou bord gauched'une courte bande)= 595,5.
Raie= 422,6. Raiet = 606,8– 604,4.
La raie appartient au calcium métallique; elle apparait avec un grand
éclat lorsque le composé calcique ne contient pas de chlore et lorsqu'il
est solide, ou à l'état de fusion ignée; on la trouve aussi dans le spectre
des métaux exposés aux poussières des pays crayeux.
L'aspect de ce spectre est presque identique avec celui du Cad* dans la
flamme (ng. 70, page 107). il n'en diffère que par l'apparition de raies
très <aiblcs dues au métat et dont les longueurs d'onde sont
526,5(assezvisible),518,8, 504,1,487,7,458.5, 445,7(assezvisibtej).
445.5, 442,5,45t,5, 450,5,450.596,8 et 595,5.
Le chlorure de magnésium en solution ne donne guère
Fig. 114.
dans l'étincelle que les raies correspondant à du soleil.
5)6,7.
Mg«=5t8,5;5t7.2;
Les deux dernières lignes ne se séparent que par l'emploi d'une (ente fine.
t
111.
Fig. 114.
Spectre du chlorure de <Mp)M)um dans l'étincelle.
La bande ombrée y est due à la magnésie.
Le chlorure de gallium en solution donne, surtout avec une
Fig. ii5.–
étincelle un peu longue (de i/2 à 2 mill.), un spectre composé de raies violettes attribuables au métal lui-même
Ga.==4n
TMTÉDESMCTR.
et Ga~==
405,1.
il i
SPECTRES
i)!2
f*t
ÊLECTIUQUES
<t
t
i-
(METAUX).
t)-t
i-
<- –t'~–
–
C'est la réaction qui a permis u M. Lecoq de Boisbaudran, en aoùt 1875, de
renfermait
déceler le nouveau métal dans une goutte!et!edeso!utionquien
environ un centième de minigranmic. Ce gallium avait été extrait d'une
tig.
t)5.
–
Sjtcctre
du ctttorttrc
')c ga))ium
d.ms tetincctte.
quantité très considérable de blende (ptus de 5C kilogrammes) par une
méthode particuHère, conçue en vue de la séparation de !'ëtément encore
inconnu, mais dont la place était marquée à l'avance dans la classification
des corps simptcs
Fig. HC. –Les solutions de cMorure de chrome donnent, avec une
ctinccHc très courte, des raies qui sont accompagnées de bandes dégradées
tis. HO.
Sptrtre du chtorure df chrome d:)M t'etinecHc
à gauche lorsque l'étiiicelle est plus longue. Le dessin correspond à des
conditions intermédiaires. On a
Cr<==520,5 et C~=t29–427,5–425,5.
Fig. i i 7.– Lechlorure de manganèse en solutiondonne un spectre com-
r'g.Hf.–Spectre
du chlorure
de manganèse
dans i'etinceix*.
posé de raies étroites et de bandes dégradées à gauche. Celles-ci gagnent en
éclat lorsque i'étinccUe est un peu longue, elles se présentent alors comme
I. ~nn. Cttmte deP~ [~j,t. X,p. 100.
HECi)ERC!!E
DES MÉTAUX D'APRÈS NI. LECOQ DE BOfSBAUDRA~.
de magniiïques cannelures.
courte. On y remarque
<65
La figure se rapporte au cas de l'ctinceUe
Mna==482,5–t78.4–476,C(fMibteetuttpeu nuageuse)–175,5. Mn~==COt,8(doubic).
Mt)Y==555,9.
BandeS dégradéea gauche(borddroit) = M7,8. Haiediffusee==446,2.
Fig. ii8. – Le chlorure de fer en solution donne des raies et quelques
bandes, qui gagnent en éclat quand t'ctinccHc n'est pas très courte. Les raies
–
"S.
F'g.
Sj'f-'f"
d"
!n're
(cf
dan<
)~tinM))c.
violettes
(y) sont !cs plus caractcristiqucs
iorsquc ia sotunoncsttrÉs
due. pounu
que i'etinccttc soit un peu fot~. On a
Fe<t=552.6–526.7
–M5.i.
Feï==557.
Fe~= t95.9–1;)2~.
FeY==tM,6 (assez <aibte)–458.5.
Fc:=~<9,2–5)<8–5t5,9.
Pe~==i89.)–~7.4.
Fc.:=t52,6–450,7.
Fig. 1 i9. – Le cMorure
CtMt==555.5–M4,0.
Cbt=5t8.5.
éten-
de cobalt
donne
un spectre
de raies
Ch~M7.9–526,5.
~==486.8.
Cb?r=52i,2.
Ch;=t8t,0.
C)).:=m,9
CM==455,5.
fig. UC. – Specire<!uduorare<if;coMitdans)'etinccHe.
Fig.
dent
!20.–
Le cMorurede
~=547.6
nickel
donne un spectre
analogue
N~=508,i.
~iiT=.t7<,5. Ki.=505,6–50i,7.
Ki,= 498,4. Ni!='440,i.
au précè-
SPECTRES
164
Fig. i2i.
–~Le
chlorure
ELECTRIQUES
(MÉTAUX).
de zinc donne un très beau spectre
Zna = i8 i .2. Zn~ = 656.i (faible dans les sotutions étendues).
Zn.=468.<.
f
Zny = 472,i.
<t
Fig. 121.
Fig. 122.
de lignes
Spectre du eMorurc de tinc dans t'~Uncettc.
Le chlorure de cadmium fournit un spectre analogue
C<ht==508,5.Cd?=479,U. CdY=M5,8. Cd~=~67,7.
r
Fig. )22.
S)<Fftfc <)u ch)orurc
de Mdmium
d*tM t'e)ince))e.
Les sels de thallium et l'indinm donnent dans l'étincelle les raies
T)<t=554.9 et !naet~==;5!,tet4tO,I t
comme dans la flamme du gaz.
Les solutions des chlorures
Fig. d25.
les deux raies
Sn«=
452,6
et
d'étain ne donnent guère que
Snp=M5.).
Cette dernière raie est affaiblie par l'emploi d'une bouteille de Le;de,qui
renforce au contraire d'une façon intense les raies 558,9 et 556,1.
Fig. H5.
– Spectre
du chlorure
d'étain
dans i'etinceXe.
RECHERCHE DES MÉTAUX D'At'RHS
AI'
Fig. t24.
Le chlorure
M. LECOQ DE BO!SBAUDRAX.
-a.uu
de bismuth
iMa=47~(réact:ontrèsscnsibtedu
fournit
bismuth).
les raies suivantes
Ci~=555,2.
Fig )9t. – S)x'c)redtt~h)orurede
165
t!iy=520,9.
Di~=~ti,8.
bismuth <ho! )'ct)nec!!c.
Fig. 125. – L'azotate de plomb donne des raies accompagnées de quelVoici les lonques bandes dues a l'oxyde et dégradées vers la gauche.
gueurs d'onde des raies metattiques
Pb*=40~.6 Pb~ =500,
PM=600,t et fht=560,7.
~=520,1.
Pb< ne se voit guère qu'en renversant les pôles. Les bords droits des bandes
sont situés vers 567,7 (bande la plus forte), 5t6,2, 360,7 et 590,5.
~j,
~e
ae
T*~
t35
Fig.
–
SjtttM
de
)'*M~te
de
ptemb
dM<
t'~tiocene.
Fig. i26. –t~sotution de protochlomre d'antimoine donne, surtout
avecune étinceite courte (mais nourrie), tes raies suivantes
Sb.=600,2.
Fi!
<~8.
Sb~ =556,8.
Sby=6t2.7.
SM=607,7.
Spi'etre du ch)on)re d'antimoine dans l'étincelle.
Fig. 127. –Le chlorure cuivrique fournit des raies métalliques, accompagnées de faibles bandes dégradées à gauche dans le bleu et le violet
et qui sont dues au chlorure lui-même. Ce sont e!!es qui dominent dans
le spectre des flammes
CtM,=52!,8. Cu~=at0,6. Cu~=515,5. 0~=578,1. CuJ=570,0.
~6
SPECTRES
Fig. 127.
ELËCTmQUES
(MÉTAUX).
Spectre du chlorure de coivrc dans l'étincelle.
Fig. ~8. –Les sotutions de nitrate d'argent assez concentrées donnent,
avec une étincelle nourrie, et l'électrode supérieure ayant été plongée au
t'ig. )M –
prëataMedansic
diffuses
Spettrc <)<;)'!)KM<' d'.ttyentthn!! )~t)n<:c))e.
liquide, un spech'e C8:nj)osédedeux ta:es et de bandes
A~==ut6.4. Ag!!=520,8.
Avec une ctinccHe h'és forte et des solutions concentrées, tes bandes violettes gagnent en éclat et sont accompagnées d'autres bandes plus réfrang'Nes.
Fig. 129. – Le chlorure mercurique, traité comme le sel précédent,
Fij~. i20.
Speetre
du tMefM
de meK"re
dtM !ee!k.
donne une raie très forte ngx== 546,0, accompagnée de
!tg~=455,7 et de !!gY= 579,0–576,8 et de bandescannelées.
Fig. 130. – Le chlorure d'or fournit des raies briUantesavec des bandes
ombrées.
La solution n'a pas besoin d'être très concentrée.
Aux=585,6. Au~==627,8. ÂUY==479,5
(la plus brillanteavecune forte étincelle).
AuS=525. Au:=506,5. Au;=565,8.
RECHERCHE DES MÉTAUX D'ApnÈS
?ee
64e
6oe
Mo
Fig. 130.
M. LECOQ DE BOISBAUDHAK.
Soo
t'.n
i67
t.-
Spectre du chlorure d'or dans l'étineelle.
Fig. i5t. –La solution de chlorure de platine, de concentration
moyenne, donne facilement, avec l'étincelle courte, un spectre de lignes
très net où l'on remarque
Pta-=547.6. P~==550.2. Pty ==505,9. P).î=522,8. Pt: =559,0. Pt;==44t,2.
Pt<:=t55.t.
t'ig. 131.
) l'étincelle.
Spectre<)ud))on<fed<'phtine dtM
Le chlorure
de palladium,
Fig. t52.
donne un spectre encore plus net
dans
tes mêmes
conditions,
Pd«=529.4.
Pd?=~M,<!–566,8.
Pd<=42t,4.
P(~=5t6.5.
MY=554,7.
Pd!=5ii,t
(milieu de deux raies nébuleuses). Pd<: ==559,5.
?7
Fij:. 132.
p°v
Spectredu cblomre de palladium dans l'étincelle.
Tels sont les dessins pubtiés jusqu'ici par M.Lecoq de Boisbaudran, dont
l'atlas doit être consulté aujourd'hui par tous ceux qui s'occupent d'analyse spectrale.
62. M. Lecoq de Boisbaudran s'est servi récemment des mêmes appareils pour produire certains spectres dans des conditions toutes différentes
des précédentes. Il renverse le sens du courant et constate à la surface du
SPECTRES
t68
ËLECTKtQUES
(MÉTAUX).
c*~t!*t
~t~tf/m
ti
T~~f!<!f
)'~v!c~wt~~
ft'on~
tn~tt~
ntitl
liquide satin devenu positif l'existence d'une tache fluorescente caractéristique, dans le cas assez rare, bien entendu, où la substance employée
est apte à présenter ta lluorescence. Le même procédé employé avec
la solution concentrée d'ammoniaque donne
aussi une tache lumineuse, mais celle-ci est
au-dessus du liquide elle est verdâtre. En
même temps une sorte de lumière jaunâtre
rejoint et entoure le conducteur négatif.
La flamme jaune donne le spectre de l'ammoniaque en combustion, en voici la description
Groupe y deux raies nébuleuses = 652,5 et
829,5, celle de droite plus forte; Raie 7: ==6i8,
nébuleuse un peu moins forte que 629,5;
Raie assez forte nébuleuse == 604,5
Croupe
Raie assez forte et nébuleuse ===600,8, moins
frotuftMn 'te* spectres <tc
P<~ t~5.
nébuleuse
forte que 604,5; Raie ~=596,4,
t Mtttueoi~oefLfMq de Boi~m))~))).
plus faible que 600,8 Raie x= 570,2, presque
é'ro'tc mais nébuleuse; la plus forte Bande 8, un peu dégradée de droite
à gauche, paraissant résoluble, de 547 à 340,6; Bande :== 525,2, milieu.
Le disque verdâtre au contraire ne donne que deux bandes voisines et
liées entre elles par un fond lumineux. Milieux des bandes 568, i et 564,5;
t!~<t!
Fig. t3t.
– Spectres de )'MMMni)Ktue.Disque positif en haut. flamme jaune en bu.
elles forment, avec une fente large, une bande unique centrée sur 565,5.
L'étincelle d'induction éclatant dans l'ammoniaque sèche donne la bande
565,5 surtout au pôle -)-. On n'aperçoit que des traces de la bande
toutes les bandes apparaissent lorsque l'on opère en présence de l'air
t. CI,p. 45(t885).
t. Lecoqde Boisbaudran,
rcH~M,
Comp<«
)M
DESMÉTAUX
D'APRÈSR~SEX.
RECHERCHE
65. Bunsen a, dans ces derniers temps, imaginé un mode de production
des spectres électriques, qui ne se prête pas aussi bien que la méthode de
M. Lecoq aux recherches analytiques il nécessite l'emploi de quantités de
substance un peu plus fortes et qui sont perdues pour les recherches. De
plus, il n'offre pas autant d<*garanties contre la présence d'impuretés inconnues il donne a la vérité des spectres assez éclatants*. Voici en quoi il
consiste: on prépare d'abord par calcination, en creuset fermé, de petites
baguettes coniques de charbon d'un centimètre de long environ. On les
purifie ensuite en les faisant bouittir dans une capsule de platine, d'abord
avec de l'acide fluorhydrique, puis avec de l'acide sulfurique, de l'acide
nitrique et ennn de t'acide chlorhydrique, puis on les sèche. On imbibe
alors avec la solution à examiner une paire de baguettes et on fait éclater
entre leurs pointes l'étincelle d'induction. Une baguette ne peut servir
que pour une substance; en revanche elle donne pendant très longtemps le spectre de celle dont on l'a imprégnée, et on peut la conserver
dans un tube bouché pour les besoins ultérieurs. Bunsen a publié les
spectres des chlorures d'crbium, d'yttrium, de cérium, de ianthane et de
Nous les reproduirons plus loin à prodidyme obtenus de cette façon.
pos des spectres d'émission et d'absorption des mêmes corps dont nous
parlerons plus tard. Quant aux longueurs d'onde des raies, nous les avons
données à la page t45 d'après le travail postérieur de Thalén, qui offre
toutes les garanties en ce qui concerne les déterminations optiques. Il n'est
pas inutile de faire remarquer que les recherches chimiques qui se poursuivent actuellement, feront peut-être changer dans la suite le nom de
l'élément auquel telle ou telle raie doit être attribuée.
Les substances
employées par Thalén ont été cependant pûrinées avec le plus grand soin
par M. Clève'.
64. M. Lecoq de Boisbaudran a fait éclater l'étincelle d'induction entre
des perles de sels potassiques ou sodiques maintenus fondus à l'aide d'un
trait de chalumeau. Il a réussi à obtenir ainsi un nombre relativement
grand de raies qu'on ne pourrait produire autrement qu'en faisant jaillir
1. P<~<tK~r/y<
.4nM~,t. CLV.
p. 230et 366.
2. Journ. de P~<
t. IV, p. 53.
~0
SPECTRES
ËLECTtUQLES
(MÉTAUX).
l'électricité entre des pôles formés avec les métaux alcalins eux-mêmes,
ou en illuminant les vapeurs de ceux-ci dans les tubes de Geissler'.
Cette méthode d'obtention des spectres doit être rapprochée par ses
résultats de celle indiquée par M. Demarçay et dont nous avons parlé
page 154.
65. Le même savant se sert d'une perle de carbonate de baryte pur (i à
2 milligrammes), fondu à la chaleur du rouge blanc sur une boucle de fil de
platine assez gros (5/4 de millimètre de diamètre) pour rechercher par le
spectroscope, et en se servant de l'étincelle, des traces de chlore ou de
brome, il tourne vers le sol la convexité de la boucle et y dépose une goutte
du liquide il examiner (autant que possible exempt d'acide azotique), il
évapore à sec et pousse même la chaleur pendant un temps très MM~
la fusion partielle de la matière
pour ne pas perdre de substance–jusqu'à
saline, Il laisse refroidir et amène a millimètre au-dessous de la perle,
et légèrement en avant, un second fil de platine qui sert d'électrode positive. L'étincelle donne alors, suivant le cas, le spectre du bromure ou du
chlorure de baryum et principalement les raies larges,
t!i)t<)~==~M,!<
i!aCt~=~t,2
BaBr~=5x0,6
t!aC)~=&t5,(!
On peut reconnaitre ainsi )/5000 de milligramme de bromeetunequantité encore plus faible de chlore*.
~jertrM~xuMM~, pt. Y.
2. CMH~<-<
Mm/M, ). XCt. p. StO~(ta«<).
CHAPtTREV
SPECTRES DES MÉTALLOÏDES(ÉMISSION)
66. Après avoir passé en revue les principaux spectres métalliques obtenus
à l'aide des flammes ou de l'électricité, nous allons étudier de la même
façon les spectres des métalloïdes. Ces derniers élémentsoffrcnt dans leurs
propriétés physiques de bien plus grandcsdiffércnccs quêtes métaux, aussi
ne nous étonnerons-nous pas de voir les méthodes spectroscopiques applivariété.Nousallons trouver en même
quécsàlcurétudcpréscnterunegrandc
temps, pour !a première fois, des cas de pluralité de spectres pour une même
substance élémentaire, pluralité qui semble incompatible avec le principe
que nous avons posé plus haut: < ~<*x/~r~v est carac~fM~M~ </cl'espèce <«nous sera possible d'expliquer cette apparente contradiction par
tH~M
des considérations d'allotropie que les idées modernes de la chimie nous
ont rendues familières.
sont trop peu nombreux
Les spectres des métalloïdes ~M les ~<MtHM<
pour que nous puissions leur consacrer un chapitre entier. Nous les réunirons donc aux spectres électriques, renvoyant au Chapitre VI tout ce qui
a rapporta l'absorption.
L'hydrogène, en brûlant dans l'air ou dans l'oxygène, donne une
namme peu lumineuse, légèrement violacée, mais qui peut devenir éclairante lorsque les gaz sont comprimés jusqu'à vingt atmosphères, comme
l'a fait voir Il. Frankiand. La lumière de cette flamme fournit un spectre
continu sans lignes ni bandes dans le spectre visible', elle donne dans
l'ultra-violet des bandes dont nous parlerons plus tard. La pointe extrême
i. Dibbits,Po~en~or/y't
t. CXXH,
.4tM<~en,
p. t97: Fr.mktand.
PMC~<H~~<Ae
RoyalSociety,
t. XVI,p. 419.
t72
SPECTRES
du
du ft~fft
dard fto
du rh:t)))mf;tt)
chalumeau
DES MËTALLOÎUES
(HMtSStOX).
domine, se prolonge
oxhydrique, tnfcnnf
lorsque t'nvrfT&no
l'oxygène ~ntr
par une traînée jaunâtre d'un très faible éclat signalée d'abord par E. Becquerel', et que ce savant semble attribuer à la phosphorescence de l'oxygène. Plûcker a vu les raies de l'hydrogène dans le spectre de la même
flamme si l'hydrogène est en excès.
Le chlore, introduit dans la flamme de l'hydrogène, lui donne de
l'éclat sans qu'il y ait production de spectre discontinu; amené dans la
flamme du gaz, il lui communique une belle teinte verte caractérisée par
l'accroissement d'éclat des bandes peu réfrangibles du spectre ordinaire
des flammes hydrocarbonées. Il semble qu'il n'y ait là qu'un effet de
l'abaissement de température. (Salet, ~M/<M de CAttM.et de Phys. [4J,
t. XXViH, p. 26, 1875, et Lecoq de Boisbaudran, Spectres lumineux, texte,
p. 45.)
Le spectre de certains chlorures est assez différent de celui des autres
composés du mémo métal pour pouvoir servir à caractériser le chlore.
Nous avons vu plus haut le procédé de M. LecoqdeBoisbaudran, fondé sur
la production du spectre électrique du chlorure ou du bromure de baryum;
employée de la même façon, la méthode des flammes, quoique beaucoup
moins sensible, donnerait cependant des résultats. Diacon avait, dès 1864,
proposé l'emploi du chlorure de cuivre pour retrouver le chlore; le mode
opératoire consistait à préparer une perle de sel de phosphore saturée
d'oxyde de cuivre, à la porter encore incandescente sur la substance à
essayer préalablement pulvérisée, et à présenter le tout à l'extrémité du
dard intérieur du chalumeau on observe alors généralement les
magnifiques cannelures du chlorure de cuivre.
Le brome, volatilisé dans les flammes, donne les mêmes résultats
que
le chlore, la flamme d'hydrogène devient jaune laiton, celle du gaz jaune
venlatre. La recherche du brome peut se faire comme celle du chlore.
L'iode colore le noyau de la flamme de l'hydrogène en jaune, et la
périphérie en verdâtre. (A. blitscherlich). Cette dernière coloration est
vraisemblablement due à l'acide iodique, elle se retrouve à la périphérie
1. La~Mm/ère,
t. t. p. 196
n\'h\'f!)'!f<)«*
BROME. IODE DAXS LES FLAMMES.
CHLORE.
173
de toutes les flammes iodées*. Elle fournit le spectre dessiné dans la
figure i55. On a pu d'ailleurs manifester la présence de l'acide iodique
10
»
»
1o
4~
aa
Fig.
<55.
go
;w
–
Spectre
de
9a
t'~cMf
inrlique
u-a
ua
Iua
dans
la
aru
uo
ar7
natnmt'.
dans les flammes iodées en les entourant d'un étroit serpentin de platine
traverse intérieurement par un courant d'eau froide. L'eau de condensation
qui se dépose et coule à sa surface peut
être recueillie et donne les réactions de
l'acide iodique
Lorsqu'on volatilise une petite quantité
d'iode dans une flamme d'hydrogène, on
peut discerner dans ceHc-ci te spectre de
bandes du métalloïde (Wuttncr, A. MitscherHch). Onobtient plus souvent encore
!c spectre d'absorption, qu'il est très facile
de confondre avec le premier, les bandes
claires étant assez serrées et à peu près de
la même largeur que les intervalles obscurs. Ce spectre appara!! quand l'iode est
en excès.
Il est facile de prouverque t'iode chaufe
'–~
~MNËM
donne réellement un spectre de bandes
F), tS< – S<'r(K'nt<n 'te j))tt!nc rcfroitti intnpar émission. Si l'on chauffe au rouge vif ricnr<*tncm jur un coxrant de.))), ptur monle jMUtûir n~ydant df ta zone Mt~ripure
de la vapeur d'iode dans un tube de verre trer
de la ftammc d'hydrogène.
de Bohême, le contenu de celui-ci présente
le même aspect qu'une tige de fer rougie au feu. Le
spectre de l'iode rouge
1. Salet,Ann.de C/MMM
et ~<'P/)~ [4].t. XXV!p. 35.
2. Salet, Comptes rendus de r~ca~
t. LXXX,p. 884, 1875.
l'appareil décrit ci-dessus, B«/ de la Soc. c~m./t. XH', p. i82.
Voir t'apptication
générale de
174
SPECTXES
DES MÊTAU.OtDES
(ÉMtSS!0\).
de feu est continu mais si la température est plus élevée, on y voit paraitre les cannelures du spectre de bandes, i) faut, pour faire cette expérience, chauffer la masse de vapeur d'iode par sa surface extérieure. On
n'obtiendrait que le spectre d'absorption si, opérant autrement, l'on plongeait dans la vapeur d'iode un corps chaud, comme une spirale de fil de
platine portée a l'incandescence par la pile, et si l'on observait au specmm (om&tM~OM
qui, dans cette jolie expérience, paraît
troscope la /~MKHte
se jouer autour du fil. (Salet.) L'on verra plus loin (Chapitre X) qu'au rouge
blanc la vapeur d'iode devient incolore.
L oxygène ne donne pas de spectre particulier dans les phénomènes de
combustion. ~ous avons vu plus haut, en parlant de la flamme oxhydrique,
qu'il peut cependant s'illuminer.
67. Le soufre, en brûlant dans l'air, donne une flamme peu lumineuse
et peu chaude dont le spectre est continu, il se prolonge très loin dans le
violet. Si la combustion s'effectue dans l'oxygène, on voit paraître quelques bandes du spectre primaire que nous décrirons plus tard en parlant du spectre électrique. La flamme de l'hydrogène sulfuré ne présente pas non plus de bandes, il en est de même de toutes les flammes
carbonées où l'on introduit du soufre. Le sulfure de carbone, brûlant dans
le bioxyde d'azote ou dans l'oxygène, donne une lumière éblouissante dont
le spectre est surtout développé du côté de l'ultra-viotet. Dans la lampe
Sell, qui est fondée sur cette combustion et qui était destinée aux opérations photographiques, la base de la flamme donne les bandes primaires
du soufre d'une façon magnifique. La flamme elle-même ne fournit qu'un
spectre continu
Lorsqu'on introduit unetrace de soufre, ou d'un composé sulfuré décomposable, dans la flamme de l'hydrogène, l'axe de celle-ci, et cet axe seul, prend
une belle coloration d'un bleu violet (Mulder, 1864; Barrett). Le spectre fourni
par cette portion lumineuse est formé par les cannelures primaires représentées dans la figure 157. Leur éclat relatif n'est pas le même que celui du
spectre primaire ordinaire qu'on obtient surtout avec l'électricité. Xous
I. Yogel,
Deut.Chem.CMeM.,
t. VU!,p. 97,et Spectralanalgse,
p. 1?8.
SPECTRE
DU SOUFRE DAXS LA FLAMME D'HYKROGÊXE.
175
avons, pour rendre la comparaison facile, numérote tes bandes des deux
t
1
spectres'.
M
<o
3o
te
Fig. t~.
&e
6e
$o
~o
teo
SjtCttrc du tMou <)ela 0.<mmed hytr~tn;
uo
Mo
)Jo
t~a
~j
coloré )Mr te foufre.
Puisqu'it est prouvé par l'expérience que la coloration bleue de la flamme
d'hydrogène contenant des traces de soufre se trouve connncc dans le
noyau, c'est-à-dire dans un endroit dont la lempérature est peu étevéc et ou domine le gaz rél" a vo!o"té
l
1,
on peut agrandir
oii se
d
ducteur,
t'espace où
trouvent réaUsé<'s ces conditions et lui donner
une forme commode pour l'observation spectrate.
Le long d'une lame verticate de marbre ou de
méUtt on fait couler une nappe d'eau contre cette
surface toujours froide et toujours propre on
écrase la flamme de l'hydrogène. Le gaz doit être
bien pur et l'ajutage de platine présenter un diaméire d'un miiHmètrc environ. La coloration
bleue apparait alors le long de la surface refroidie
lorsqu'on introduit des traces de composés sutfurés dans la Hamme. et, si on l'examine au spectroscope par la tranche, elle donne un spectre
cannelé d'un éclat suffisant. La réaction est bien
due au soufre en nature, car, même quand le
Fig. i5S.
Appareil pourrefroidir
une portion de la nammede)h<'<)n)métalloïde est introduit à t'état d'acide sulfureux,
gcne pour )j rechcfthe du soufre
il se dépose du soufre sur tes objets froids qu'on
11 11 181
dans
la flamme, et cela précisément aux endroits où
plonge
apparaissait
l'enduit lumineux.
p.4M(ic69).
P-
et C<~< r~~
r~
t. LXVUt
Ht!
SPECTRES
DES MËTALLO!DES
(ÉMISSION).
Le réfrigérant a lame d'eau et la lampe à hydrogène constituent pour le
soufre un instrument de recherche très délicat. On produit très aisément
la coloration bleue caractéristique, c'cst-a-dirc connnée sur la surface
refroidie, en volatilisant dans la namme 2 millièmes de milligramme de
soufre. On peut retrouver ainsi ce métalloïde dans un brin de laine, un
cheveu, etc. Tous les objets exposés aux poussières des grandes villes et
sur lesquels on promène une namme d'hydrogène donnent ainsi la réaction du soufre mais celle-ci est excessivement rare à la campagne.
Lorsqu'on porte dans la flamme refroidie une petite quantité d'un sulfite, d'un hyposuintc ou d'un sulfate décomposable, la coloration bleue
apparait et se distingue très bien de celle due à la base du sel, laquelle
s'observe dans la flamme entière et s'arrête généralement à la zone froide
colorée par !c soufre. Lorsque !c corps soumis à l'épreuve n'est pas décomposé par la chaleur soute (comme le sulfate de baryte), on peut encore y
retrouver le soufre en le chassant &t'aide du sel de phosphore. Seulement
les composés phosphores communiquent une coloration verte au noyau de
la flamme et il faut tenir compte de cette coloration; celle-ci, d'ailleurs,
ne se confond pas avec celle du soufre, car elle ne se produit pas tout à
fait à la même distance de ia surface refroidie. un doit, pour cet essai,
calciner la perte de sel de phosphore jusqu'à ce qu'elle ne donne plus
par elle-même la réaction du soufre, ce qui est parfois assez long. (Sa!et.)
Le sélénium brûlant dans l'air ou volatilisé dans un courant d'hydrogène
ou de gaz d'éclairage qu'on allume, donne une flamme bleue qui fournit
un spectre primaire très visible; les bandes se suivent jusqu'à A= 410; on
les trouvera décrites avec le spectre électrique de ce métatloïde.
Lorsqu'on volatilise du tellure dans un tube de verre de Bohème traversé par un courant d'hydrogène et qu'on enflamme le gaz au bout d'un
ajutage de platine (p. i 14), on remarque un noyau verdâtre entouré d'une
zone de combustion vert bleu. Le spectre du noyau est caractérisé par des
bandes qui cessent vers la raie F. Elles sont suivies par des bandes plus
réfrangibles lorsqu'on observe la zone de combustion. Ces dernières pour1. Cetteobservation
est due :<M.Barrett,Philosophical
t. XXX,
Magazine,
p. 315(1865).
SPECTRE
t'L i'nOS)'))0)t).:
t'A~S
).
H.AMHH ))'t)Y))!(0(;~E.
n?
raient donc être ducs a l'acide tcnnreux ccpen(!ant il ne serait pas impossible d'expliquer ion- apparition par la seule din'erencc de température
des deux zones.
L'azote ne donne pas de spectre dans la nammc, mais l'ammoniaque,
malgré son pen de stabititc, en présente nn On sait en effet que l'hydrogène chargé d'ammoniaque hrnte avec unc nammc Uvide, et que le gaz
ammoniac brute dans t'oxygène avec une nammc semblable, mais beaucoup ;)!us éclairante et se prêtant bien :< t'cxamcn optique; ce spectre
se compose de bandes très targcs; on ignore fi quel composé de l'azote il
est réetiement du. Xous donnons phts loin le dessin d'un spectre tout semblable obtenu par voie etectrique par NI.Lecoq de Boisbaudran.
t<cphosphore en brniant ne donne pas de raies ni de bandes, ou du
t'ij~. 1M.
!<)«ftff ')« j<)f~)))«)M)hn~ )* nixotnf <)));<)~g<))'' n'ffti'ti.
moins ne peut-on les apercevoir au milieu du spectre continu fourni par
t'acidc phosphoriquc. !)ans la Hamme de !'nYdrt)gfnc. ci pourvu qu'i! soiî
en petite quantitc, il <!onn< comme !c soufre, une rcaction colorée très
nette. Le noyau prend une magnitiqu)' teinte verte (Wn'hicr) et le spectre
réaction se proproduit contient 5 bandes vertes (Christoth'et !!citstein~a
duit lorsqu'on introduit dans l'appareil à hYdrogenc un compose phosphore
pouvant être réduit, phosphurc de fer, acide phosphoreux, etc., ou du phosphore libre. Et)e peut servir à la recherche du phosphore dans les empoisonnements. Dans ce cas on la rend encore p!ua scnsih!c en insufnant de
l'air de bas en haut à l'entour de la Hamme d'hydrogène, comme on le voit
dans l'apparci! nguré ci-contre. C'est en reaiité un moyen de la refroidira
Les bandes les moins refrangihies (~'M) gagnent surtout en éclat et tont le
spectre devient beaucoup plus visibic (Satet).
t. M).).)).
1. C\X)). p. 5i8; !i<.f)..i.n.). fpM., i. CXi.Vii. p. 9~.
~<.m/<M-/jr< .)Ma/
t. LVi, p. SttU, i865.
2. Com/~<'<fM~M</eft<
S..h)n. </c C/tMHM<< de PAy< ~j. t. XXVi)), p. 50, ''L Lcco({ de Uuisbaudran, ~<'<'<rM /!«H<H<'M.t',
tcxt<' p. 187.
TBAtTËM~PËCTK.
i22
SPECTRES
)-~
\oici
les pusit.iuns
v.'rdatnBande
Bande Z.
vfrte
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des
!)HS)tËTALt.UH)ES(Ë)HSS[<~).
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M).
.)'tihh't'!<)itT)!St'.
~S.
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470.
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Mi'xitomn.
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~'t-at)ta."hrantd'air.!u)d«'<i.'s
F.ntth'
t't
v't's
tt'
vitdft.
iott'nsitt's op-'t tdos a~.r. n)ais
t 't7.
dc~radt'e
Faiblt. 1'1 cliogra, d.;e 1'l'l'~ Il' l'Oll'r' ~3,o~n<'st)dns~))<'rcvi~ih)<
T, mais
~.Maxi<)))))n;d''gT!)dt'evt'r-)Gronp'.
illl.l!nsili!~ IÙ>sl (1llls 2,
# :ii7,
Aj'jmrcf) ))u))r r''frui.)!r
njtnme'tnt)<Y')ruj:c<)<;j.u!t)).)rc<;t)<'rLhe')u))))'fj))K)M.
).)
)) faut remarquer que les gaz carbones ne
donnent pas ia reaction, et qu'ils la font disparaître torsqu'on tes metangc avec l'hydrogène. On obtient b's plus beaux spectres en faisant passer l'hydrogène (pur) sur un bâton de
phosphore ou quelques cristaux de pcrchtorure
de phosphore. Si l'un choisit le phosphore on
peut, en chau tant cc!ut-ci iëgereinent. faire
n.e
8"ii.B~
to
·
llnfi I:w
une
singuUeie expérience, ~n n'a!!ume pas !ê
jet au bout de t'ajutagc de platine et l'on voit
bientôt s'y devetoppcr une sorte de !!amme
extretuetnentpa!e, dans laquelle le phosphore en
vapeur subit !a combustion tente. Cette flamme
est absolument froide; en l'aplatissant sur un
morceau de papier et en examinant la tache
tranche, on observe un spectre
'"mineur' par
diffus dans letluel les bandes M5 et sont
visibles en clair, on aperçoit même des traces
de la bande 5 H c'est le seul spectre connu de
combustion tente. Vient-on à soutuersur cette
flamme, elle ne s'éteint pas, et s'il y a assez de
phosphore, elle se couronne d'une sorte de seconde flamme beaucoup plus claire qui n'ailume
cepeu()ant pas encore t'hydrogene (Satet). H est
tH-;(;t)H)tCtiH UË ).'AC))'E
t!OK!'JUK )'Att ).KS tL.\))))ES.
)7H
etahhr a (tucttes substances ces dncrscs !um)ercs sont dues.
Lorsqu'on volatilise dans les mctncs nppnrcits a h\dt'u~cnc ics composés
de t'étain, la t!amnn' se cotot'c dhct'sonc))t,
t'omttu' on l'a vu au précèdent chaphre (p. )t~. La htnno'p verte du bromure d'étant pourrait être
pt')sc a prenuere vue pour celle du phosp))ore, tant eHe a d'éclat, mais
elle ne présente (jn'un spectre continu (Saiet)
L'arsenic et l'antimoine ne donnent pas, dans les nammes, d'images
assexdtthcncd
spectrates caractéristiques.
t'g
)t).
Sj«i:(n: <)<-).)<:)-)c)<t<t«)ue'but )m )1*))))oe'
Le bore, votatihsc a t'etatdc ctdorure ou de Huoi'urcde bore ou d'acide b')ti<t)«' dan:-ta (t.tmnx' d'hydrogène, donne des bandes vertes, diffuses et briHanh's,qni i
du !'e'apparaissent dans )a xonc d'oxydation. !.a '!a"c
de Munscn tburnit. )a tmhnc reaction. !) est possihh;
de retrouver d'assez {tetites quantités d'acide boriq!)''
dans un sel <'n metant cetui-n avec du Huoture de
calcium, ajoutant un ~rand cxc''s diacide sutturique,
dans t'apparcH nguré ci-contre, et chauffant te~t'ctncnt.
Le gaz d'ec!airage. qu'on introduit par t'orincc taterah
étant aHume apn's son mctang<' avec rah', hrutc avec
une belle nannnc verte et donne )<'spectre ci-dessus
(Saict, ~<-M~
f~tMt~c, !S7!), p. U<;). ~f. Uicutafait
se contente d'ajouter au me!angc sa)in det'acide sutfurique et de porter le tout dans la ntunmc extérieure de
t'hydrogenc. Bien avant l'apparition des raies mctaHiques, l'acide borique mis en liberté et votatiHse colorec
U
ttijt.tM.–Ajtjt-trcitpouf
1. ~H«. </c CAtMMctf/cPA~
~j, XXV))). p. 70, ts75.
la recherche de l'acide
tMriquc.
)S')
St'):CT!U:S
t'ES MHTALLUn'ES
(f;M!SStO~).
ia fhmmc en vert et tienne son spectre particulier (.bi~a/M de C7«H).
<'<</<?
My-s.. );t),t.XH,p.~t8.tS77).
Voici, exprimes en tongm'urs d'onde. !cs n)!)xi)n!)approches des bandes
observées, !esq))cHes sont tort !argcs
ln et fort diffuses
'0
<i~
<t~
)t*t) y. ~tSU )<:)))<!<'.t~t'x ))<'))'' ~)dx'ito
)!*<)~x. ~~))i~))''j')'s<)))))")d~a)x'))Ct.
n'O~t
!0~.4')!
(vt'rs ~7~).
~70
4~t
<)').Le carbone HCdounc pas de lignes ni de bandes en brutant, itcn est
de ntenh' <tc t'oxyde de carbone; mais tous ies composés by'h'ocarbones,
et ntemc le cyanogène, fournissent, de magninqnes bandes spcctratcs dont
t'originc est encore entourée de mystère.
it cstvt'aise)nb)ab!c, maigre t'opinion soutenue dans ces derniers temps
par Angstrom, que ta plupart d'entre elles sont ducs au carbone luimême toujours est-il uu'cHes sont caractéristiques de cet élément, qu'on
les obtient par voie etectrique ou par voie de combustion et qu'cHcs sont
très importantes i eouna!tre, p!:isqu'e!!es se retrouvent H !a base de toutes
ies uammes bydrocarbonees; or sont
souvent cmployécs pour
votatiHscr !cs corps dont on cherche a produire !c spectre. On les observe
avec une grande netteté quand on vise avec l'instrument le dard bleu vcrdâtrc de la tampe d'emaittcur fonctionnant avec beaucoup d'air, on même
la calotte d'un bleu pur qu'on remarque a la base de la flamme d'une
bougie. Kttes ont été signatees par Wottaston en t802 et ont fait l'objet
d'un important mémoire de 'a part de Swan' avant la découverte de
Bunsen. Swan les attribuait aux hydrocarbures. Attuctd, qui les étudia
en 1862, émit l'opinion qu'elles sont ducs au carbone'. Les expériences
qui paraissaient décisives a Attneid et qui le paraissent encore a la plupart
des savants, sont cettcs-ci
t. M</<M<</<-< 7MM<!<-<MtMo/ tW~Mr~t, i. XXi, p. Hi, lK~7.
2. /'M<M~Atc< T'roMMc~onx. t. <:).)). p. 22). i}<C2.
n. \c)t<) <')nj')'xt)!"ns )))«' ~:)';<))')<'j';u ti'- <!<'c'' )'S)H))<- ')'-< ')j<<'))«io))-;
n)tx')')'*ii''s !<*<:pMir~ fn
<ju<)ion :) 'tonm- )):)is-ut< a )). Schnsfo, ) upj'm tcn) d<' ):<(;o)))t))is-.ion ))0)))tm'<-)).n t'AMOciation
brita)<ni<t'x' pou)-prêcher <c<a<ac<t<c/ ~c ~0$ connaissances t!«- l'analyse spectrale. Session de 1880.
)t!t
SPECTRE[tE SWA~fnt! DESFLAMMES
))'HYt)Rnc.\H))mHS.
i" La flamme du cyanogène, brutant dans t'oxygène, montre cuncurrcmment avec d'autres bandes le spectre de Swan, et cela avec un </r~<~cc/~<
même !ors<jue les gaz ont été sèches avec soin. !.c cyanogène brûlant dans
l'air le tnontre aussi, mais plus taiblement. t/expéricncc a été répétée
tout récemment par MM.Liveing et th'war, qui partageaient originairement l'opinion d'Angstrôm. Ces savants se sont convaincus que le cyanogène, prépare à l'état liquide dans un état de siccité absoin, donne en brnlant dans l'oxygène sec te spectre de Swan entier. (~r~cc~tM~ «/'</«'
1
t. XXXiV.p. 4iS.)
~c~.
~'On t'obtient aussi en taisant passer t'etinceHe dans le cyanogène,
t'oxyde de carbone, le sulfure de carbone, prépares et sèches avec soin. <h'
ces gaz n'ont, s'ils sont purs, que le carbone comme etemcnt commun.
Morrcn', de Marscitte, ayant entrepris des recherches pourcombattrc tes
conclusions d'Attnctd.fnt amenéa tes confirmer; il insiste surt'éctat des
bandes de Swan dans te spectre du cyanogène brutant dans t'oxygène.
hibbits arriva il ta même opinion. Il repondit le premier il une objection
théorique qui parait d'abord irréfutable, et que voici. La température de
la namme d'une bougie n'est certainement pas assez élevée pou:' vûtatiliser le carbone; comment donc cctétément peut-il fournir un spectre discontinu ? tt fit remarquer que le carbone est avant ta combustion combiné
a t'hydrogéne, et qu'après ta combustion il est combiné à t'oxygène. Hadonc
du être libre il un certain instant; rien n'empêche qu'il ne donne atorsson
spectre. L'oxyde de carbone ne le donne pas parce que le carbone en br)'tlant complètement ne passe pas par t'ét~t de liberté
Au reste la mince
surface bleue qui donne les bandes de Swan dans!c bec de Bunsen para:
d'après tes expériences de M.Gonyque nous avons citées plus haut, posséder
une très haute température, puisque les raies métaHiqucs qu'on y observe,
lorsqu'on y introduit des solutions satines pulvérisées, sont celles qu'on
retrouve dans l'étinccttc électrique. Van der WHHgcn, Ptùcker et Hiiiorf,
Wuttncr, se rallièrent il l'opinion d'AttHeld. Watts après de longues
i..<HM.</<CAtMMe~/e
~< [4).t. )V,p. 505,)8<!5.
2. /'o~n~/ir'<.4Ma/M,
t. CXX!t,p.t!)7, !X(!t.
5. MH/o~/t. J~<fMH< t. XXXV!H,)). 2M; ttM., t. X).Y))f, p. 569 <'t 456;
t. XLIX.p. i04.
t~
1
St'ECTXËS DES MËT.\L!)t'ES
il..1 1
(H))tSS)OX).i.
u 1.1-
1
1
recherches, s'y mHie aussi; il annonce avoir obtenu le spectre de Swan
par voie étcctriqxe avec le chtoure de carbone pur. t.ockycr a répété t'cxpéricncc et a obtenu le même résuitat, son produit étant assez purpou~
yMjf~('««cr </cn«"s </e/<~n~~c avec de fortes étinccttcs
it semble donc prouvé que le spectre de Swan est du an carbone. Voici
maintenant t'opinion d'Angstrom vivement frappé de ce fait que les
corps composés présentent tous un spectre de bandes, ii ut avec Thatén
une série d'observations desquelles il crnt pouvoir tirer la conclusion que
le spectre de S\vau est du a un composé de carbone et d'hydrogène, a l'a<vt~M'. tt ne publia pas cependant le résultat de ses recherches, qui ne
turent connue:, qu'après sa mort'. Selon lui, te spectre de Swan n'apparait.
dans tes gaz ne contenant pas normatemcnt d'hydrogène, que par te fait
d'impuretés, par ta présence de ta vapeur d'eau principalement. Cependant
il ne nie pas l'impôt tance de t'observation d'AUfietd et de Morren touchant
la production du spectre de S\van avec un grand éctat dans la combustion
du cyanogène dans t'oxygène. Pour Angstrom le spectre en question est un
et comme tel, se trouve dans t'auréotc non instanspectre de oM'/McotM/MMe,
tanée qui entoure le trait de fe", surtout au vo's'nagc des étect'odes, cr
c'est là qu'on observe te spectre des oxydes métalliques quand on fait
éclater t'étincettc entre des métaux. Si t'en se sert d'une forte bouteille de
Lcydc, actionnée par une grosse bobine de !tuhmkorff,ct si l'on tait éclater
t'étincette entre des pôics de charbon purifié par l'action du chtore au
rouge, on obticut un trait de feu donnant tes raies du carbone a ses deux
extrémités et au milieu celles du gaz interposé; en même temps on observe
une auréote autour de chaque électrode, et ceUc-ci fournit les bandes attribuées au cyanogène si t'étincette éctatc dans l'azote, les bandes de t'oxyde
de carbone si le gaz est t'oxygène, et enfin te s/j~'c de ~att si l'on emploie
l'hydrogène. Or on sait que te charbon s'unit directement à l'hydrogène
au btanc éblouissant et qu'it donne alors naissance à t'acétytène, le
spectre de Swan est donc celui de ce dernier gaz. Telle était la conclusion
d'Àngstrom et Thatén, conclusion soutenue d'abord par Liveing et Dewar,
). /'fW<'ff/<M<~o/
</<e
É.
/{o~a<
Soc/f~.1.XX\,p. )M'') t9t.
2. A'!M .<<« R~. ~W«f<!fM&
t/«t/fM<t.<, [~
t. )\.
CAHBOfE.St'ECTitH ))H))AX!))-:S.
St'ECTtt)-:))t! <;Y\~0~;È~):.
t85
qui répétèrent !cs expériences avec Parc e~ch'iqnc. Ceux-ci, il est vrai,
obtinrent toujours le spectre de S\vau<*t) upct'ant dans )'axnU' «n )<' ch!or<
mais avo'c n)«ins d'inh'nsitc <~x' ttans t'hyttn'gcm'. !'n))t' eux, ('jn'nttant,
t'hydt'o~cnc ~tait hhHspcnsah))' puor sa pt'<t(!ucti<n), mais il ctait f"m')))
par te chartxm, qui un ('<mti''nt txuj'Hn's <!<'stracos mcnx' âpres s«<t haiXuus savons qu<' dans un travaH utt~ricu), ces
tcntcnt par t<' (hhu<
mentes savants sont arrives il aUnbuct comme AtUictd te spectre de S\\an
au carbone Ini-nt&tne. car ils !*ont ohtenn avec dn cyanogène pnr brute
dans i'oxy~cne sec.
<~
t'i~. tH.
y~
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S)'cctrc de h t)M)me
tï<~
Mw
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h;<)f<x:trbut~ S't<M) et f!)xf(r<'<)«cytnogox'.
Voie!, d'apt'csAngsh'nm <'Hh:)!Mtt,tcs!<mgneu)s<)'tnxh' <)cs lignes principatps fnnnam tes honts gauches <!<'shamtcs '!cS\\an.
AnTx.
Mt8.75
6tt.!m
GroupeorangéCt. 605.M
6M,U8
595.M
565,50
558,50
Crouppjaune M. 555.80
550.00
546.<;0
~Th.'tU
W~tït
t)tT«
W<rrt.
~)6,55
(5t<M
troupe vfrtCaf. 3~.80 ~)5.0t
(M9,75 StC.OC
475.60 t75.98
t7t,40 t7i,7~
)65,t7 Croupeh)euCy.. 469.70 ~69.84
.58.55
< 468.42
468 "0
.54.25
) 467.07
.50,37 1 ind:goC~
~5jL~O
)~))-<
547,84
MW.~t) 11
Piazzi Smilh a signalé en outre une faihic batuto dans !<;rou~ au dc)à
dt'C.
t~t pattic infctiem'p de la ngure 145 représente ce beau *.pcctic.
La f)amme du cyanogène donne, du côté le moins tffrangihh' du
spectre, de he!)es bandes cnracteristiqnes, dégradées vers la gauche,
i. ProccM/tn~
t. XXX.
c~</tf/{of/a/Softc/t/,
p. IM-494(i8SO).
S)'ECT)tHSt'ES ))KT.\L).OH)ES
~Ë)))SS~~).\).
c'est-à-dire en sens inverse des bandes précédentes. Dxcker <'t tnb))its tes
tes ont retrouvées
ont iigurées tes premiers. Morren, Watts et Ciamician
et ont constaté qu'ettes ne gagnent pas en éc)at .)uta)tt que h' spectre de
S\van(dtut).'<n ap<'tt,'(tit toujnm'sta band'' v'r~'), <tua))d la c<mthusU(m du
<'yan"g<))<' s't'tft'ct.uc daxs )'ux\~t'')n' au )i''u d<' se produire dans t'ah' ie
gax combttstibh' <'st aturs drctttnpost'' <'n trop grattd'' quanUtc. De mcme
eHtts s'c~'nd<'nt bien plus loin dans h' jaune husqu'on les obtient par
combusUon du evaun~cHt' dans t'air <tu'' torsqu'Ott observe t'éUnceUe
des
ectatant dans h' cyanogène a ta pression ordinaire, tndependamment
bandes rondes et jaunes, la Hanxnc du cyanogène montre nne série de
canneturcs dégradées vers la droite, dans t'' tden, te \io!t't et t'uitra-viotet,
tes<}neHes ont été tongtetnps attribuées an carbone, parée qn'ettes ont été
obtennes avec tes composes carbones tes pins divers mais Lheinget !)e\\ar
ont prouve qn'etb's disparaissent quand on se met en garde contre ta
présence de t'axote, ce qui tranche ta question de tenrorigine*. (~e spectre
présente te sent cas connu de cannelures attribuées au même corps et déson origine peut sans
gradées tantôt dans un sens, tantôt dans t'antrc
doute être t'objet de nouveaux travaux. Voici te tabteau des longueurs
d'onde de toutes ces bandes; on doit y ajouter une bande lie 5 éléments
située dans t'uttru-viotet entre L et Het ayant, seton Liveing et !)cwar, des
d'f)Julc comprises
;)8~5 et ;)85,0, ttne itutre voisine
IOllgtJ(~II"s
hmguenrs
d'onde
cumlH'ises entrr
bande
de X (~==558.!)–5M,!),
même
).==une
58}<,55
et 385,0,
encore une
etentre
ptusautre
réfrangibte
voisine
paraissant cotncidet' avec P du soteit (X==555). Lockyer avait annoncé
déjà le renversement très étrange de l'un des groupes violets dans te
spectre sotairc.
)St
bords
~NKJftroM~f<.or<tM</ee<e<~aMHa<,
droits des bandes dégradées a gauche.
Deux bandes diffuses, la seconde.
690min.
Bande diffuse.
666
Bande moins diffuse et plus
6t7
visible.
.S~
t/Cf.tAoJ.
Cy~}.Randf forte &douhtc cantx'imv.
et
CyK. Bandetrès forte a doubte
cannetme.
et
Bande f.tibte.
~f HMMtMC/t.~K'M, t. t.),
)88<).
2. P)-o<</<n~<o/'<AcRoyal Society, t. XXX, p. iM et t9t.
635,5
634
82i,55
620
60i
SPECTRES DES COMPOSES f))j St)JC)L:M t'NS L\ FLAMME X'Hïf)HOGËKE.
185
n
n
1
1
&
Cyt.Bat)d<'p))tStisi)))cct
double ciXHK'tun'
5S7,5
Cro~eMettC~.
et 5SG
t!aMde&7cannctu)'cs
Cy.î. Mande assez fo) te a dot)- :11((;
4aj,4
<tMrf<~f.
HCj'y<'aM<'<
htccan))t')u)t'
~t
(C: de
(C;
de WaUs,)
Watts.)
''t ~73,~
,?'"
4<tU,<t
Cyy.)!andefo)'tt'ad"t)b)t't-an450.Ït
Mt'iux'
5H).8
f 422.0
<'t r.CO.7
t~i
violet
CtiOM/<e
C;<).
Faibtc.
MO
ht.l
liamle
!!ande:!)(!cannetures
J
Gcanuelures
llande trt's ):)ib)t'
548
4)7,4
Bande faibK'
555.8
ff<'a<vf«ee)to<f<o<te.
4tb,u
de \\atts.)
(CO
Xandcfaibtf.
5*2t
.MO.O
H5.8
1
d" !tes bandes avec t'é!ectricité, n'en
L'oxyde de carbone, qui d"
~nrnitpas <'n brntant; !a na'nme de ''hydrogène charge de !rcs minimes
quantités d'acide carbonique prend une teinte tdeu lilas cat'actéristtqoc,
tnais )«' dnnm' pas de t'eacti'Ht spectt'<tscopif;ue.
70. Silicium. M!tsche)Hcha ubtenu un spectre continu en faisant hrùh'r
un mélange d'hy()rug(''m' et de nuorure d(; sHidunt si l'on répète !'expcrtence avec le chlorure de S)!icium,on remarque un noyau jaune vcrdâtrc,
devcnantptustuntincux parinjectton d'a!rautourdc la l1ammeet présentant
un spectre de bandes. Avec le hrotnureet !'i<)durc de siHc!unt on obtient des
résuitats analogues et des bandes qui pour la plupart se correspondent,
sinon comme éclat, du moins comme position: mais on ne peut afnrmer
qu'elles soient dues au silicium lui-même. Voici les longueurs d'onde de ces
bandes, l'ordre des lettres grecques et celui des intensités (Sa)ct).
MtOtfMCeMt.tCtK.
MOtCHE
M Ot-tCtCX.
M2
?0
~~Faihtes.
~g
~95
SOS
587
620
T.ësf.btt..
M5
<
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~-otratbtes..–
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Faihte.
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507
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50ti
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495 Tr6st:)ih)c.
4!)5 Tn.sf)):t)).
.tBT.5
tX7.5Faiht<
1
m)
Tr~faihtc.
47t
477ï
F.<ib!<
t<!9
465 Très fa!h)e.
1
t57 Faible.
t52 Tr~sfa:t<
4t6
Fathtf.
f
~5
~~8
j
1
7!. L'étincette électrique nous offre te meittcur moyen pour produire
les spectres des métaitoïdes. Dans certains cas très rares, par exemple
avec l'antimoine, l'arsenic et le tellure, on peut opérer comme avec les
métaux et faire éclater t'étincette entre des pôles taçonnés avec la su!
stance à expérimenter; d'ordinaire o" amène cette-ci à l'état gazeux, si
elle ne s'y trouve déjà, et t'en y fait passer la décharge de la bobine ou
d'une bouteille de Leyde il la pression ordinaire ou à une pression très
réduite. Dans ce dernier cas, le vase ou l'on opère semble rempli d'une
lueur assez éclairante et de diverses couleurs. Cette lueur a frappé les
premiers électriciens qui ta produisaient dans t'a'M/'~/c~n~M; on se sert
généralement aujourd'hui, pour la faire voir, de tubes de formes très
variées, dans lesquels un vide partiel a été fait avec la machine pneumatique à mercure. Les premiers de ces instruments ont été construits par
t'XOt'LCTiOX DES S)'KCTt~;S X'~DXCKLLHS
1).1.,
1.1
_.1de )a i_
)'\XS
LUS (!\X.
)87
1.
le non) sous toque) nu les conniut. Xons ctmticrons
Geisstet'àHonn;
successivement les spcctt-cs des metaHoïdcs d:tus les tuhcs excitateurs, où
r<m pt'nduiU'etin(-c)fe pn'prcutcnt dite, t't dans les ~<i!
<fC~f/
t!icu de pins simtdcqm' ):t faht')('!)t)fm des tu!)es <'x<-itntcurs; on s<)u<)<'
doux uts d<' ptntiuc ('uudes d~ns uu tuht' dp v<')'t'< con)m<' nn h' vuit dans )a
mesure à
(igm'c )4t. Les fils sont :)sscx t'mgs pon)' m' pas s'och~nf~)'outre
ia suudun', ils sont <tss<'x<<n'ts ~m- n<' pas Y)h)'c)- sous !'mnn<'ncc de
t'etincctte; tours extrémités sout a 3 ou 5 millimètres t'nne <!<' t'autre; on tes recourbe a
t'extérieur, pour tes nxer ptus tard contre )t'
verre :<)'aid<' <)'!))<:)ttn<t)) <h' H)<!)'t-mvrc d')t))
!cs !<nt)ts<<)t'm<')'<)!tt
)<'ooeht't :u)f)Hc)Mn:tU:<t'hoa h's théophorps (h' ta i)ohhh\ On ctn'f le
tottc au-dt'ssos <'t a «-dessous d<'s ch'ct rodes,
do f:tCfmil pnnvnh le f< mera\<'<' d<'ux traHs
df <'hainm<'au. On Yfa!t passo un cfmt'ant
d'ah en le chauffant <<Htcmcnt avec une tampc
df Bunsen, puis on y dirige Mn f'oura~ du gaz
sur !<'qn< on V)'u) opért'r au hnu) de quetqnc
temps on scelle la pointe extrême et enfin
cette qui est du côté de ta source. Pour se servir
de semhtahtes appareils, on rctic tes électrodes
aux armatures d'une hont.eitte de Levde, mises
ettes-memes en commuuication avec les pôles
de ta bottine de Ruhmkorff, ou bien o" se sert
de la machine de Uottz, pourvue de ses houteilles en cascade; on dit dans les deux cas
qu'on se sert de la <~s~yp condensée, Si l'on
employait hl décharge directe de ta bobine, tes Fi;
fils de ptatinc rougiraient et les spectres se-·
raient moins beaux.
m – Tube excitateur pour faire
éclater ttiuee))c doM tes eaï.
Hydrogène. II donne dans !e tube excitateur on spectre composé de
raies de plus en ptus élargies et diffuses il mesure qu'on s'approche de
)M
St'ËCmESt)ESMKTA).).'U)tHS(mHSStO~).
H~ == 4S6 == F
presque
soiain',cst.trcs tar~c t't. tHUns' )! = ~4 t'est <'ncon' davantage. Quant
a Hi! == 4!0 == /<sotah'c, ù )x'un' <'st-Hc discernable à i'ctat de bande très
vagm'. Si l'on n'emploie pas de bonteiHe de Leyde et si la distance entre les
(Hs de platine est f'n't petite, !es raies deviennent moins dit'tuscs, ce qui est
te cas toutes les fuis que la décharge est moins chaude. On peut obtenir le
même résultat en rarénant )c gaz. ~!ous discuterons plus tard ces expériences
P))th'!)-t'!n)~t
Fultra-viotet.
H~–<<<{–f
== C M<)):)!t'<'
Hx == <~)<}
''st.
s'daire. <'<tm'<'<;<t))t'))<)!)'<
linéaire;
t ig t~.
–
~)ftrt'
')'' ) )t)'!r«g<:n<'
c(incf))<'
<i)<tn<jtt)t<*).
7*2.L'cUnceth' <'nn<!<'nst'<cc)nt:<ntdans
cMore à la pression atmospheriqu< f'turoit um' h)t))h''t<'b):)nc-bt''uatre trcs ~datante et <)<'s!ignes
n<tH)tt)cos<'srcparUcs sur h' stx'ctK' touL <'nti'*t Lorsqu'on (att varier la
pression d'une façon fort ctcndnc, certaines Hgncs gagnent en cdat et
Fig. t4<
– i'jfctre <)uchlore ~tintcOe diiruptivei.
s'etargissent et d'autres disparaissent. Ciamician a étudie ces changements, qui prouvent que In ctdore peut fournir, seton les circonstances,
p!usieurs systèmes de lignes. Xous discuterons plus tard des faits analogues qui se présentent dans les spectres metaHiques.
1. Angstrëm, Po~m~r/jTt
~HHa/M, t. Xf.IV, p. IH. – Secchi, Comp~ res~M,
LXX, !878.
–W)))t))<T, Po~M~er/<
t'tucto'r et Hittorf, P/«/OM~tca< Trans.4MM/cn. 1. CXXXY)!.p. 559.
actwM, t. CLXX, p. 57.
Sa)f), .ttxt. f/e C/!<HH<' ~e P/
{4;,
XXV! p. )7.
2. Van der Wi))i~')t, P~<'r/jr'<
.<')M/M, t. <:Yt, p. 624. <8M.
Ptuckcr, ibid., t. CVtt,
t'tuck.'r <-<Hittorf, P/«/oMpA<c<!<rnnM~MMJt, t. CLV, p. 2t. i865.
p. 5t8. 1859.
Salet, /tM~.
de <:AM<t<–
f<
t.
24.
P/)~
[f.
XXXVIII, p.
Ciamician, M'«'Mr ~<-ncA~. t. LXXVttf, p. 872,1S7X.
– That~n, ~oxm. de
P/~)ttOt«'</<:f<UMK'/f/n. t. )V. p. 57, t~.
St'ECTXËS!)LCHLORK
ET DUBHOME
niS!HJt'HVE).
(ËHXCELLH
Nous donnons les mcsm'cs <)eThatént't. tes nôtres.
i.t)Er.
1
Bande rcso)ub!c en 4 lignes.
Ck,bicnvisib!c.
c.?.
.12.
4..
aT.)rc!.turtedMubk.
CM.
Ch
CI..
Ch.
Mffttse.
Ct): bande.
Ct9 ditruse.
dtffuse.
bande.
C)t bande.
<!75à Mt!7 environ.
6!0.7
1
546
.(
nularbl. fOl'le.1.)0
189
.q
Tt~tKt.
545,55
~g
559. 5i
555.50
522
521.65
5i0,27
,MI
509.82
5)~7.70
t9!),40
a58,!)
o
5M
52!.Rt.)p)n~f"rtc.
q
i
,5!S.2
'!uub)c.<50').8
2..
~.07.Ha~'x forte.
(
f'a.5
497.2
1
a
t
492.55
49),85
~doub)e.}49t,8
2..
assez hrt.
forle..i!JO.:i2 490.52
490,5 as1it!z
2.i90.5 489,6 ossc!!f'M)<
5..
489,55
î
1
t
4M fo)!
48),77
î
2..
48t t fort.
480.97
5..
479,50
479,5 notaht. R~rte.
478
477,95
477
475,5
470,45
1
457,5
454,5–456
45t –4M
425 –427
4t5,55
Brome. Les tubes excitateurs renfermant du brome a !a tension que ce
liquide présente pour )a température or<)inairc, donnent, avec ia bouteii)c
de Leyde, une étincelle jaunâtre et un spectre de lignes dont on verra plus
<:)))
S)'E(;rt<HS))hS))ÉTALLUH'ËS(E))tSS)0~).
bas !cs {'usitions. Les .tuteurs a consuMer sont ceux dont nous avons donne
la iiste a j'roposdu ci))or< Lursqu'on se sct't comme source électrique de
la bobine d'in()uction a gros <Uet sans condensatexr, on observe que
l'eUnce!!e est nuageuse, recUHgne et entourée d'une gaine moins lumineuse et coûtent' de feu. t/eHct est surtout sensibtc si t'etcctrodc négative,
qui s'échauffe te ptus. est au-dessous de l'autre, de manière que t'etinceUc
suive une cotonne as< cudante de gaz chaud. Vient-on a diminuer la quan-
M
F'
tt7. – Sjx'ftrc 'h) htotof t'~iocc))'' 'ti'tfUj't)"*).
tité d'etectriciteen retirant partieHcmenties xi nés<!cla pile du Hqmdc exciUttem', t'etinct'Hedcvtcnt neUc et sinueuse; elle pt'c~ettu' le mcmc aspect
qu'avec la machine de Uoi~. Dans le premier cas on observe dans le spectre
ics iignesxct
accontpagnëcs des raies ronges presque seules. )/aureotc lutnincnsc fournit un spectre continu; c'est de la vapeur de brome chauffe
au rouge. Dansle second cas on voit avec une grande netteté les raies plus
rcfrangihtes, c't'st h'spectre des hautes températures. !h a dans ce cas moins
de chaieur dégagée, mais elle est repartie sur une masse gazeuse bien
plus faible.
Voici les tongueurs <t'ondc des iigucs du brome (Saici).
7')') enviro)).
U78 emiro)).
ëëS e:!?!!on.
<:58,'2
?55,88
65t,5
<}~ï.)s'.('i:r«)tt'.
th'ï.
“
B)'t'et'tgroupc,)u)
plus grosse raie c~ 6) t.7
)amoi))~rcf):)))~ib.) }
587,5
itr~.Doubtc.taptuf")te et la p)u~ rcf).)))gibte.
)!r3. t)oubtc, la
ptus
'fra't~'t')'
t!n.)'«uh)c,ta)))u~i.
.“
rt'uangtbx*.
Uandetùsutubte.
!d.
58~
)
t
q
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asgcxfor(<
aae'
fort.o.
)
550,8–St9,6–5i9
545 –5t2,~
:-)'HCTHt: UH L')m'K
Jt.
t2.
I!r!u
3.
4.
(ËTtXCKt.m
5K.<!)t')tt'.
ÎMt).4a!'scxr")tt'.
527.3
â
Mt
toh'.
t7t.212
t72
~70.4
M7.<!
H!t.7î
4jt.2 2
t5C.
)!r'Mfo)-)c.
5t8.~fmtt'.
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M':
t~
Yagm's.
M).~
t78.7 t!rp.
47' <:
Hfe.
BrObit-ttu-.tbh'
)<)m:!)vistk)'
'2:t-.setro)-)t-.
t~i
btSHUt'HY~).
f.
M~7î
M5 cnviroo.
HX environ.
598
L'iode, introduit dans un tube excitateur que !'on ferme pendant que le
meta!!otde est à l'ckuHition, d.H.nc faeiicntcnt un spectre de raies, quand
on te votatitise par !a chateur. !/cmp!oi d<-!a buutci!!c de Leyde oo de !a machine de Hoth donne de bons resuthns; avec la hohinc scutc, h'!}ctcctrodes.
si elles sontcnpiatine. émettent des partieutesqui recouvrent vite le tube
tig
i48.
– Sp<*<-t)e
<)el'iode ~tintettc <)~fUt))it<
d'un enduit non, il n'en est plus de mente si ct!cs sont en akmunium. Autour de t'ctincoHe bteuâtt'e on observe (dans ie cas de !a hohine) une couche
orangée donnant un spectre continu. L* trait de feu fournit des Hgncs
dont les plus rcfrangiides n'apparaissent que lorsque les autres sont déjà
élargies. Voici les longueurs d'onde des principales raies (Satet).
625.7
!<
i~
ty.
621
1I
1
(!t2,5hifttvN))h'.
607,8 douhtc.
~ezforte.
1
1
W..
R. 2..
t5..
't.t
5799
577.5 bien visibJe.
576
575,8 assez <brtc.
~7t,t assez forte.
SPECTRES t)HS MËTALLOtUES(ËMtSStOX).
11
5<i8.8hic<)visih)e.
497,5
192
567,3
"5..
h.
562,4
061
559,6
550.1
)..
549.4
'2.. 546,1
5..
545,5
4..
540.5
536,6
554,4
(
'~<2..
555,6
526.5
,a
!t.
assez
forte.
assex forte.
480,~<r<sfaib)t'.
Hsscï furtf.
forte.
b!eKYisib!c.
forte.
1
47):.5
(n's
47t!,9
t)vsf.)ib)c.
'(4<:(;.8bienvisibtc.
(4C4
t~
M~t
462
assez forte.
assez forte.
t45,6
tp.
4t5
4H
53).5
~440
h.
506.5
fnihh'.
~tt!7.7bit'nvisibtc.
~H
r.t6.2
visible.
-(485faib)<
M4.5
t~
bien
486,5
forte.
1
43~i
i
422
Fluor. Cet élément n'était pas connu à l'état de tibcrtc; on a ctc réduit
pour déterminer son spectre à comparer cnscm~teceux du chlorure et du
ftuorurc de sHicium. Les ra!es qui ne sont pas communes sont ducs au
ttuor et au chlore ou aux composés eux-mêmes, î! faut naturellement cmptoycr.pour détruire ceux-ci, )'ctinccHe la plus chaude, c'cst-à-<Hrecciie de
la iMuifittc de Lcyde; avec la bobine seule on obtient de magnifiques
ombres lumineux dus au uuorure de silicium. On en voit encore des
traces dans le spectre de la boutciHc de Lcydc.
Raies attribuabtcs au ftnor
H<t.
t1«.
H3.
Fty.
t..
2..
2..
CM
CM ussez
ns~czhtrtc? environ.
68(;
678
1
6t0 forte.
623 forte.
75. Le spectre électrique de t'oxygène a été décrit et dessiné bien des fois.
Ânsstt'ôm en a détermine les principales lignes dans!c spectre de l'air;
mais il ne les a pas séparées des lignes de l'azote; ce dernier travail a été
SPECTRE
DE t/OXYGÈXE
(ETtXCELLE
<95
DtSRtJPTtVE).
fait par Huggins. Ptûcker et Hittorf ont. étudie le gaz dans Ics tubes de
Geisstcr, les t'csu)t:)t.sont ctc un pru dHt'cn'nts. Ces savants ont signalé ce
fait que !cs raies se dilatent a une haute tctnpct'atnrc, mais très inegatement panni des raies très voisines certaines peuvent se dilater fortement pendant que d'autres restent linéaires. Schustcr a repris la question
avec beaucoup de soin, nous verrons les résultats importants auxquels il
est parvenu en traitant des tubes de ~eisster. Voiciles tongueurs d'onde du
Fi~. <t!t.
S)ft)n: <)f t"ïTg.'))('. t'.)in<-p))<' d~ntj!))~
spectre ordinaire (le t'oxygène, tel qu'on robservc, soit à la pression normale, soit dans des tuhcs de Ccisstcr actionnes par la décharge d'une
bouteille de Lcydc. décharge ayant franchi un certain espace dans l'air:
nous appcncrons pour abréger ce mode d'iHumination « emploi du condensateur avec interruption ». Ces nombres sont dus à Schustcr', sauf
ceux qui sont marqués CS et qui sont de nous; ces derniers sont seulement approximatifs. Les lettres grecques sont celles de notre mémoire.
!~s intensités sont celles de St'hustcr. (Max= i2).
MfE~*HTtt
6i5
6t7
6t2
ft.52«,5i
(..
<
\5t8.96
-)..
5i7.M
5!5,95
ntTM-Il
«rt!
ISI~f.S'53
–
8
~.44
U. 49t.22
–
5
).. 49t.02
6
)i. M2,57 6
5
5
t5.ta0.6t
5 Il
5
i89,0i
4 Il
5 Il
487,iu
~y
1
Il
1. PMoMpAtc~ VraMoe/MM,!879, [)], p. 57.
TtmntDEtfECTB.
<THt-'tT~<.
5â
486.40
:~8G,h0
5
4M.02
485.62 4
i
485,00
48t,i6(bM.)e.)
i
475,0t
t
474,09
<5
i0;
SPECTRES
DES MÉTALLOÏDES (K)HSStO~).
!)tT);
'"tïf-'
'!fns-I
):<n:tII~ru«Tf.<
470.90
M
i. 470.4(i ~)
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t
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.U12,i,!1
407,<!
nr7,4
Le soufre.cbauffc a !'<bu)tition dans un tube cxcitatcur,d<tnu< avec la décharge du co~MjM~cM~'(surtoutavec mtt'rruptmu) un hcauspccU'cdc iigucs
dcc:t et mesure d'abord par Ptùckcrct nntorf. Sc~um t'avait obtenu dcja
Fi;
!M.– ~i!cc!r!:s' Mufre. {h!c?!
di-fuj~hc.)
en faisant passer rctmccUc dans rhYdt'ogcttc charge de vapeur de soufre à
la pressioti ahnosphcr!qu< O't !c produit encore avec tes tubes de Ceiss!cr
(ctSpccialcrncut avec tes tubes à games) et tu décharge coudcnscc.
f))t)'t'<'<*<
httniot'))'
t. L'<*sp)C''compris
ti~tx'sest f.tiiwno't))
2. <;<'))<;)i~))<'ne doit p.)-; ctn' t'ooroodm' avec <'oH<'')))) autre sp~ctn' ')'; t'oxyg'ne
tient avcc les tubes de Geisster, et dont on voit parfois des traeM en t56.7C.
qu'on oh*
8)'KCTHE
OU
SOLFHE
i95
RtSRUPTtYK).
(ÉT)XCKLLH
Vn)f!
tf<:
tes tnn'mrm';
L'etinccHc est1 <)*««
d'un t.)-m<'
t)):mc H<'t))~tr.)'<'m<'n)\~t'<)')<t'<'
htcn tcgcrcmc!~ vcrdutrc. Yo!ct
!ongucms
d'onde des j'rincipuh's lignes (Snk't)'.
t:t)\in'n
~t".22
t !.):'<
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ttandc.
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t~nde.
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s.l
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Le sélénium, ptus dit1i(-:h' a \u):ttiH~<-t'qm' h' soufn', donne, avec t'ctn!ccUc condcnsce, un spt'ctn' de H~ocs décrit et dc~htc par Hûckcr et HiHort.
f!~ tj).
Voie!
la
ccHe
est
position
verte.
des
Au lieu
– Sj'frtf
joincipatcs
d'emjttoycr
<ht ~)~))i<t))).Ktittcd'e Ji-n))))i'<
t'aies
un
un
tube
ton~ucurs
excitateur
d'onde
en
vo rc peu
– )')''x-)«'r et !)ittori,
i. S<'t;))i.), Com~M )-<'m/ t. UH. p. )272 (i80).
p. 15, t865. – Suiet, .tHM. (te C~Mxe c< </e P/~t., ~], t. XXY)n, p. 57.
L'cLin-
(Satct).
fusibic,
M<L r~M.,
t. CLV,
1J6
SPECTRESDES MËTALLOtHES(ËM!SS!OX).
on peut se contenter de faire cctatert'ctinccHe
de p!a!!nc revOus de sutcuinnt fondu.
M5.4t
5!5.5
.“ 6
5H.(!
<-
474,2
t~
4<j.a
(.
Bandes.
5tt 1
Sc<
t6t.7faibie.
M2.!
t)M
forte 509.6G
465,8 id.
~nssez
!d.
462
509,2
55).,2
~(.
td.
5~).8R
506.88 S~
460.5
ns~'xfo!(G 550,5J
ttandes diffuses.
505.5
427 environ.
a~t~z forte 499,5 ttandes
527, t
t
t
t.
497.8g
42t.5
~g
4t7
foi-le 522.5
t.
4)~4.4
etc.
a~pz forh' 5t7.5
)
.;§;
5t4.i i Sc~
476.5
Scft.
~e~
Sc~
Scif.
St'3.
&?<
Le
condensée entre des pôies
tellure,
t vcrttabtc
t1l mets!
1 par
l'UI
ses
.,l:"
propriétés
1'1
vin
l4W
physiques,
"1'1
pu.:
u.
uvadénué
un
spectre
de lignes comme les métaux, it sunit pour le produire de faire éctatcr
F' tM. – S)Xthettn)c))')M.ÈtittMOc
di~rMjttite.
J'cUnccllc couh'nscc entre <tcux fragments de cette substance. Les dctcrmtnattons nnmcriqncs suhantcs sont ducs à Tha!cn
Tt'et.
Te~fortt'
6~.7
604,6
60<.2
597.~
59~5
585,2
582.5
580,5
j
forte 575,5
Te?.
Te~fortt'
570.7i
Te~a~ez forte 5<;t.7ï
Te;
557. t
5M.8
547.7
Tc~
544.7î
558.8
T<"}.
55i,0
52!.7ï
5!5~
5i0,t
505.5
r.
As6.<:
460,5
I
1. Thalén, JYoM .<e<<tReg. Soc. Sc. (~M~, [5], t. Vt, ~868, et ~nn. de C/Mm~
t. XYitt, p. 202, t869. (Yoy. ci-dessus, p. Hl.)
<~PAy< ;lj,jy
Sl'ECTRE
DE L'AZOTE
(ÉTINCELLE
197
DISRUPT1VE).
75. L'azote donne des lignes très nombreuses et très belles, quoique un
peu larges et estompées, dans le tube excitateur avec la décharge condensée on les retrouve quand on observe le trait de feu des étincelles
éclatant dans l'air. On doit donc s'attacher à les connaître parfaitement.
Elles ont été surtout étudiées par Huggins et Thulén celui-ci a donné
Fîg.153.– Spwlre
sHsnsjiShe.
«!e('«iule.'Êiimvllc
leur position dans le spectre normal
Elles sont accompagnées d'un
faible spectre continu étudié par Wiillner1. Voici les longueurs d'onde
des principales lignes mesurées par Thalén nous leur ajoutons quelques
mesures effectuées sur des lignes vues par Plûcker et Hitlorff ou par lluggins et non signalées par Thalén (dans les intensités i = max).
~?~
1
BI
'me«mf.«,
*2*
ht}
660.20
647.95
594,90
I.. 594.15
2.. 595,20
592,95
576.70
574.50
571.10
568.65
il..
567,80
?6~,8~
567,45
\ï..
566,60
3
5
.1
I
i
4
4
4
â
S
I
5
1
1
1isrevsirts.
554,90
4
1
10
4
554,10
555,40 l 3
II..
f.57.,00 1 4
12.. 549,50
2
5
547,90
[
I
546.15
4
4
545,50
57.2
4
4
518,4
(..
5
517,8
i
b1
4
517,2
1
1. Âiigslrôin, Poggendorfft Annalen, t. XCIV, p. i58, Î855.
Iluggins, Phd. Tram., t. CI.IV,
Plûcker et IlittorlT, ibid., t. CLV, ji. î, 1865.
lirasack, Àbh. Xal. Getellsch. Ualle,
p. iU, 1864.
t. X, 1866.
2. Poggendorff* Annalen, t. CXXXV,p. 524 (186b), et CXXXVU,p. Z56 (1SC9),
I0S
SPECTUES
DES MKTAI.I.OItlES
(ÉMISSION).
.––––––––
!\TI.N«IÏ.
Z°
i
I.. 501.500
'2.. 50:2.5
l
50 1 .60
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j. » 500.50
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105,05
10
iG2,IO
toi .50
100,05
too.i
455.5 (M.elll.).
I.V» n'I.clll.).
llt.05
145,20
IT.tl.8 (Hug.i.
I
ir»t,75
j
125
417
Î
cllujf.)ilia.t (îiiijr.).
Wt.«0
|
liamlf
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1
1
2
s
2
2
–
–
I
5
2
–
–
i
Plûckorcl Ililloi-f ont produit ce S|h-cIiv avoc des lignes plus nelles on
cmployanl les tulii's do Goissl<*i'oi îo condonsntour avec inlorruplion.
Lo phosphore, traité comme le soufre, donne un spectre de lignes peu
nombreuses, décrit par Segiiin, l'Iûckcr, Hillorf et Salct. L'ctinceiic change
très rapidement le phosphore ordinaire en phosphore rouge. Voici les longueurs d'onde des lignes principales
ti.'iO.ti
1
1.
('I~x.
2.
Php
torlo
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cor.,5
f.02.5
.'i49,8
DtO.I
515,22
l'hy
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l»hî..
assoz forte
1
1
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•II
e
|
{
542
551,1t
5511
;P9,7,
524,8m
494,33
100.2
,.e
On fait très aisément ces déterminations avec un tube excitateur contenant du chlorure phosphoreux liquide, mais il faut alors éliminer les raies
du chlore.
SPECTRES
DU PHOSPHORE,
DE L'ARSENIC,
DU nORE.
190
Fi?. 1.VI. – Spectre .lu |.|i.*|,lior.\ /Étincelle .lisni|itive.)
74. L'arsenic doit ôïrc traité comme il vient d'être dit en dernier
lieu,
c'est-à-dire que l'on doit faire éclater Pélincellc condensée dans la
vapeur
Fij. 155. – Sjierlre île l'arscnlr. Klinecll.- <Un« le chlorure.'
de son chlorure et retrancher dans le spectre observé les raies du chlore.
Le travail a été fait par Thalcn, dont voici les résultats (dans les intensités
I = mux)
•"t.
isr.
2
2
4
2
fiifi.OS largo.
6 II, 00 large.
602.15
S65.I0 largo.
1
2
3
5
355.80 large.
549,80 Id.
53Ô.I5 ïd.
il
1
[/antimoine donne un spectre d'étincelle comme les métaux. Il a été
traité avec eux.
Le bore ne donne pas facilement de spectre. En comparant les raies
obtenues en faisant éclater l'étincelle condensée dans le fluorure de bore
et le fluorure de silicium, MM. Troost et Hautefeuille ont signalé comme
200
SPKCTItES
DES MËTALLOIIIES (ÉMISSION).
appartenant au bore des lignes doubles dans le jaune, le vert et le bleu1.
M. Ciamician, en opérant dans le fluorure de bore, et avec l'étincelle
condensée a pu effectuer les mesures suivantes'
B* i
Mo.3
.i:J~,1
iî
r*-» c.
l'y
ô e..
«»«,«
iiHî.i i
`
ôo'.I.O
Avec de faibles étincelles et sans condensateur il obtient un autre spec-
hg. 136.
il m-le cl~lumre)
tyeetre <l-iIwrc (KliiKulSc
tre présentant des bandes dégradées à droite dont voici la disposition
( 498,5
Ro.C^ 190.2
( 494,5
42i,r.
n ,,Wl8,î
412,2
Nous verrons tout à l'heure des phénomènes semblables présentés par
d'autres éléments.
75. Carbone. Lorsque de très fortes étincelles condcnsées éclatent dans
l'acide carbonique ou dans l'oxyde de carbone, on voit apparaître, indépendamment des raies de l'oxygène, un petit nombre de raies signalées
d'abord par Ângslrôrn en 1803, observées par Huggins en 1804, étudiées
par Watts et Wûllucr en 1809, et mesurées avec une extrême précision par
i. Complet
rendu*,I. LXXIII,
p. 620,1871.
2. Silzb. der. K. Aka.1. der HVmc/m./i.
Wieii, l. LXXXII,18ïO
SPECTREDUCAMION E (ETINCELLE
201
DISRUl'TIVE).
·
·~·i:
_1_11.
-11. la
1- 0
1
cl
Tliulén
seulement
avant
mort
du
Aiigstrôm
quelque temps
premier
de ces savants1.
Ce sont les seules lignes connues altribuables au carbone libre. Angstrôm et Tlialén les ont obtenues aussi eu faisant éclater de puissantes
étincelles dans les hydrocarbures ou le cyanogène (mais alors avec le
ilu(.uU'iir.
KIiik
ili- <iiMii|>(iu'
Kijî.157.– S|h<Iii'
ihii*i'aciiic
cari«>:iii|;ii>.
spectre de Swan ou celui du cyanogène}, et môme dans un gaz quelconque, au voisinage immédiat des électrodes, quand la décharge est
provoquée entre des pôles de charbon. Voici les longueurs d'onde déterminées par les savants surdois
dans la colonne des intensités
1 = mat.
I;
c
(658,5»
"1057.75
569,41
566,09
*2
I
4
4
|
5«i,ii.'i
565.86
*m7,90
51'05
5
•"•
«
4 1
1
4-2
3
514,4*2
D
515,50
f.j i2fi.6Olarge 1
Pour provoquer la dans
le cyanogène ou dans les carbures, sans
avoir se préoccuper du dépôt de charbon, on opère dans un courant de
gaz et on se sert de l'appareil figure ci-contre, oit l'étincelle est toujours
visible. Le spectroscope se place du côté de la boule. (Salct.) On obtient
alors les résultats que nous avons signalés à propos des flammes des
i. lluggiiis,Mil. îrar~x..1.t:LIV,p. 145,et t. CLVIII,
li. ~5$.- Watts,Phil..llrrg.,t. XXXVIII.
249,et t. XLI,p. 12. Wûllner,Pogg.Annalen,
t. CXLIV.p.
481,1872.–Ângstrôm
etThalén,
JVowj
AclaReg.Soc.Sc.fpsal, [5*,t. IX,1875.
•HYl
SPECTRESDES MÉTALLOÏDES
(ÉMISSION).
composés carbonés au paragraphe 09. Avec le cyanogène on observe les
bandes de Swan cl les bandes bleues queWalls a désignées par r et 9, mais
non les bandes orangées de la combustion. Si l'étincelle est fournie par
une grosse jarre, on observe la raie violette du carbone C|5=. 4*20,00,située a droite de la raie large, 6 du
spectre de Swan (451,10. Fait-on éclater de longues étincelles dans la vapeur d'alcool sous la tension
que celui-ci possède à la température ordinaire, on
remarque plusieurs particularités intéressantes. Si
l'étincelle est fournie par ta machine de Holtz, elle
napparaît
aux électrodes comme composée de courts
Fis. 1!iX. – TiiImî (mur IVtaiist-n *jWrins3?ttjHi|Ui; (II* IV- II
traits de feu blanc-rosé réunis entre eux par des porIîucvIIp «!sm u« coun* .9.de
tions d'auréole d'un vert violacé. Sous l'influence des
tl
put <*Hjmii*>.
ducviiui^i:»
les ir.ius
traits uc
de icu
feu >v.
se irejoignent
et il'auréole
Ki
iiureoic
décharges ic>
fjuigiiL'iii
8disparait. Si la source électrique est une simple bobine d'induction, l'auréole apparaît aux pôles el le trait de feu, brisé le plus souvent en plusieurs
portions, dans l'espace interpolaire. Celle diversité pariit tenir à la température différente des électrodes dans les deux cas. On peut observer les
deux sortes de décharge en même temps, en projetant sur la fente l'image
de l'étincelle; on voit alors que l'auréole fournit ce que nous appellerons
plus tard les bandes de l'oxyde de carbone, et le trait de feu les bandes
de Swan avec les raies de I hydrogène. La vapeur de phénol offre avec
la machine de Ilollz des phénomènes plus bizarres. A la température
ordinaire et par conséquent pour une tension liés faible, on aperçoit une
auréole verte et un trait de feu presque globulaire d'un bianc rosé aux
environs des électrodes. Les spectres sont ceux de tout à l'heure. Vienl-on
â chauffer, l'étincelle devient filiforme, verte et rouge, pourvu qu'il
n'y
ait qu'une courte interruption dans le circuit; s'il y en avait une plus
grande, l'étincelle prendrait l'apparence d'une véritable auréole verte avec
les extrémités polaires d'un blanc rosé éblouissant. (.Salet.) L'étincelle éclatant dans l'azote entre des pôles de charbons donne les raies de l'azote et
du cyanogène. Dans l'hydrogène on obtient des bandes de Swan et les raies
de l'hydrogène, dans l'oxyde de carbone celles dece gaz cl le spectre de Swan.
Sl'ECTRK
!
Dr SILICIUM (ÉTINCELLE DISKUl'TIYK).
2(r.
*ilj~ftS»li*i/tiiSiiwiMi
lai /tul
iia ndeux
aiiv *itftl/\£< tléi
*->
I !•
entre
de nlinnliAti
éclate
charbonr\ dans
l'air,
Lorsque Tare électrique
pôles
on voit dans le spectre les bandes du cyanogène et celles de Swan, et
les bandes de l'azote si la pression est suffisamment réduite Ç25inilliin.).
On a pu les photographier. Dans l'acide carbonique on a obtenu des traces
des bandes du cyanogène 4*22et 588,5 avec le groupe triple 458qui persiste après que les autres oui disparu; dans l'hydrogène, le même groupe
apparaît, mais celle l'ois avec les bandes de Swan. Dans i'oxyiîe de carbone
on n'observe que h* spectre de Swan. (l.ivcing et Dewar, Procecdimjs oflhc
Ifayal Society, t. XXXIV.p. hiôel il 8.)
70. Silicium. Ce corps, Irailé comme les métaux, donne un assez grand
nombre de raies; on peut également observer celles-ci en faisant éclater
1%. l*>9. – S|ntIto illl silicium. Étincelle ilaiH le» coinj*1-» Inloîlrj/;
IVUinccllc dans du Iliionire ou du chlorure de silicium et enregistrant
les seules raies communes. (Troost et llautcfeuille, Salcl1.}
Voici quelques déterminations de longueurs d'onde.
forle
{
l 1resfurie
•
l?"" 1 faible
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631
5»8
îiO.-i.ft
assez forlc
IT" 1
1 Sio.
Torle
1 Su..
1 Si;
1,05.6 bord droil.
501 borddroiL
4 50,5 environ vague.
412,9
r»ï»0
vague.
Les raies diffuses Siy elSi^sont attribuées par Ciainician à un second
spectre du silicium analogue au spectre de Swan du carbone'. De fait les
raies Si y sont ombrées d'un seul côté lorsque l'on opère dans ie chlorure
de silicium la tension de ce liquide pour la température ordinaire;
1. Trniutet
Complet
rendu*.1.I.XXIII,
p. 620, I87I. Salui. Ann.deChimieetde
!%«..t. XXVIII,
p. 65,1875.
2. Ciainician, Silxb. der K. Akad. der Wisiensch.
Wien, I. I.XXXIf,1880.
lut
SPËCTHES
DES
MÉTALLOtHES
(ÉNIISS
on
tt
1.
1.
1 1
t.
1
n_
J_ _1tv_
elles
sontt plus
notles
dans
le
cas du fluorure de silicium enfermé dans des
tubes de Geis.sler. Avec ces derniers tubes on dédouble en outre Si et Sis.
77. C'est à IMûckcr que l'on doit l'introduction dans la science, comme
appareil:; de pruduction des· spectres gazeux, de tubes de Geissler il partie
-<
–'it~t~ftt-- uuns m
ceiui
uessuiu
leis
iiguiu iw. i.c»
capillaire,
que
électrodes sont en platine, ou mieux en aluminium;
la partie métallique soudée au verre étant toujours
en platine. Ces appareils, dont la forme a été modiliée depuis selon les besoins de l'expérience, ont
donné des résultats importants et inattendus. Ils ont
conduit à l'établissement de cette vérité, que les spectres des corps simples peuvent être modifiés du tout
au tout par des altérations suffisantes des conditions
de pression ou de tension électrique. Ils ont soulevé
nombre de questions intéressantes, restées encore aujourd'hui sans réponse; enfin, il faut le dire, ils ont
parfois donné des résultats fautifs, parce qu'ils permettent de produire des spectres avec des quantités de
matière ininiaginabiemeni petites, et que dans ce cas
on ne sait pas, bien souvent, avec quelle substance on
opère.
lu phénomène spécial manifesté par les mélanges
gazeux vient encore ajouter des incertitudes dans l'emploi des tubes de Plûeker; c'est souvent un seul des
éléments volatils qui donne un spectre, et ce n'est pas
toujours le plus abondant. Vieut-on ù modifier les
conditions, toutes les substances en présence concourent à la formation de l'image spectrale. De là des vaX\ IGO
– TiiU.I.-1'lm
!.<-r.
ïriations d'aspect
difficiles à expliquer.
1
il III
rf^Éllf
i
iluiiin.npfiili
11eût élé impossible de préparer des tubes de IHûcker avec les machines
pneumatiques ordinaires; on eût pu, à la rigueur, atteindre des pressions
suflisaminciit basses, puisque beaucoup de tubes fonctionnent à une pression de I ou 2" de mercure mais l'huile des pistons eût été une source
PRÉPARATION
1
DES TUBES DE PlXCKKR.
11
11,
-205
11
constante d'impuretés. Geissler a fabriqué ses tubes, dès le principe, ;ivec
une machine à mercure, renouvelée des anciennes machines dites « vide île
Torricelli. Nous ne donnons pas la figure
de l'appareil primitif, qui a été perfectionné par Morrcn de Marseille1, par
M. Jean et par M.Tœpler. mais celle du
dernier modèleconstruit par Alvergnial.
Dans ce nouvel appareil, on a réuni
une pompe à mercure (à droite), avec
une trompe a mercure (à gauche) destinée à compléter le vide. Xous verrons
dans un instant le fonctionnement du
second appareil. ï.e premier se compose d'un tube vertical en verre épais
d'une hauteur de I mètre environ, et
dont la partie supérieure est élargie en
vase ovoïde. Ce tube renferme du mercure et communique par un conduit
en caoutchouc avec une cuvette contenant également du mercure et suffisamment élevée. Vient-on à abaisser celle-ci
en faisant fonctionner une chaîne de
Vaucanson à l'aide d'une roue à engrenage, aussitôt l'expérience de Torricelli
se fait, le mercure se fixe dans le tube
vertical à environ 76 centimètres audessus de son niveau extérieur et le vase
ovoïde est vide mais celui-ci est en
communication avec le tube à épuiser
par l'intermédiaire d'un vase renfer- Fij:. 101. – Pompe-trompe à mc.-curc il'Alvr! jinial
faire
le vlsh
dans
le* tiiS>cs Je GeUfier.
pour
mantde l'acide sulfurique
et la 1pression
1
~-i*
<
s'égalisant dans l'appareil, un commencement de vide es! produit. On
Ann.deChimie
etdePliyt.,[i],1. IV.p. 520.
'200
SPECTRES
DES MÉTALLOÏDES (ÉMISSION).
remonte la cuvette mobile, le gaz extrait du tube est dès lors comprimé
au sommet du vase ovoïde. Il ne |teut pas d'ailleurs s'échapper par le
tube de droite qui lui a servi d'enlrée et qui est maintenant obstrué par
le mercure; il est chassé par la pression de celui-ci dans le tube qui prend
naissance au sommet de la capacité ovoïde et qui aboutit dans une cuve
à mercure inférieure. Là ou peut te recueillir ou le laisser perdre dans
l'air à volonté. On abaisse alors la cuvelle mobile, le vide se fait dans le
vase ovoïde, le mercure de la cuve remonte dans le tube de gauche.
bientôt la communication entre la capacité vide et le tube à épuiser est
rétablie par la baisse du mercure dans le tube de droite et l'on peut relever à nouveau la cuvette mobile. On répèle la manœuvre autant de
fois qu'il est nécessaire pour que ce manomètre marque une pression de
5 ntiiiiinêlres, 2 iiiiiiimêtres, î millimètre, ou 12 ou 5 de millimètre
de mercure, scion les cas. Cela fait, on détache le tube épuisé de la machine à l'aide d'un trait de chalumeau.
Lorsqu'on veut opérer avec un gaz déterminé, voici la marche qu'il convient de suivre on commence par souder le tube de IMûckerà la machine
en fondant les bords de la future soudure avec une lampe d'émaillcur
qu'en tient à la main. Celte lampe fonctionne à l'aide d'une trompe soufflante à eau ou bien d'un petit soufflet au pied. Pendant ce temps on
effectue la soudure en souillant par le tube de la machine, qui est muni
à cet usage d'un second orifice portant robinet. On souffle à la bouche à
l'aide d'un tube de caoutchouc et par l'intermédiaire d'un appareil desséchant à chlorure de calcium, Le tube de l'Iûckcr étant soudé par une
de ses extrémités, on ouvre l'autre par un trait de couteau à verre et par
la feule, puis l'on adapte
l'application d'une perle de verre sur
à l'ouverture une série de tubes desséchants finissant par un tube à
acide phosphorique. On fait passer par cette suite d'appareils un courant
très lent d'air atmosphérique appelé vers la pompe à mercure par l'aspiration d'une trompe à eau, dont on a réuni le tube d'aspiration i l'orifice où tout à l'heure on avait adapté un tube à chlorure de calcium pour
le soufflage it la bouche; pendant ce temps on porte le tube de Plûcker
à une température voisine du rouge. Puis on le ferme définitivement
r.SAGKDEI.A l'O.MI'K
A MKItCUHK.
-JOt
sa partie la plus éloignée de lu machine à l'aide d'un trait de chalumeau.
Cela fait, on vide aussi complètement que l'on peut, avee la trompe à eau,
le tube et la pompe à mercure elle-même. On ferme le robinet, on améliore le vide à l'aide de la pompe à mercure et, détachant le tube de communication de la (rompe à eau, on le remplace par le tube à dégagement
du gaz qu'on veut étudier. Eu ouvrant doucement le robinet, ce gaz remplit
tout l'appareil. On le raréfie à son tour, autant que possible, avec la
pompe à mercure. On introduit ensuite une autre quantité de gaz, puis
on recommence l'opération et cela plusieurs fois. Enlin, on détache le tube
à l'aide d'un Irait de chalumeau après avoir noté la pression.
Dans beaucoup de cas, le speclroscopislc étudie le tube de (ïeisslcr lorsqu'il est encore en relation avec la pompe, afin de connaitre les variations qui peuvent survenir dans le spectre au fur et à mesure que le
vide se perfectionne. Il peut en môme temps, d'après certains indices,
reconnaître la présence de diverses impuretés et par suite les faire
disparaitrc sans avoir à souder de nouveau le tube il la machine, 11
doit éviter de faire fonctionner pendant longtemps des tubes détachés,
car le métal des électrodes échauffé par la décharge ne manque iamais
a'ors de dégager des gaz; encore moins doit-il employer pour des recherches originales des tubes tout préparés achetés dans le commerce.
Lorsque
l'on a fermé définitivement le tube spectral quelques instants après y avoir
fait le vide au degré nécessaire, on n'a généralement pas à constater la
présence de la vapeur de mercure. La diffusion de celle-ci il travers un
tube long et étroit est assez lente pour qu'il soit inutile dans ce cas d'interposer un absorbant dit gaz métallique, soufre ou séiénium. L'impureté
la plus fréquente dans les tubes de Geissler (surtout les tubes à
hydrogène)
n'est d'ailleurs pas le mercure, elle est d'origine carbonée, et ne
disparait
tout à fait que si l'on chauffe fortement l'appareil en y faisant passer de
l'air ou de l'oxygène, et si l'on n'emploie
pas de robinets lubrifiés par de
la graisse, c'est-à-dire si l'on scelle à demeure le
producteur de gaz à la
machine, ou bien si l'on se sert d'une fermeture au mercure telle que celle
de 31. Cornu que l'on décrira à propos de
l'hydrogène.
Comme on l'a vu dans les lignes précédentes, l'opération
qui consiste
208
SPECTRES
DES MÉTALLOÏDES (ÉMISSION).
ù préparer un tube de Plûcker est longue et fastidieuse. On peut la
rendit1 bien moins fastidieuse, mais plus longue encore, en se servant
non plus ile la pompe, mais de la trompe à mercure. (l'est il M. I.allemand
qu'on doit les premiers instruments en ce genre; ils datent de 1 S57
en 18<»5,M. Spreugel les perfectionna par l'addition d'un purgeur, c'està-dire d'un tube vertical doublement recourbé, dans lequel le mercure
doit se mouvoir avant d'atteindre la trompe proprement dite. Par l'action
de ce purgeur, le mercure passe dans un espace vide, qu'on voit à la
partie supérieure de la figure, avant d'être employé; il se dépouille donc
des gaz qu'il pourrait contenir. Il y a intérêt à multiplier les tubes de
chute, car on ne peut les faire d'un diamètre supérieur à 1 millimètre.
Le mercure qui s'écoule par goulle dans ces tubes donne naissance ù une
série de pistons liquides mus par leur simple pesanteur et qui emprisonnent entre eux une faible portion de gaz. ta hauteur de chute doit
être modérée et les tubes doivent avoir environ '2 mètres. Il importe que
l'appareil agisse déjà sur une atmosphère raréfiée pour fonctionner régulièrement; de plus, il n'extrait que peu de gaz en un temps donné. Delà
la nécessité de commencer le vide avec la trompe à eau ou avec celle-ci
et ia pompe à mercure, disposition qui permet de gagner du temps.
Dans la pompe-trompe dont l'agencement est dû à M. Alvergniat, la
même cuvette mobile permet de faire manœuvrer l'un ou l'autre instrument lorsque la pompe a épuisé son action, on ferme le robinet qui lui
amenait le mercure et on ouvre celui qui correspond au purgeur. On relève en même temps la cuvette. Le mercure monte dans le purgeur, y
passe dans l'espace vide, redescend et remonte enfin dans les ajutages
au nombre de six, qui le projettent par gouttes dans les six tubes de chute.
L'appareil fonctionne alors pendant plusieurs heures et tout le mercure
du réservoir mobile se trouve au bout de ce temps dans la cuve. On abaisse
le réservoir et un tube de fer permet d'y faire rentrer le mercure. On le
reléve et l'aspiration continue de se faire; les gaz extraits peuvent être
recueillis sur la cuve.
On peut avec les pompes-trompes faire toute espèce de tubes de Geissler,
et pousser à volonté l'épuisement jusqu'au millionième d'atmosphère.
209
USAGE DE LA POMPE SPÉCIALE.
Dansce dernier cas, il faut
dessécher avec soin l'intérieur de l'appareil avec
de l'acide phosphorique
anhydre, et ahsorber les
vapeurs mercurielles par
du soufre, lequel agit à
froid avec la plus grande
efficacité comme l'a fait
voir M. Boussingaull mais
le soufre émet lui-même
des vapeurs à la température ordinaire; elles sont
retenues par du cuivre pulvérulent (Crookes).
lorsqu'on veut exclure
absolument tout robinet
graisséde l'appareil a faire
le vide, l'introduction du
gaz dans le tube ne peut
se faire qu'à l'aide d'un
tube étranglé que l'on fond
a la lampe après l'entrée
du gaz ou, plus commodément, à l'aide d'une ouverture fermée par le mercure. Dans ce dernier cas,
on recueille le gaz dans un
petit gazomètre soudé à la
machine par l'intermédiaire d'un tube coudé capillaire, après t'avoir préalablement rempli de merTBAIIÉ
DESPECTB.
-i~4l.4L¥~:L:g~;E'
ï's. 102.
-~L 4-~7.C"
7
Po:po à m^rcuic cp'-iialuincnl ili-|K»M;e
pour l'cliidc
des lubcs de plûckcr 'S-ilct,.
ii
210
SPECTRESHES MÉTALLOÏDES
(ÉMISSION).
cure uarlemoveu
d'un entonnoir adanlé
l
parle moyen(1*1111
Lorsque
adapté à sou ouverture latérale.
la deuxième cuvette mobile, à moitié pleine «le mercure, est en place sur
son support annulaire, on peut déboucher l'ouverture latérale et y intro-
duire le tube adducteur du gaz. On remplit ainsi
le gazomètre aux deux tiers, puis on bouche de
nouveau l'orifice de côté. Vienl-on à abaisser la
cuvette mobile, le niveau du mercure s'abaisse
aussi dans le tube de jonction doublement coudé
par suite de la dilatation du gaz, et.celui-ci s'introduit bientôt dans la chambre vide il travers le
mercure du tube vertical. C'est un dispositif
imité de celui de M. Cornu pour la préparation
«les tubes à hydrogène. Lorsqu'on veut préparer
un tube spectral, il est utile de i ici loyerau préalable la surface interne de l'appareil en y faisant
circuler de l'oxygène ou de l'air sec et chaud,
comme on l'a dit plus haut, avant de clore
l'extrémité effilée de l'appareil spectral. On met
alors du mercure dans la petite cuvette il robinet par où le gaz s'échappe en sortant du vase
ovoïde, puis on fait agir la pompe el on pousse
la raréfaction de l'air que renferme l'appareil 1
aussi loin qu'on le peut, tout en faisant agir la
décharge électrique. Lorsque celle-ci ne passe
plus que difficilement, on introduit dans le tube
–
U'iTi.
à oau
11g.
Tr.tm|M;
spectral, comme il a été dit, quelques bulles
«l'Ait rrgiiial.
gazeuses. On continue de faire agir l'électricité
1s_
_W
n m
1
et l'on renouvelle lVxhaustion puis on fait passer de nouveau un peu de
gaz dans l'appareil, et ainsi de suite. La même série d'opérations demande
à être répétée un bien plus grand nombre de fois si le tube spectral contient des électrodes métalliques.
Pour faire passer le courant d'air sec, et, quand on se sert de la trompe,
pour commencer le vide, on emploie généralement une trompe à eau. Xous
TIHESA GAINES
ETTIRES« ENBOIT
211
devons «lire quelques mois de ccl instrument qui est utilisé maintenant L
dans tous les laboratoires et qui en a presque entièrement, éliminé la
machine pneumatique. C'est un appareil fonclionnanl d'après le principe connu de l'ajutage divergent el dans lequel l'écoulement de l'eau
sous une forte pression (10 à l.'i mètres par exemple ou davantage)
provoque sur les parois de cet. ajutage une aspiration qui peut aller jusqu'à I atmosphère, moins la tension de la vapeur d'eau. Le dispositif
primitif est dû à M. Lasnc, qui l'a décrit dans plusieurs publications scientifiques en 1875'. M. Alvergnial, en construisant l'appareil en verre, l'a
rendu à la fois plus pratique el moins coûteux.
II se compose maintenant d'un lanceur A relié a ia canalisation, d'uu
iulic H par où se fait l'aspiration et qui est généralement ferme par un
robinet, enfin d'un ajutage de sortie C, dont la forme a pour but d'etnpéehcrl.t trompe de se désamorcer, ce qui arrivait quand le jet liquide se
détachait de la paroi conique.
78. La forme des tubes de IMficker indiquée d'abord par ce savant
en 1850* doit être modifiée selon le but qu'on se propose d'atteindre. Les
tubes à espace capillaire très étroit sont très lumineux, mais s'échauffent
beaucoup, Il n'est pas rare qu'on trouve dans le spectre qu'ils donnent les
raies des éléments du verre, sodium, calcium, etc. Ceux qui contiennent
des substances devant être chauffées sont naturellement fabriqués en verre
peu fusible et présentent leurs portions élargies horizontalement. Lorsqu'on veut, sans rétrécir par trop la partie étranglée du tube, obtenir
beaucoup de lumière, on examine alors celui-ci non plus par le côté, mais
par le bout. La méthode a été adoptée indépendamment par nous en 1872,
puis plus récemment par le docteur Monckhovcn et le professeur Piazzi
Smyih. Voici le dessin d'un de nos tubes el celui du tube à <jaînc%correspondant7', et enfin In represen talion d'un tube de Monckhoven.
Nous appelons tubes à gaines des tubes de IMficker dans l'intérieur
desquels il n'y a aucune électrode. Ils deviennent cependant suffisamment
1. Uullelin
îlela fior.Chim.t. Xl\. p. 2'JI [!87."j.
2. Poggendorfft Annalen, t. CIVII, p. iH7.
."». Ami. de Chimie cl île /».,
jij, |. XXXVIII,|>. 3*2, IS73, cl pi. I, liy. 2.
212
Sl'ElITRES
I»ES
1-
>IK
IM.I.OiDES
(ÉMISSION).
t
lumineux lorsqu'on les l'ait fonctionner en les éleclrisaul par iiilliicnec
à travers le verre1- Voici comment on s'y prend On recouvre les deux
chambres cylindriques avec de 1'élain en feuille ou une lame de clinquant quand ou doit avoir à chauffer l'appareil. On relie ces yaîne* avec les électrodes
d'une bobine de Ituhmkorff en activité et on
change ainsi périodiquement ie signe de leur
électricité; chaque changement est accompagné d'une nouvelle distribution électrique
dans le gaz conducteur de l'intérieur et d'une
recomposition des Unifies à travers la portion
capillaire qui s'illumine vivement. Si l'on se
se ri comme source électrique de la machine
de Iloltz, on mellra les gaines en communici
cation permanente avec les peignes et l'on
Fig. lit. – TuU- à «la Inmli".<•(lul<rj
pour qu'une série d'étincelles
gaines jmur IVtaincu >|K«'li"Mi.|ii.|iio s'arrangera
f eo bout » ÎSjlirl;
é(
éclatent entre eux. La charge des gaines
Cl
ainsi périodiquement
d'intensité,
changera
U
1
1
mais non désigne, et l'illumination sera moindre.
L'avantage des tubes à gaines est de mettre l'observateur à l'abri des
impuretés qui sont toujours apportées par les électrodes métalliques, surtout au cours d'un long fonctionnement. H faut éviter de les fermer sous nu angle
trop aigu, de peur que la tension électrique ne soit
assez forte à la pointe pour la perforer.
lue collectiun de tubes de I'iûckcr contenant les
i
principaux
gaz, alors même que ceux-ci ne seraient
TiiIk: île NuncFig. I0J.
pas d'une pureté parfaite, est toujours utile pour les
P<
MioTcn pour lciainrn *pixcomparaisons des raies principales; on les maintient
l(OK0|M<|iie « en Imul
d<
devant le spcclroscopc soit avec une pince de bois,
soit à l'aide du support spécial imaginé par M, Laurent et qui sert aussi
à fixer les tubes spectro-électriques de MM. Delachanal et Mermet. On ne
S.ilet.Complet
retulus,l.I.XX1I1,
f».bbO,187J.
HE L'HYDROGÈNE I»A\"S l.E.S TIRES
SPECTRE
DF. Pl.fr.KF.R.
213
doit pas les faire fonctionner trop longtemps de suite, de peur de les
altérer. Les altérations qu'on :i signalées bien souvent dans les tubes usés
sont ducs à la mise en libellé «le gaz occlus dans les électrodes, ou de
matières
des
diverses
réactions
tenue.
entre
dans
Irisalion
avec
qui
les
amener
la
gazeuse
C'est
ainsi
comme
79.
ligues
télé,
et
Les
dans
de
employés
de
tubes
à hydrogène
la partie
Ils
avec
peu
présentent
étranglée.
combinaison
fonclioiinemeiil
de
la
du
(leissler
à
moins
plus
d'éclat
une
Si l'on
belle
cl
azote
temps
.100
donnent
matube.
quelque
p.mlnul
une
ces
certains
ne s'illuminaient
fonctionné
caractéristiques
illais avec un
de
pendant
mineurs,
sur
Parmi
comliuiibililé
tubes
con-
et
lolale
presque
a
par l'élcc-
1876
long
avaient
excitateurs.
dès
électrodes,
non
enliu
particulière
d'un
la
les
que
lampes
lorsqu'ils
des
ou
substances
ci 1er la combinaison
boni
d'urane
verre
insisté
disparition
lière
verre
favorisées
toute
métaux
au
peut
réaclious
avons
il faut
au
différenles
fai;ou
nous
réactions
les
le lubc,
d'une
laquelle
gaz
adhérentes
plus
heures.
les quatre
net-
grande
que les
couleur
emploie
tubes
rosé
i "ijj.
Ififi.
.1.- l'I.ï.l.r
–
Sllppjrt
.1 I»!
iUiKH
polir
bclarlianal
cl Ntvmel.
l'étincelle
condensce ou sinrlricjnrcaut
condensée
l'on rïrlricil
rétrécit rotrsiduraltlc~menl
considérablement le
te tnhe
lubc calril.simplement üsi laau
capillaire, on voit les raies s'élargir comme si on opérait à une plus forte
pression. Dans tous ces cas, on élève la température du gaz. L'expérience du
père Sccchi a ce sujet est 1res démonstrative; elle consiste à faire souder
au bout l'un de l'autre des lu lies de plus en plus capillaires et a employer
ce tube complexe comme partie étranglée d'un tube de ficissler à hydrogène. On peut, en visant les différentes parties du tube pendant qu'il
fonctionne, observer à volonté les lignes fines ou les lignes élargies*.
Les tubes a hydrogène sont souvent employés pour produire une série de
1. Comptis
nmlusik l'Arml.I. LXXXII.
p. 223.
2. Comptesreit:!m île l'Acad., I. I.XX, p. 81. 1870.
211
SPECTHES
DKS MÉTALLOÏDES (ÉMISSION).
lumières monochroinaliqucs utilisables dans hi détermination des indices
de réfraction.
Les raies de l'hydrogène apparaissent dans la plupart des tubes de
Plûeker lorsque les gaz n'ont pas été sécliés avec la dernière rigueur. Les
tubes contenant seulement de la vapeur d'eau les fournissent aussi, tandis
que les raies de l'oxygène ne. sont perceptibles que si l'on emploie
comme source d'électricité la décharge condensée, Les raies de l'hydrogène
sont alors fortement dilatées. L'hydrogène est de tous les gaz celui qui
donne le plus facilement un spectre de ligues.
Dans In plupart des appareils on aperçoit aux environs de la raie D des
groupes de raies très Hues disposées irrégulièrement et qui sont souvent attribuées a l'hydrogène: elles sont vraisemblablement ducs à
Yacétylène, comme ou îe verra au paragraphe 8i. Quant aux autres
spectres attribués il l'hydrogène par Wïillner, ils sont aussi dus, d'après
Angslrôjti, à des impuretés. Le spectre n" I, en effet, n'est que celui du
soufre1.
D'après Crookes, la ligne verte (F) persiste le plus longtemps lorsqu'on
atteint les raréfactions extrêmes. Lorsque l'hydrogène n'existe dans un
mélange gazeux qu'à l'étal de traces, c'est au contraire la raie rouge (C)
qui se manifeste la première.
Il existe dans le spectre de l'hydrogène toute une série de raies ultraviolettes que certaines personnes peuvent apercevoir directement. En tout
cas on eu obtient facilement des photographies. Nous signalerons plus
tard les belles recherches de M. Cornu sur ce sujet important. Voici le dispositif adopté par ce savant pour la préparation des tubes à hydrogène
pur2. On met le tube de (îeissler (tube à gain»;) en communication avec
la machine il l'aide d'un long serpentin formé d'un tube de verre dont
le développement dépasse 2 à 3 mètres; la vapeur de mercure ne franchit
pas aisément un tel tube qui présente en outre l'avantage d'une certaine
flexibilité très commode pour la soudure des diverses pièces de l'appareil.
Ces serpentins ont été employés d'abord par M. Crookes, qui a aussi indi1. Ann.deChimie
et de/«<•, ji;, t. XXVI,
p. 255,
Journal de l'hysit/ue. [i]. 1. V, p. 100., 1880.
)')tf;)'A)tATX'X
lIESHilES Ap\'pIt~IGF:\E
(COHXr).
215
que le moyen mcnlinniié plus liiiul de retenir absolument les vapeurs de
mercure du coté de hi machine on inlcmilc sur ta route du gaz un tube
plein de morceaux de soufre (le soufre a été fondu dans le vide), puis, du
côté de l'appareil spectre, un lube à tournure de cuivre1. Comme il est
utile de pouvoir intercepter la communication entre le tube spectral et la
machine, on y parvient, sans employer de robinet, en intercalant sur le
trajet du gaz et après les chambres a soufre et à cuivre, un baromètre
dont la chambre a la forme d'un Y et dont la cuvette est mobile. On peut
par le jeu de celle-ci amener le mercure dans la branche double et par là
intercepter la communicalion gazeuse. Luc semblable
fermeture liquide permet
d'introduire des gaz dans
l'appareil sans employer de
robinet; à cel effet ou a disposé un autre baromètre
dont la large chambre communique avec le tube spectral. Il présente à son exI rémité inférieure un tube latéral doublement coudé
presque capillaircqui donne
accès au gaz à raréfier sou• 107. – Appareil il<>M. dmii pmir la pruJuclion et l'introduction
léve-l-on la cuvette mobile, l*ijr.
île I livilio.'imr dans les tubes spectrau!.
le mercure sort par le tube
1.t.1
la "o!'Oo"
latéral. 1.
baissc-l-on, au Iio_nl
contraire, le mercure rentre dans le baromètre
et après lui autant de bulles gazeuses qu'on le désire.
On obtient de l'hydrogène ne contenant comme impureté que la vapeur
d'eau, par l'électrolyse de l'acide phosphorique étendu contenu dans un
tube en U soudé au tube latéral. On fait d'abord passer dans l'appareil de
l'oxygène électrolytique, puis on éleclrise par influence ce gaz raréfié a
1 ou 2 mm. de pression en contact avec toute la surface intérieure du
1, loir PliHosophical
Transactions,
1881,pnrt.Il, 1)!.:1:1,
w1.
SPECTRES
216
DES MKTALLOÏhKS
(ÉMISSION!.
verre. Pour cela on colle aux deux bonis de l'appareil deux bandes d'élain
que l'on relie aux électrodes d'une bobine de Kuhmkorff. I.a capacité des
divers tubes s'emplit alors de lumière et fonctionne comme un tube à
gaine, en même temps l'effluve permet à l'oxygène d'attaquer les diverses
impuretés carbonées de la surface du verre, la teinte de l'étincelle blanchit, et bien toi on chasse te gaz impur. On introduit alors de l'hydrogène et l'on recommence; il y a encore attaque des matières carbonées
et formation de divers gaz qu'on élimine de même; on recommence l'opéra lion alternativement avec l'oxygène et l'hydrogène jusqu'à ce que le fond
sur lequel se détachent les raies de l'hydrogène apparaisse tout il fait
noir.
80. Les tubes (le (ieisslorâ chlore «oui dil'luiles à construire. Ils ne donnent pas d'autres résultats que les tubes excitateurs, mais ils permettent de
consulter qu'eu inodiliaut beaucoup la pression, certaines ligues paraissent
ou disparaissent. (Test le résultai le plus saillant du travail de Ciamician1.
Nous verrons tout. à l'heure des faits analogues observés dans le spectre
de l'oxygène par IMûrkcrel parSchusler.
I.C brome, étudié de la même fnron que le chlore, donne lieu à des
observations analogues.
1.'iode, introduit dans un tube à gaine à portion intermédiaire assez
large (diamètre = ,"j millimètres) et actionné par une faible bobine sans
condensateur, donne lorsqu'on ne le chauffe pas, c'est-à-dire à une pression très faible, un spectre composé de Tt maxima diffus dont le premier
correspond à la lumière rouge de l'iode chauffé, et présente des cannelures caractéristiques. Ces cannelures sont l'épreuve négative de celles du
spectre d'absorption, mais elles n'olTrcnl aucun rapport de position avec
les lignes du spectre que l'on obtient dans les tubes excitateurs. Ces dernières lignes apparaissent si Pou chauffe le tube à gaine et si la décharge
est « condensée »
Le fluor
Geissler;
ne
peut
le fluorure
1. Wiener Berichte.l.
donner
de
silicium
I.VXVIII. p. 87:
de
élémentaire
spectre
fournit
de magniliqucs
1878.
2. S.ilet,Comptes
rendinde /Mcfl-7.,
t. LXXIV,
p. 70,
dans
les
cannelures
tubes
de
bleues
SPECTRES
DE L'OXYGÈNE DANS LES TIBES
DE l'LCCKER.
217
ducs à ce composé lui-même; la décharge condensée avec interruption
permet, en outre, d'apercevoir les raies du silicium.
81. Les tubes à oxygène sont très peu lumineux et très résistants. La
lumière de la partie capillaire est jaunâtre, celle de la gaine du pôle
négatif légèrement bleuâtre. Ils ont été l'objet de beaucoup de travaux,
principalement de la part de Wûllner cl de Sehusler1. D'après les expériences de ce dernier savant, il existe deux spectres de ligues de l'oxygène, c'est-à-dire que, selon les circonstances, un certain système de
raies peut en remplacer complètement un autre. Il y a de plus un spectre
de bandes visibles au pôle négatif et un spectre continu
qui semble correspondre ù la plus basse température. Voici les conditions dans lesquelles ces divers spectres sont produits. Emploie-l-on un tube de Plûcker
avec partie capillaire étroite (riiamclrc =0,7 millimètre) fonctionnant
avec la décharge condensée avec interruption; on obtient les mêmes lignes
lîg. HH. – S|HTlrc«K«l'oxvj.'ac 'pile nfgtlir, cl «pw-tre.le lignes <lit roni|w«'->
que dans les tubes excitateurs (elles sont figurées à ln page 195). Ce sont
les lignes du t tpcclre c·li~rnc~rrlairc
ri lllttsou moins ctargies; la Irartïc capillaire de l'instrument est alors violacée. Mais se sert-on de la bobine seule
et exclut-on toute interruption, pourvu que la pression soit assez faible,
on voit paraître sur un fond parfaitement noir quatre lignes* dont aucune
1. Plfwlw,Poijgemhrfr*
1.CVII.p. 518.– Wullner,l>oggemlor,f$
Annalen,
I. «XXXV.
Annalen,
(.
I.
p. 515; CXXXYH,
p. 550; CXLIV.
p. 481 t. CXLVII,
p. 520(1879). Sehusler,Philotophical
Trans
iriioiis,I. CLXX,
p. 37(187W).
2. Piazzi Sinylh en ops'-raut avec des lulies vus i'n bout en a signait: quelques autres; de plus
trois des raies de Schusler a, Jet • el trois des raies nouvelles ont élii résolues avec une forte
dispersion en groupes de trois lieues, {hoteedinys oflhe Royal Soc, ofEdinbimjh). I. XXXII.part. III.
|». 4*5.
218
DESMÉTALLOÏDES
SI'ECTHKS
(ÉMISSION).
ne fait. partie du spectre précédent1, et dont voici les longueurs d'onde
a
Iil."i.li8l»
3 = .Vi.5r»5
v :-5T,4.gi|
1 "nilieux
(les raies).
~=i5'T;2'
C'est le spectre de lignes C composé » de l'oxygène; nom qui lui a été
imposé par Schusler d'après une hypothèse selon laquelle il serait dû à un
édifice atomique plus compliqué que celui qui donne le spectre c élémentaire ». L'introduction d'une bouteille de Leyde ne provoque pas de changement sensible, mais si dans ce dernier cas on produit une inlcrruption
dans le circuit, aussitôt les quatre lignes disparaissent cl sont remplacées
par celles du spectre « élémentaire ». Lorsque la porl ion étranglée n'est pas
capillaire, mais possède un diamètre de1 "> environ, l'addition de la bouteille <! l'emploi de l'interruption ne font pas disparaître totalement les
lignes du spectre « composé ». Celles-ci sont seulement grandement dilatées. Les mêmes lignes apparaissent avec les raies « élémentaires et le
spectre continu. lorsqu'on observe l'étincelle éclatant entre des fils métalliques quelconques dans le gaz oxygène, pourvu que la pression soit notablement moindre que la pression atmosphérique, elles sont très visibles à
If2 atmosphère; le spectre continu est alors confiné aux environs des
électrodes; si l'on pousse plus loin l'épuisement, les raies « élémentaires »
subissent le même sort et n'apparaissent plus qu'au voisinage des fils
métalliques, le milieu de l'étincelle donnant exclusivement les 4 lignes
du spectre « composé ». Le spectre continu de l'oxygène correspond à la
lueur jaune qui emplit le tube lorsque la bobine d'induction fonctionne
faiblement et sans condensateur. Celte lueur persiste pendant un temps
et peut-êtreseconfond
1. Lalimite
61568iiest voisineîle0*du spectreîlel'étincelledisruplive
avec,elle.La raie disrupliveest en effet1resdiffuse,ce qui tend à expliquerles différences
éclatantdansl'air fournil
desa position,LV-lincelie
notablesquiexistentdanslesdéterminations
une.bandediffusedontle maximum
est certainement
moinsréfraiifrible
queceluidela bandede
l'oxytrëne
pur. Ce dernier,à droitede la bande,coïncidesalisdouteavec.!a raie relativement
faiteavecle spectresolairp
étroitedestubesdeCeissîer.En toutcaset d'aprèsune comparaison
la valeurOx= OI7adoptéepar AnçslpunetTlialénparaitnotablement
tropforte.
SPECTRES
I)E L'OXÏGKXE
«ANS LES TUBES I»E l'LCCKEK.
219
très court après te passage de la décharge1. Quand on illumine par Ja
décharge ordinaire de la bobine un tube à oxygène en y faisant le vide progressivement, c'est le spectre (lui apparaît d'abord, l'étincelle présente la
forme d'un fuseau, et dans sa partie étranglée par le lube calrillaire elle
donne, outre ce spectre, les quatre lignes du spectre « compose ». L'action
de la pompe continuant, ces lignes gagnent en éclat, le spectre continu
disparaît peu à peu, et la lueur du pâle nèjalif qui s'est montrée d'abord
à la pointe de l'électrode, puis (lui a rempli toute la chambre négative,
commence à paraitre dans la moitié du tube capillaire. Le spectre continu
a alors disparu on ne peut observer que les quatre lignes et les bandes du
spectre du pôle négatif. C'est dans ces dernières conditions qu'on peut
provoquer très facilement l'apparition et la disparition du spectre de lignes
ordinaire par l'addition d'une bouteille de Leyde, cl l'introduction d'une
interruption dans le circuit.
Le spectre du pôle négatif, probablement dû i un groupement d'atomes
complexe, a été d'abord décrit par Wûllner; il se compose, du moins principalement, de quatre bandes qui ne paraissent pas cannelées avec un
spectroscope à un prisme et que .Schustcr a résolu en lignes larges. Voici
les positions des bandes (commencement et lin) d'après ce savant.
601,0 )
590,0 jJ
590.0 jl
584,0 ?I
505,0 i
555,5 I Y'
529,2 j a.
520,5 ( *•
Scliuster a donné les positions des îô iignes larges qui forment la
bande è, la plus visible est a 025,5; il a figuré aussi les 12 maxima
lumineux dont se compose la bande 7, le bord gauche du plus brillant,
qui
se présente comme une cannelure, tombe à 558,6.
Nous
verrons,
vue d'expliquer
à propos
comment
de l'azote,
des expériences
faites par
ces spectres
de pôle négatif
prennent
Scliuster
en
naissance.
I. E. Becquerel, La lumière, t. I, p. 191. Ce savant rapproche cette lueur de
l'oxygène éleetrisé
de celle qu'on distingue au delà du dard du chalumeau
oxhydrique lorsque le gaz oxygène domine
dans la flamme. Nous verrons, en traitant de la Phosphorescence,
que l'on a attribué la lueur persistante de l'oxygène électrisé, et sans doute aussi le spectre continu, n des
impuretés du raz.
220
SPECTRES
DESMKT.WAOfOES
(ÉMISSION).
82. La méthode des tubes de Geissler donne en
ce qui concerne le soufre des résultats extrêmement nets ou peut obtenir, selon les cas, un spectre
de lignes ou un spectre de bandes; les premières
observations et les premières mesures furent faites
par IMûrkcr et Ilittorf, dont le mémoire1 est accompagné île très belles planches; la ligure 109 est la
reproduction de l'une d'elles. Nous avons confirmé
1 1=
L
Je
«S
g
I
.1
"S
s
'g.
)
1
|!
I.•;«.|70. – Tubre à gainre à ;oufre {Salrl}.
les conclusions i!e ce.>savants en employant les tubes
à gaines, lesquels présentent des garanties spéciales
et se prêtent très bien à l'observation, car les gaines
servent alors à chauffer le tube régulièrement
(lig. 170). Le soufre d'ailleurs était introduit dans
l'appareil à l'état de vapeur, puis, lorsqu'il s'en
1. Philoviphical
t, CLV,
Transactions,
p. 15,18G3,
était
l'on
ht' SOIFItE
une
grande
condensé
scellait
la pompe
assez
le tube
seulement
le vide
distillation;
de
Sl'ECTRES
avait
été
HAXS LES TlliES
quand
fait
un
quantité,
plus
et maintenu
HK l'I.CCKKM.
le volatilisai
t de nouveau,
de la moitié
pendant
în
eu
était
sorti
et
par
il l'aide
l'opération
à mercure1.
On a de plus répété les expériences avec un simple tube excitateur, et
les résultats ont été les mêmes.
Si l'on chauffe le soufre d'une façon modérée, de façon à élever fort peu
la pression dans l'appareil, et si l'on se sert de la bobine seule, on voit
paraître une lumière bleu tendre dont le spectre, véritable type des spectres
de bandes (« spectres primaires » de Plûckcr), se compose de hrillanlcs
rïjf.
171. – tyerlrv |n muuc«lu mmiIii? ri r. imiuIkhi <i » ltiii:le>
en
ri
cannelures, généralement doubles, paraissant régulièrement dégradées dit
côté du rouge, mais dans lesquelles un« forte dispersion |»erinel de voir
une foule de ligues élémentaires séparées par des intervalles obscurs. Crilaines bandes marquées dans notre dessin comme faibles, sont au contraire fort brillantes lorsqu'on emploie un puissant appare il d'induction
ce sont les bandes auxquelles nous attribuons les n"s H, 18, 22 cl 20.
Voici les longueurs d'onde des bords droits de chacune des bandes
ou cannelures. (Salct.)
faible
–
638
052–
milieu appareiil.
1
–
–
«26,5
–
–
GI0.5
610
cannelure de gauche, j
–
–
603.6
596.7 cannelure île droile.
590
cannelure
de gauche.
'i.
:i.
l.
5
6.
?.
8.
9.
5S3,8 canncluiv de
–
577,9
571.2
–
505,n
–
55!), i
552,9 Imnl île ilmilc.
For!!1 547 cannelure
–
–
511,6
«le
gauche.
–
–
–
gauche.
–
l.Salel, Ann. de Chimie et de Phys., [Ij. l. XXVIII,p, 37 cl Comptesren lus, 1. LXXIX.'p. ISÔI. l»7i.
2. Traversée par D solaire.
SL'KCrRES
<><}>>
lit
10.
f. •
535.
h
i
1
bord
DES
MKT.VLLOÏDKS
1 .1,1.1),*
de
droite.
M. faible 531
cannelure de jfaurbe.
–
–
forte 524.8
12.
–
17>
5 19.2 boni de droile.
14.
514,4 cannelure île jjîilirlif.
15.. assez forte 508.ÎI cannelure «le ir.
505.7 bord de droite.
10.. finie
–
-4D9 cannelure île jr.
17..
4H5.0 cannelure de dr.
18.. faible
19.. assez forte 189,5 maximum«li1 }j.
20.. fort»1
4$ 4.2 cannelure do p.
21.. assez forte 178.7 cannelure do dr.
22.. faillie
474,0 cannelure
de g.
O"t
(ÉMISSION).
•!«:«-*
fut* In À*7A M 11
25.. assez
forle 470,0 maximum de g.
21..
folle
405,1 cannelure
de dr.
25.. assez l'oile 400,7 cannelure de g.
20.. liés faible 450,2 bord de droile.
27.. assez furie 4.V2.I «•aiiiieluiv
de dr.
maxim.dii milieu.
418
28.. foil»;
29.. assez forte 44."»,5 bord droif.
31
405,5 cannelure, de dr.
32..
430
–
–
417,5 bord dr. npproxiin.
ili.5
–
–
iO5
La disposition de ces bandes offre une parliculariU'* signalée d'abord
par M. Tlialôn dans les spectres d'absorption de la vapeur d'iode.
Comme on le voit dans la ligure 171, les cannelures ne sont pas équidislanles; les iiiaxiina lumineux sont simples, doubles ou triples dans
chaque bande, et d'une intensité très inégale; cependant il existe une
loi très nette qui préside au groupement des maxima. On peut, en effet,
les distribuer dans plusieurs séries, dans chacune desquelles les distances
entre les maxima sont presque égales et augmentent seulement régulièrement lorsqu'on se rapproche du violet. Ces séries sont indiquées dans les
figures par des accolades. Les maxima extrêmes de chaque série sont les
moins marqués; ceux du centre le sont davantage. Dans le cas actuel, les
premières bandes de chaque série nouvelle viennent s'ajouter à droite des
dernières de la série précédente.
On peut, à l'exemple de Thaléu, représenter la disposition de ces bandes
d'une façon très simple. Par l'axe des abscisses on prend des longueurs
I, H, 5, etc., et l'on élève aux points ainsi déterminés des ordonnées
correspondant aux bandes
'2, 3, sur lesquelles on marque des longueurs
proportionnelles aux longueurs d'onde des divers maxima de chaque
bande. Cela fait, on joint par une courbe les points représentatifs des
maxima qui correspondent à une même série. Ces diverses courbes sont
presque droites, mais légèrement concaves, et leur ensemble figure une
courbe concave. On verra, à propos du spectre d'absorption de l'iode, des
SrECTRKS l)t: SKl.KNH'M DANS LES TUBES DE l'iOCKKH.
223
courbes obtenues scmblahlcmcnl cl présenta ni des particularités analogues.
Lorsqu'on illumine le tube ù soufre avec la machine de Holtz ou la
bouteille de Leyde avec interruption, surtout si la température est assez
élevée pour que la pression de In vapeur de soufre soit sensible, on voit
l'étincelle devenir grêle cl ne pas emplir toujours la portion capillaire du
tube; elle est d'un bleu veni AIre et donne le spectre de lignes dont nous
avons parlé à propos des tubes excitateurs. Les lignes s'élargissent quand
la pression croit encore.
On peut, ù l'aide de tubes à gaines en verre dur, observer facilement
l'un ou l'autre des spectres du sélénium, spectre de lignes identique avec
celui que nous avons déjà décrit et spectre de bandes semblable à celuii
qu'on obtient par combustion.
Le premier se produit quand on se sert de la machine de Holtz ou de la
le second quand on emploie la
décharge condensée avec interruption
bobine seule. On upcryoil, surtout dans la partie jaune, de Unes cannelures dégradées vers la gauche, ilonl l'ensemble forme les bandes diffuses
dont nous mentionnerons ici les milieux apparents; elles sont environ deux
fois plus espacées que celles du soufre; nous donnons en regard cciies du
l'ig. IÎ2. –
SjKirlro primaire clcclrii|iie
du sélénium.
spectre de combustion qu'on obtient en brûlant Se sélénium dans la flamme
du gaz ou de l'hydrogène. Ce dernier spectre est extrêmement diffus et
presque continu (Saicl). La couleur de la llamine et du tube est bleue.
Kliiiriiili-.
587
575
562
549
537
527
Combustion.
–
à 16,5
505
495
485
Indistinctes
jusqu'à 4M.
–
1
1
1
56-2
5W
57.8
5:27
516, 5
505
4»5
485
475 très vague
407
–
461
–
Indistinctes jusqu'à il".
SPECTRES
2*21
DES MÉTALLOÏDES
(EMISSION).l,
Le tellure, malgré son peu de volatilité, se prête assez bien à l'examen
dans lcs tubes à gaines. En opérant dans un appareil en verre très peu
fusible, nous avons pu obtenir au rouge un spectre dont les bandes sont
moins espacées que celles du sélénium; elles sont aussi dégradées vers la
).j:.)~.
–ff!r''j'n't'<t')t''t!'tt~
gauche. Voici les milieux approebés des bandes les moins réfrangibles –
ce sont celles du noyau «lela flamme d'hydrogène chargée de lellure – cl
les bords droits des cannelures plus caractérisées du vert et du bleu.
024
mi;)
milieu
•<
«
005
595
(Virle,
5X5"
forlr.
575
assez
vague
vague
forte
505
milieu
551»
m. lieu
517
environ
r.r.t.x
bord ilruil
557,8
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h
m
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519
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4C5
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458,8 assezforte
assez
452,8
419.8
4W.7
44â,7
438,9
455,7
7
foi
le
i»
a
»
»
450,5
elc, elc.
85. L'azote ou même l'air atmosphérique donne très facilement dans
les tubes de Gcisslcr une vive lumière d'un rose doré et un magnifique
Il
SI'ECTRKI>KLAZOTEDA.V'S
LESTUBESMi PLOCKlilt
'J'j:.
spectre cannelé sur lequel bien des travaux ont été faits. (le spectre a
d'abord été observé par IMûckcr en IK.'iS et par Van der \Yilligcn un peu
plus tard. Plueker et Mil turf on ont donné un beau dessin, Lecoq de Hoisbaudran l'a aussi reproduit te) qu'on l'observe en rapprochant beaucoup
les électrodes; il n'est pas besoin alors d'opérer à de faibles pressions.
AngslrAm et Tlialéu, dans leurs recherches sur le spectre des mélal-
Vig. 171.
S|KH-ln'primaire de i'anilc.
loïdes, l'oiii décrii et mesuré avec une exiréme ils
l'ont attribué
à un composé oxygéné de l'azote. Celle opinion .semble aujourd'hui â peu
près abandon née; elle avait reçu un appui considérable d'une expérience
de Schusler, dont l'interprétation donnée plus lard a absolument changé
la signification l'azote chauffé au contact du sodium cessait, selon ce
savant, de donner le spectre cannelé mais c'est le contraire qui est exact,
et les observations de .Schusler doivent, comme on le verra tout à l'heure,
s'expliquer d'une autre façon1. Les tubes qui se prêtent à l'examen longitudinal et où la pression n'est pas trop faible fournissent ce spectre de la
façon la plus magnifique. Maison peut le produire aussi avec les tubes
capillaires ordinaires ou môme avec les tubes excitateurs, pourvu que la
pression y soit suffisamment réduite. On y distingue très facilement, avec
2 ou 3 prismes, les lignes étroites dont se composent les cannelures;
celies-ci prennent alors l'aspect d'un ombré produit par la gravure en taillei. Ikiw,ilonalsbericlile
lierBertinerAcadémie,
(V-vricr
1859. l'iûclcer,Poijijeiulorfft
Annulât,
I. f.V,p. 76; I. CVH,p.
519. Van«1erWillingni,
Ibid.,I. CVI,
Philo
|i. filH. l'Iikkôrci HUlorf.
I. CLV,
Transaction*.
cl Th.ilôn,.VoraAdaIleg,Soc.Se.Vps.[5\ I. IX.
sophical
p. 1. Àngslrûiii
–
1875. Wûlliicr,PoggemlorffAnnalcn,
I. CXXXV,
p.524;I. CXXXVII,
p. 356; l.aLVII.'p.525:
I. CXLIX,
103.
Vogrf,ibid.,I. CXLVI,
p.
p. 569. LeroqîleBoisliaudiMii,
Spectre*lumineux,
–
Ihe
p. 30,texte. Srlnislcr,Proceeding*
t.
of RoyalSociety, XX,;».482, S872.– Salel,Ami.
de chimieet deplnj$.[4],1. XXV1H,
p. 52, cl Comptes
rendusde t'Arad.,t. I.XXXII,
p. 223cl 274
–
Mêm.de l':Irad.deSainl-Pétcrsbourg,
(1876). llasselbcrg,
VII's<;ric,l. XXXII,
h»J5, 1884.–
l'iazziSmvlh,Tranmcliom
vol.XXXII,
of IheWni/Soc.ofEtlinbimjh,
pari. III,p. 4IG.
TRJITÉ
PB SI>CCTR.
|
•J-J(i
SPECÏUES
DES MÊTAI.I.OÏKES
(ÉMISSION).
douce. Voici les longueurs d'onde données par AugstWim et Tlialén, et
d'autre part par Ilasselberg. pour les lignes qui forment le bord gauche de
chaque cannelure, et pur certaines autres ligues moins importantes. Dans
la rcprésenlation
du specire, les numéros et les lettres grecques sont
ceux de notre mémoire. Dans nos anciennes' déterminations do longueurs
d'onde pour les bandes de 7 à I.'», nous devons signaler des erreurs systématiques qu'il n'est plus besoin de corriger, puisque nous donnons
des nombres plus exacts et tout à fait concordants.
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“
ÂXGSTHÔM
ET TIIAI.ÉN
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530,584
527,597
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521,271
518,551
518,,1
515,454
512,615
509,866
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SI'KCTISK l'ItIMAIItK
2-27
I!T TIIAI.KN
ÂXlJSTKÛMKT THAI.KN IIASSKMIKItli ÂMiSTlUÏM
-i iiii. iti'i ihm.mu:
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T.
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9.
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i.
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1res
bandes
qui
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droite,
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donnons
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472,1"1
la planche
considérable.
vive
451,580
I r.'f
414,40
409,80 iripln
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599,778
7.99,778
vive
cl
peu
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réfrnngiblc
de
très
moins
1
l'autre
étroite,
vive,
el
un
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série
vers
dégradée
enJin
se
lu
d'une
troi-
chacune
des
encore.
17*» cl
l'aspect
d'une
bande
llassclbcrg,
dont
l'échelle
170)
«le M.
Avec
forte
K. 4J7.I0 forlcliipho.
4-2O,"iO
forlft
pas
plus
lr.
454,00
à In série
seconde
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0.
n.
v.
|
bande
et moins
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400,00Iripli404,90 triple
4iï4,8fl5
457,40 liipli457,554
418,945
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455,692
retrouve
première
puis
sième
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qu'on
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?.
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une
dispersion
encore
plus
de
est,
grande,
comme
on
M. Piazzi
en lignes
délicates
les ombrés
Simili
a résolu
représentés
dans nos dessins.
On sera
de la disposition
de trois
des raies
les
Trappe
par groupes
plus
faibles
de la bande
c'esl
un caractère
dans
réfrnngiblep
qui se retrouve
toutes
les bandes
de la série
surtout
dans la partie
réfrangiblc,
ultra-violette,
avec soin par M. Dcslandrcs
à l'aide
de la photographie1.
qui a été étudiée
Ce savant
a fait voir que la série
de ces triplels
peut
être
prolongée
régulièrement
vers
la partie!
la moins
réfrangihlc
de
I. Compte* rendu* de r Acml., t. Cl. p. 1250, ni CIII. p. 575.
la bande;
c'est
renchevè-
m
SPECTRES
DES MÉTALLOÏDES
(ÊMISSSION).
(renient de ces Iriplels qui donne à la répartition
d'irrégularité
qu'on y remarque lotit d'ahonl.
La
différence
d'aspect
lUn.l.-n' II
des
deux
systèmes
de
des lignes
bandes
de
l'azote
l'apparence
est
telle
Ibmlrn* II
>l''tliamlr*
Fis. !>. – .\|i|Knvnr«
<lcVuiAe*\<xune(orli*
|hii rtfr.titgil>l<is
•li'itorsion
IU««-!lK>rg/.
qu'on a alliiliué souvent l'origine de chacun d'eux à un corps différent.
D'après Plûckcr et Ililtorf, on peul à volonté faire paraître l'un ou i'autre
Banjo
f
de.»1uiikI.rôfainfriblcs
«lel'siotcavecun«très fortedispersion
Fis lîfi. – Apparrnrc
(Kasscîberg).
de ces systèmes les tubes larges donnent ies bandes rouges et jaunes
seules, les tubes étroits, surtout lorsqu'on emploie la bouteille de Leyde
(mais sans interruption dans le circuit),
donnent surtout des bandes
Sl'ECTItE
l'ItlMAlKE
Il
E L'AZOTE.
ïi'S
réfrangibles mais il faut ajouter qu'elles donnent aussi les autres. II n'y
a donc pas à proprement parler deux spectres; l'influence d'une élévation
de température étant caractérisée, d'une façon absolument générale, parle
développement des portions les plus réfrangiblcs (les spectres.
En dépouillant l'azole de toute trace d'oxygène libre à l'ai'lc du sodium
M. Deslandresa remarqué un renforcement notable de la série réfrangible.
Comme dans ce mode opératoire il v a vraisemblablement production d'bydrogène par la réaction de l'humidité du gaz sur le sodium, M. Deslandrcs
a émis l'hypothèse que les bandes réfrangihlcs seraient dues à un composé
hydrogéné de l'azote. Mais l'ammoniaque fournit, comme nous allons voir,
un spectre très différent, et il n'est pas impossible que les différences
de conductibilité du gaz suffisent pour expliquer les apparences observées.
Lorsque le tube devient très résistant, par exemple, iï une très faible
pression, ou quand la*portion étranglée est très étroite, ou lorsqu'on
emploie la décharge interrompue, toutes causes qui produisent une élévation de température encore plus grande, on voit parai lie les lignes (le
l'étincelle disruplive signalées au paragraphe .*»2.Voici à ce sujet les observations faites par William Grookes, au cours d'une étude de la viscosité
de l'azote, sur le spectre de ce métalloïde à des pressions extrêmement
faibles. Un tube de Plûcker de dimension moyenne était mis en communication avec l'appareil d'épuisement. A la pression de .*w millimètres,
le spectre commença à paraître, surtout développé dans le rouge et Ic
jaune; les bandes bleues devinrent bien visibles à une pression moindre,
et à l*™ 4 le spectre était dans toute sa magnificence. L'épuisement continuant, on vit bientôt paraitre quelques iignes: à 812 millionièmes d'atmosphère ou 812 M, les deux spectres pouvaient avoir à peu près le même
éclat1; à 450 M, les lignes seules persistèrent; à 188 M, les lignes des
extrémités du spectre (à gauche de 610 et à droite de 400) disparurent.
En poussant la raréfaction jusqu'à 5 M, on observa la disparition de presque
toutes les lignes, sauf de quelques lignes vertes et bleues parmi lesquelles
I. lM=0iiiillini.0007C.
•( 1uiilliiii.= I315,8M.
•17,»
SI'ECTKES
DES MÉTALLOÏDES (ÉMISSION)..
\]
I [•/iiilmii mi Ides
«1 itoI
iionno«1
ihi
al<
cm mi
II
ont\t\ n nni'oii seulement
traces
de a raies
au milieu
%'#/>• à •'2 M,
du spectre
Azj3,;
n[>cri;iil
continu fourni par la phosphorescence verte du tube1.
Si, au lieu de diminuer la pression, on la fait croître, on observe un
phénomène particulier, signalé d'abord par Wùllner et Bctlcudorf*. Les
raies qui ont remplacé les cannelures restent linéaires, mais se détachent
de moins en moins sur un fond qui devient de plus eu plus lumineux.
L'éclat de celui-ci peut être comparé à cclui que donnerait un corps solide
à rincaudesccncc.
Aussi nous verrons au chapitre que Cazin a supposé
que ce spectre continu est dû aux particules arrachées des électrodes. En
tout cas c'est un phénomène très distinct de celui de l'élargissement des
raies présenté par l'hydrogène.
Lorsqu'un fait éclater l'étincelle de la bobine dans l'air atmosphérique,
on voit, généralement
Vélvclrade nèijalke s'entourer d'une gaine bleu
violacé celle coloration bleue spéciale parait aussi dans les tubes de
ficisslcr à azote autour de la même électrode, elle fournil un spectre signalé
par Van der VVilligen et étudié par Augstrûm cl Thalén. Il est caractérisé
Fiji. I"
– Suâc f|i<slre du |»>!cnrjSalif.
par des bandes cannelées dégradées vers la droite. Ces bandes se superposent A quelques-unes de celles du spectre que nous venons de décrire
et que l'on aperçoit souvent encore, bien au'elles soient
généralement
grandement affaiblies. Il y a là certainement deux systèmes spectraux très
différents. Lorsque la pression est faible, la gaine bleue remplit toute la
chambre négative du lui»; de Pliickcr et les nouvelles bandes
apparaissent
dans le tube capillaire; avec un vide plus parfait encore on les retrouve
dans les deux chambres. L'aspect des bandes
négatives diffère à la fois de
I. l'hiloxnpliiralTransacliwis.
pari.If, 1X81,p. 414.
-
l'ogijemlorfpt
Annulai. i:||.
p.
AZOTK. SI'KCTRK
IH l'Ol.K NKUATIK.
231
celui des bandes rouges el des bandes bleues du spectre ordinaire. Cliaque
bande se divise en plusieurs cannelures dans lesquelles les lignes élémentaires apparaissent comme 1res régulièrement espacées, leur intervalle
croissant régulièrement avec la rél'rangibililé. M. lleslandres, qui a étudié
ce beau spectre dans sa portion ultra-violette, a même donné la loi de
répartition de ces lignes (voir chapitre X).
Voici les longueurs d'onde de quelques-unes des bandes de la lumière
négative d'après ÀtigslrAm, Thalén et Hasselberg (bords gauches).
i
\>T.STItÔM
IIASSKI.IIEHG
SSGSTItÔM
IIASSEI
IIKRG ÂNGSTLÔM
IIASSELBERG
il~
01
&35.7.*i
4. l
.1.515,00
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1
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417,50
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hl
427.805
425,029
419,874
SI
110,055
yIG,û~ï
6,
Ces bandes ne sont sans doute pas !es seules, car le dessin d'Àngslrôm
porte la mention « 11 y a en outre une multitude de maxima de lumière,
quoique très faibles, entre C et le jaune verdàlrc dont les situations dans
le spectre ont été indiquées par Âng.slrômsur la planche. » (Thalén.)
H. l/origine des spectres de bandes de l'azote, spectres en tout semblables à ceux des gaz composés, a vivement préoccupé les physiciens qui
se représentent les gaz simples comme constitués par des points matériels
isolés, par des atomes libres. IMûckcr el Ililtorf, en introduisant dans la
science la notion des spectres multiples, attribuèrent tout de suite ceux-ci
à des éUits allotropiques différents des éléments, états pouvant ne pas subsister en dehors des conditions où ils auraient pris naissance. Lnc telle
explication était trop facile à donner pour être acceptée des l'abord, et il
fallait, semblait-il, soumettre en premier lieu au contrôle de l'expérience
l'hypothèse contraire selon laquelle les spectres multiples, surtout ceux
de bandes, seraient dus à des impuretés de la nature des corps composés.
252
Sl'ECTIiES
DES
MÉTALLOÏDES
(ÉMISSION).
En ce qui concerne l'azote, gaz diflicile a préparer à l'état de pureté et
s'iiiiissaiiL sons l'influence de l'étincelle à l'hydrogène et a l'oxygène, les
partisans de la deuxième hypothèse, Ângstrûm et Thalcn, avaient beau
jeu; aussi négligèrent-ils un peu les expériences. Ils enfermèrent une
solution de sulfate ferreux dans un
tu lie de l'Iûcker à air et, d'après ta
du brunissesimple constatation
ment de la solution, n'hésitèrent
pas à attribuer à un composé oxydé
de l'azote, au bioryde, les bandes
qu'on obtient avec Vazotc préparé
avec le plus grand soin. Ne pouvant
répondre absolument de la pureté
«li»ce dernier gaz, nous avons essayé
F»S I7H. – A|>|urril
ihm Yamlf
|»»nr rli.mfr. r |p -iiiiin
cl In
«uiiin-llrr à l'influi-nrc
<l>< IYWiiic ••Icctriiiuc.
Sato.J
d'employer dans les tubes de l'Iûcker de l'ammoniaque ou de
– l'air
rigoureusement secs. En excluant ainsi soit l'oxygène, soit l'hydrogène,
nous avons toujours aperçu les bandes avec le même éclat. M. A. Schuster
eut alors l'idée «le chauffer du sodium dans un tube de Piûcker rempii
d'azote et crut un moment avoir réussi à faire disparaître les cannelures
tout en conservant les lignes du spectre de l'azote cette expérience
répétée
sous bien des formes nous a mené à cette conclusion intéressante
que nom
Finflmnce de l'effluve élcclriqtw,, l'azote se porte avec la plus grande facilité
sur le sodium il se fait le vide dans l'appareil, et celui-ci ne
peut dès
lors donner les bandes du gaz; de fait il ne s'illumine
plus à froid et
donne i1chaud les raies, non de l'azote, mais du sodium. Si l'on n'électrise
pas l'azote pendant qu'on volatilise le sodium, on na provoque, comme
on l'a dit plus haut, aucun changement dans le spectre.
L'expérience peut
se faire dans un tuhe en verre dur contenant vers l'une de ses extrémités
2 électrodes en et
un manomètre. Un volatilise du sodium dans
l'appareil autant de fois qu'on veut, et tant que le métal n'a pas atteint les
portions environnées de ta lueur électrique, il n'y a pas d'absorption. Les
globules brillants qui se déposent sur ces portions sont au contraire vivc-
OHHIINËII K S SI'KCTKKS
I»KI/AZOTK.
235
ment iittaqués pendant le passage du courant; ils deviennent bruns et le
inanomèlre accuse une absorption qui peut aller jusqu'au vide, capable
d'interdire le passage de la déebarge. Quand ou casse Ic tube et qu'on
traite le sodium altéré par l'eau, il dégage de l'ammoniaque. Il était donc
passé à l'état d'azolurc. Ces expériences, qui nous paraissent concluantes,
ont été répétées en 1870 par A. Cazin, qui a préparé l'azote avec le bioxydr
d'azote, avec l'ammoniaque et avec le cyanogène. Il a obtenu «les résultats
identiques.
Il est vraisemblable, comme le pensait Schuslcr, qu'à la température nécessaire pour volatiliser le sodium, celui-ci s'emparerait de l'oxygène de
n'importe quel coin|>osé oxygéné de l'azote. On peut donc conclure de la
première partie de notre expérience que l'azote pur est réellement capable
de donner le spectre de bandes ordinaire et aussi le spectre du pôle négatif.
Comme il fournit en outre un spectre de lignes, on se trouve dans un certain embarras pour expliquer cette multiplicité de spectres, même par les
considérations d'allotropie, car il faut admettre alors trois azotes allotropiques. D'après une théorie que nous avons soutenue et que l'on discutera au chapitre X, l'existence des spectres de bandes des gaz simples
est liée à la complication de leurs molécules, lesquelles, en ce qui concerne
l'azote par exemple, se composeraient de deux atomes, comme l'ad mettent
les chimistes. Mais l'azote qui fournit le spectre négatif doit, scion ces
mêmes idées, être constitué par d'autres molécules contenant aussi plusieurs atomes, plus de deux conséqiiemmenl. Existe-l-il donc un azote
allotropique plus condensé que le gaz que nous connaissons et en même
temps plus actif, lequel pourrai) prendre naissance par le l'ail de l'élecliîsalion? Un certain nombre de faits tendent à le faire croire.
H est certain que l'azote élcclrisé est d'une activité très grande et tout à
fait inattendue. On sait depuis longtemps que, sous l'influence de Félin–
celle disruptive, ce gaz s'unit à l'hydrogène el à l'oxygène pour donner de
l'ammoniaque et du peroxyde d'azole mais en dehors «le ces combinaisons
qui ont lieu à une température élevée, et avec le gazqui produit le spectre
I. Aêtocialioii
rendusîlela sessionde Nantes,*Jôiiuûl1875.
française,
Cuiii|»tt'>
-loi
SI'ECTHKS
ItKS MKTALLOI
HKS(ÉMISSION).
de lignes, on a pu signaler de nombreuses réactions effectuées à basse
température par l'azote soumis à l'influence de l'effluve ou même de l'élecIrisalion statique. Dans ces conditions l'azote s'unit, d'après >i. Berlhelof,
Le
aux matières organiques les plus diverses el les plus indifférentes*.
premier l'ail de cet ordre qui ail été observé est l'attaque du sodium dans
l'expérience citée (tins haut. Commecet le attaque n'a lieu que lorsque le
sodium est plongé dans l'effluve lumineux, on peut en conclure que la
modification allotropique supposée ne persiste pas en dehors de l'éleclrisation, du moins dans les conditions de notre expérience. On arrive à la
même conclusion si l'on remarque qu'en inlerverlissant le sens du courant électrique on voit la lueur bleue, laquelle serait produite par l'azote
sur
allotropique, quitter une électrode pour se porter instantanément
l'autre. Cependant il existe des expériences de Schusler, d'après lesquelles
ce dernier phénomène serait remplacé, dans certaines conditions, par un
nuire tout différent. Ce savant opérait à la pression pour laquelle les bandes
négatives se mollirent dans toute une chambre d'un tube de Plûckcr,
mais dans cette chambre seulement, el il '-onslalait qu'en inlerverlissant
le courant, les mêmes bandes ne disparaissaient de celle chambre devenue
connue si la mapositive qu'au bout d'un temps parfaitenu-nl appréciable
tière particulière qui prend naissance à l'électrode négalive pouvait persister en présence de l'élcclrisalion contraire. 11y avait là, abstraction faite
de toute hypothèse, comme un accroissement lent île la lueur positive,
accroissement déjà observé par II il tort' et Schusler1 et semblable à celui
que produit une diminution de pression. Ces expériences méritent certainement d'être reprises, car sous leur forme actuelle elles paraissent comporter plusieurs explications. Parmi celles-ci, celle qui fait intervenir la
formation possible d'un azole condensé, serait en harmonie avec les faits
suivants, découverts récemment par MM.J. Thomson et Threlfall el qui
semblent prouver qu'il existe une modification allotropique de l'azote pou1. Annalesdechimieri (lephysique\l>],1.XII,p. i.îl cl S-sii(IS77),
2. Philotophicitl Transaction*. I. C.
p. 37 (1879).
T». l'rocmlimjt of the Royal Society, 1. XXXVII. p. "».i (I8SI).
4. ld.. I. XL. p. -j*-)9))88C).
SI'ECTIIES
vaut
forte
en dehors
persister
que le gaz ordinaire.
HE LAMMOMAijrK,
I>U NIOSI'IIOKK.
de
et
l'élcclrisnlion
possédant
'255
5
une
densité
plus
Ces deux derniers savants, en opérant sur «le l'azote ne contenant pas
•1/800 d'oxygène el séché au point de ne pas donner les raies de l'hydrogène, ont constaté que sous l'inlhicnce de la décharge directe fie la
bobine, décharge ayant passé il travers une corde mouillée, il se fait à
la longue' une diminution permanente de volume qui est de 8 à 12 pour 100
si la pression est de 8 millimètres, et de 42à 5 pour 100 seulement si la
pression est deux fois plus forte. Cette diminution de volume atteint les
mêmes proportions, que les électrodes soient en platine ou en aluminium,
que le tube soit gros ou petit el les surfaces tin verre grandes ou faibles.
Elle ne se produit pis sous l'inlluenee de fortes décharges condensées et
disparaît si ou inainlieu! le tube à 100" pendant quelques heures. Caziu
avait déjà constaté, en faisant éclater l'étincelle dans lu houle d'un thermomètre différentiel à azote dont l'index élail formé par de l'acide sulfurique, que celui-ci reprenait sa position primitive dès qu'on faisait cesser
le flux d'étincelles [Speclroscapic,p. 87 (IH78). H reste évidemment à caractériser cette modification allotropique supposée permanente par d'autres
propriétés physiques ou des réactions chimiques. Mm. Thomsoii et Threifall ont déjà cru remarquer la tendance des tubes à azote modifié à fournir
plus facilement une lumière dorée.
Ammoniaque. Lorsque le gaz ammoniac est traversé par de faibles étincelles, il donne un spectre particulier. A. Schuslcr a réussi à construire
un tube de Plûcker dans lequel le gaz était constamment renouvelé sans
que la pression augmentât ce tube a fourni un spectre constitué par une
bande unique dans le jaune vert de 568,6 à 50*2,7 (voy. page 168).
Phosphore. Les tubes de IMûckcr donnent uniquement le spectre (le
lignes précédemment décrit. Le phosphore passe très rapidement à sa
modification rouge.
85. Carbone. Les composés du carbone introduits dans les tubes de
1. Ono|n'-r.iil|n'inlniil3nui Ihmiivs
pnrjour,troisjoursdesuite.
2. llrilisli Association, lirijjilou.
I87'2, p. 38. cl Xalme, t. VI. p. ,î;»0.
SI'ECTHES DES MÉTALLOÏDES (ÉMISSION).
250
Plûckcr fournissent des résultats très variés. Les hydrocarbures et les substances oxygénées ternaires se prêtent assez mal à l'examen spectroseopique. On obtient le spectre de Swan plus ou moins mélangé dans le second
cas avec le spectre de l'oxyde de carbone que nous décrirons dans un
instant. La naphtaline a donné de bons résultats a Watts, les tubes sont
très lumineux Watts a remarqué dans leur spectre, outre les bandes de
et 0, et qui sont maintenant attribués
Swan, les groupes qu'il a appelés
au cyanogène1. L'azote était sans doute présent.
L'acétylène ou la benzine, introduits à l'état de mélange avec une
grande quantité d'hydrogène (plus de .*»0volumes) dans un lube de Plûcker, donnent un spectre (lui a été souvent attribué à l'hydrogène lui-
Vifi.179.
Spiirlre île l'acrlj'lcnc 'Rertli.-lolV2" «peclrc «lelïiyHroginc [l'Iûelwr;.
même et qui se compose d'une quinzaine de groujjes de lignes aux
environs de la raie D. Il a été découvert par MM.Berlhelol et Richard*. Les
déterminations antérieures faites parWûIlner sur le deuxième spectre de
l'hydrogène se rapportent à ce spectre3. A. la pression ordinaire, l'hydrogène mêlé d'acétylène ne donne qu'un éclairage continu dans la portion
du spectre où se produisaient les groupes de tout à l'heure. Plusieurs
savants ont été surpris de ne pas trouver dans ce spectre les cannelures
caractéristiques des corps composés; les raies y semblent en effet irrégulièrement disposées. Mais nous verrons plus tard que le peroxyde d'azote
I. l'hilmoplwal
Uagaane.i. XXXVIII,
p. 252.
t. Complet rendu» de CAcad., 1. LXXVIII,p. 15(6.
5. l'liickcr et IlillorlT. Philosophie/il Transactions, 1864, p. 22 Wûllner, Ann. de Chimie et de Physique [tj, t. XVI.p. 405, el XXVI,p. 258 et 26*; Wiedemann's Annalen, t. XIV, p. 555; Ângstrôm et
vo). XXXII,
~oM Acla
.<<-<aReg. Soc. Uptal.
~o~ce. vol.
Notice,
Thaten. Nom
Thalén,
(.2:
tX; Seabroke,
Seabroke. Monlhltj
XXX!t, p. 03;
~o~~
(7pML [4],
~j. t. IX;
Vosrel, ï'ogijendorff$ Annalen, CXLVI,p. 509; Hasselberçr, Màn. de VAcad. de Saint-Pclersbourg 'fil,
1. XXX,avril 1882, et 1. XXXI, mai 1883.
SI'KCTUK ItKS COMPOSÉS hl
CAHItONK.
257
offre des groupes de raies d'absorption n'affectant pas davantage l'aspect
de bandes cannelées.
M. Hasselbcr<r, qui atlrihuo ce spectre à l'hydrogène, en a mesuré avec
soin plus de 400 raies, Nous donnons la longueur d'onde des principales,
celles seulement dont l'intensité dans le tableau de l'an leur dépasse
5 (ù = max.)
ISTEKSITÉ.
652,587
629.690
fi25,720
622,596
619.867
618.219
617,357
616,122
615,445
012,001
612,098
609.520
609,000
608,000
606,956
605,206
603,107
602,721
602,287
602,043
601.746
600,225
598,2179
597,487
596,657
595,900
594,915
594.680
1. Diffuse
4
5-4t
5-1
i
4
4
3-4
3 1
li
a
h
r
il
o<
e
a
1
A
Il
4
f
y
INTESSITK.
6
4
5-4
5
5
4
fi
4
5-4
4
6
5-4S
i
5
5-4
5-4
4
5-4
y
1\
593,791
595,077
592,4177
592,009
:.9l,r»«»0
588,787/. k
588,352 S
587,808
587,158
586,876
585,545
582,200
581,200
578,449
577,585
575,955 ) t::
575.642 v"
575,477i
572,985
57z,fi5fi
568,810 M
568,509
568,164
561,080
559,565 p
555,640 7
550,450 »•
549,845
5
5
1
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4
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5-4
6
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5-4
4
4
4
4
5-4
3-4
4 4
3-4
4
4
4
SPECTRES
2588
HES MÉTALLOÏDES
(ÉMISSION).
I!
INTENSITÉ.
INTKXSITK.
•liS.OIIt
:.ir».rigr.
•,42.501»
5-1
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i
4-5
l, 1
.1
JI
I ."oxyde de carbone donne 1res larilrnnMil îles bandes caractéristiques
qui ;i|i|>ui"iissenl toutes les lois qu'il existe dans un tube de Geissler de
l'air et des impuretés carbonées telles que celles que fournit toujours le
travail du verre. C'est pour chasser celles-ci qu'il importe de porter ce
Fis. I.SO.– S|wclr« ii<: l'oxy<l<>
île cirlwni!.
genre d'instruments au rouge sombre enil y faisant passer de l'air. Le spectre
a été décrit par Wûllner et mesuré par Watts et par Angslrôm et Thalén.
(Voir les sources citées à propos de la (lamine îles composés carbonés
(p. '201, :• M.) Voici les longueurs d'onde des bords gauches des principales
bandes d'après les observateurs suédois
6(52,2
Co<x.
COS.
607,80
:>60,75
519,70
COy.
COS.
483,55
ihOM
420,9
SI'Kr.THE
i»KS COMI'OSKK M C.MtIHINK.
231»
D'autres bandes, faibles, sont considérées par les mêmes physiciens
comme faisant partie d'une autre série. K» voici les longueurs d'onde
6'2»,8:»
.81.70
.ri.»
àoi,r»o
i(i«.»,70
4â!l,iO
115,10
Toutes ces bandes sont d'ailleurs facilement résolubles en un nombre
liés considérable de raies fines qui ont été distinguées par Viigslrôin,
Tlinlén et l'iazzi Smvlli.
fournit ces bandes, il
Lorsqu'un tube renfermant un hydrocarbure
suffit d'y chauffer du sodium pour qu'elles disparaissent;
elles sont donc
bien dues à uu composé oxydé (Watts)'.
D'après les expériences de Crookes, !e spectre est bien développé par
2<MS,8;on y remarque une ligne (.*»!»env.) qui est peul-èlre due à l'oxygène
et qui disparait à «le faibles pressions; à .Vm M, les bandes se résolvent en
lignes fines; il 211, ces lignes sont très visibles et l'éclat du spectre est
voisin de son maximum il 100 M, elles s'affaiblissent et une ligne de l'oxygène (551) apparaît par instant. En poussant plus loin la raréfaction, elle
disparaît ainsi que la plupart îles autres raies; à i M, ii ne reste guère que
CO* et C0j3.
l.'acide carbonique
donne, dans les tubes de Geisslcr, les mêmes bandes
que l'oxyde de carbone. D'après Pliïeker, il fournit pendant quelque temps
une raie rouge caractéristique1, qui disparaît bientôt, par suite de la
destruction du gaz. Celle raie est celle du carbone Cx (page 201). Wûlluer
a décrit avec soin les modifications que subit le spectre d'un tube ai
acide carbonique au cours de son fonctionnement*. Tes observations n'ont
pas été réduites en longueurs d'onde. Suivant Crookes, le maximum
d*éclal correspond à la pression de 300 M; en poussant plus loin la raréfaction, on voit disparaître toutes les bandes, à commencer par la bleue (U)9408). A 40 M, il ne reste que 2 lignes 519 et 560 (CG* et CO,3).
1 Philoxopliical
XLVIII,
Magazine,
p. 456.
2. Pogijemlorffx
Ànnakn,
I, CV, p, 77, 18-58, <>!CVI!. p. J35 (1859).
5. Ibid., t. CXLIV.p.
i8l, 1872.
240
SPECTRES DES MÉT.UI.OJÏiES
(EMISSION).
Le cyanogène, dans les tubes de deissler, donne les mêmes résultais que
dans les luhcs excitateurs, c'est-a-dire qu'il fournit les bandes de Swan et
les bandes bleues propres au gaz cyanogène (Ç et 0 de Watts), mais les
bandes dégradées en sens inverse et obtenues dans la combustion du
cyanogène ne sont pas visibles.
La position de Çcl 0 dans le spectre en fait des objets très faciles à pholograpltier, aussi les retrouverons-nous dans l'étude des spectres photographiques.
Silicium. Les tubes ;i fluorure de silicium action nés par la bobine de
Riihnikorf donnent une belle lumière bleue dont le spectre cannelé est
un des plus beaux que Ton connaisse; il a cependant été peu étudié;
cmploic-1-on la décharge condensée, on voit paraître les raies du silicium
avec une grande netteté. Le chlorure de silicium a fourni à Plûckcr' les
raies du chlore et cinq raies particulières dont il a déterminé les longueurs
d'onde. Ce sont les raies Six,, Si,3, Si/, Si«î, Sis (voyez p. 205 et 204) et les
raies ullm-violeltes. La décharge de la machine de Ilollz, sans interruption
dans le circuit, donne aux vapeurs de bromure de silicium un vif éclat.
Leur lumière blanc jaunâtre est caractérisée par un spectre continu très
étendu présentant deux maxima. S'il y a une légère interruption,
l'étincelle devient grêle cl les lignes du brome et du silicium paraissent (Salcf).
Le chlorure et le bromure de silicium s'illuminent du reste si facilement
dans les tubes de Geissler (le premier en rosé), qu'il est possible de faire
fonctionner «le pareils luhes, où la vapeur n'est pas à une pression trop
faible, cil les frottant simplement avec la main, comme l'a fait voir
Alvcrgnial
1. Poggeailorff*
Annnlen, I. CVII, p. 551.
2. Completrendu*de PAcatl.,I. LXXIII,
p. I->I5(I.X7I1.
TABLE DES MATIERES
CXAPtTitr: l'1IN111E1t.
LES COULEURS.
LE SPECTROSCOPE.
I1~H.
~3~.
w
1
1. La ihrfiüiâiiejü.?
si iS ~yi~-iï~Wi.ïrïüi'
2
2.tdee'idesA))t'ie))''sur)escou)eurs.
5. C,oull'urs 1IrIllluiles par la réfraction sait
5
prisme.
lirpler.
4. llvliolitése sur la propagation de la tumiere et )n cause de '.a colaralion.
(;rïrnatelï
4
5. Théorie ondutatoire dr la (mni~·re·. Iluylu·ns.
Théorie de la réfractinn. (onslrucC
lion du rayon refratte.
6. Théorie alnlulalairr
des
couh:urs.
Eoll·r.
II
7. Munition (le la longueur d'onde, formtne du nombre de vibrations.
t t~
8. Expérience du solaire.
XoMtou.
11e\linÎIÍondes couleurs siiiil)li-s et comidées de Xcwton sur tes iimiiés des conProduction d'un spectre pur.
pos~:r..
)<'ur:: dans te spectre, sur 1'tirigisit- dt-s caulrar. et sur la umnil\r.. dont elles affectfntno'iseu'
'd
llroiiiiéres
obi.t'rvations de sl.I'cln!s disl:onlinus.
Thomas 1!els~ïll,1'erllasleilt
t2
10. Travaux de Fraunhofer sur les difTcn'nts spectres. Apparcit
M
primitif.
2'
11.
L~ntilrrigme
ele
Ilathies,en.
24
t2.
SpeclroscolJe
tic
)lasson.
15. Spc>CIro5Copesle~Munspn et Kirctumtï
2'!
1~. Spectroscope pohpristnatiqxe de Bunsen et Kirchboff.
'ï
15. Dispositif de Drowoiiiig pour la mise au (le
S!
déviation.
16. Autre dispositif, pour le ntetueuhje!, par
et C;;r::u
ô
.e:r
17. Spectroscf'pp à vision directe, l'risüis·v cmnppnscs.
iaüà~ï·ü.
lieml-1)rïSnl(?s à
vision directe.
55
(:hristie
38
<8.t'arat)eupipcdedcXeuger.
19. Ui\"ers dispositifs pour obtenir la·ision dire< te par réflexion.
Ht
20. Prismes composes.
Crabb.
41
Spectroscope ThoHon.
21. Ëtudcmathonatiqnc
de la dispcrsion.
41i
t'ickeriug.
22. Étijole ntathetnatique de la dispersion.
Thollon.ia
25. Etude de la dispersion, du pouvoir amplifiant et de la pureté dans te cas où te prisme
n'est pas au minimum.
47
(:I;ristie
24. Etude des couples de Irrismes.
Tho!!on.
¡,:>
25. Étude tics pertes par réllexion.
5,1
Christie
26. Étude des pertes par absorption.
“
•»,
«
56
t
Pickering
_-o.
TRAITÉ
DE SPKCTft.
\{)fi
TAULE DES MATIÈRES.
27. Réfraction dans un prisuip on dehors do la section droite.
des raies.
–
Crova
CHAl'ITHK II.
LE SPECTROMÈTRE.
Cornu.
Courbure
COMPARABILITÉ DES MESURES.
28. Spectres produits par les roseaux.
Fraunliofer.
Explication élémentaire de BaIjinot
29. l'articulantes de ces spectres
50. Dispersion par les réseaux. Speclroiuèlre d'Angslrôai
51. Réduction des observations prismatiques en longueurs d'onde à l'aide de formules
52. Réduction à l'aide d'une construction graphique
53.
Réduction
à l'aide
de
tables
numériques
5k
Réduction
à l'ai«le
d'échelles
de
comparaison
55. Réduction il l'aide de l'inlercalalion des raies dans le spectre du soleil ou du fer.
CIIAI'ÎTISK H!.
36.
57.
58.
59.
40.
il,
42.
45.
41.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
– L'ANALYSE SPECTRALE.
*•*
63
67
70
75
78
81
82
83
SPECTRES DES FLAMMES (MÉTAUX).
Observations anciennes sur tes spectres des fouîmes
Observations de Fraunhofor
flammes vus par Ilersehel
et
Talbol
des
des
étincelles
Spectres
électriques vus par Whealslone.
des
flammes vus par Miller. Réaction spectrale des composés de la soude.
Sjicclres
Swan.
Spectres de l'arc électrique. – Foucault.
l'holographie de ces spectres.
–
Robiquel
Siieuires «les étincelles électriques éclatant entre divers métaux. – Masson
S|H>clres électrique» des métaux et spectres des gai interposés. – Aiigstrôm. – Spectres des solutions salines et des gaz.
Van «1er ~1`illi8rn
Riinsen et hirchltaff
Analyse spectrale.
du
sodium
dans
la flamme
Spectre
» du lithium
M
» du potassium
»•
» du rubidium
«
»
du césium
»
1
Spectre du chlorure de strontium dans la flamme
»
«
calcium
»
baryum
du
Ihallimn
dans
la flamme
Spectre
b
de l'indimii
0
Dispositif de A. Milscheiîich pour introduire les solutions salines dans les flammes.
Autres dipositifs.
liunsen.
Houy
de
la
flamme
de
l'alcool
ou
de l'hydrogène. Particularités dans l'emploi (le cette
Emploi
dernière
Technique speclroscopiquc. Disposition du Laboratoire, de l'éclairage, des supports.
Manière d'observer et de reporter les observations sur le papier
Les spectres sont dus aux molécules. Spectres des composés. – A. Milscberlich, Diacou,
Lecoq «le lloisbaudran
Spectre
de
la
flamme
du
Bessemer
85
86
87
88
MO
SJ3
Ut
97
99
100
101
102
105
104
106
107
198
08
109
110
112
11;>
1 !£'
125
TABLE DES MATIÈRES.
CHAPITRE IV.
SPECTRES ÉLECTRIQUES (MÉTAUX).
55. Emploi de l'arc électrique. Projection des speclres métalliques. Unies longues et courtes.
Lorkyer.
Comparaison des raies de l'arc el du soleil
M. Emploi d'une bobine d'indiictiuii à gros fil.
Di-marçay
55. Emploi d'une bobine d'induction ordinaire et d'un condensateur. – KircliholT, lluggins, Àngstro'm et Tha)en
56. Tableaux numériques des longueurs d'onde publiés par Thaten
57. Détails technique* sur la production des speclres des métaux à l'aide de l'étincelle
électrique et leur observation
58. Spectres des alliages métalliques. Essais d'analyse spectrale quantitative.
Lockycr
et Roberls
59. Spectres des métaux dans les lulies de Gcisslcr
60. Spectres des étincelles éclatant à la surface de solutions salines.
Lecoq de Bobbaudran
61. Description de différents spectres obtenus avec le procédé de N. Lecoq de Iloisbaudran.
Spectre de l'effluve positif
•
de la gaine bîeue
négative
» du trait de feu
»
de l'acide chtorhydriquc
du chlorure de baryum
»
de strontium
«
»
de ralrium
'»
»
de magnésium
»
»
de gallium
de
chrome
»
de manganèse
•
»
de fer.
»
»
de cobalt.
•
» de nickel
•
»
de zinc
»
•
de cadntiutt)
»
•
de Ihallium et d'indiiim
«
»
d'élain
•
» de bismuth
•
de l'azotale de ploml
«
du chorure d'antimoine
i
»
de cuivre.
» de l'azotate d'argent
» de chlorure de mercure
»
d'or
•
»
de platine
•
de palladium
62. Procédé de renversement des pôles employé par 11. Lecoq de Doisbaudran pour les solutions fluorescentes. Son effet sur la solulion concentrée
d'ammoniaque
65. Spectres produits par des étincelles éclainnl entre des cônes de charbon saturés de
composés salins.
OUII5<'n.
64. Étincelles éclatanl entre des pertes de sels tbndus
65. Recherche du chlore et du brome par le procédé précédent.
Lecoq de Boisbaudran.
128
134
i35
137
148
1511
152
154
158
1 ;18
158
159
159
itiO
160
(01
161
J61
162
162
163
163
163
164
i64
164
164
165
\§?,
165
165
166
166
166
167
167
168
169
i69
170
TABLE DES MATIERES.
CHAPITRE V.
SPECTRES DES MÉTALLOÏDES (ÉMISSION).
66. Speclnfs <!«•l'hydro^-ne, «lu «:hlore, «lu brome et de l'iode la
namni<*
67. Spectres du soufre dans la flamme d'hydrogène. – Salai. – Spectres du sélénium, «In
tellure, il«!l'ammoniaque dans la flamme. Spectre du phosphore dans la flamnie d'hydrogène.
Oirislophle et Heilslein
68. S|ieclre de l'acide Imrique dans la (lamine «riiydrtigène. Procédé «le Hietilafait
69. Carbone. Spectre «le Swan ou des M'animes hydrocarhomVs. Spectre de combustion
du cyanogène.
Plûeker, Morren
7(1. Spectres "1rs composés du silicium dans la namme d'hydrogène
71. Production des spectres d'étincelles dans les gaz à la pression ordinaire. Tubes cxcilaleurs. Spectre de l*hy«lrogt>ne(étincelle disrIIl.1
h'c').
72. Spectre du chlore (étincelle disruptive)
«
»
«lu brume
»
de l'iode
>.
»
du fluor (élinrelle dans le fluorure de silicium}
73. Spectre de l'oxygène (étincelle «lisruplive)
»
du soufri*
»
»
«lu sêléiiiuin
»•
»
du Ii'IIuiï'
de l'azote
,»~a
»
du phosphore
»
71. Spectre de l'arsenic (étincelle «lans le chlorure)..
»
•
»
du bore
7*i. Spectre du carbone (étincelle disruplivedans l'acide carbonique). – Angslrômet Thalén.
Étincelle dans les gaz carbonés. Spectres des composés du carbone
7<i. Spectre du silicium (étincelle dans les composés lialoîdes)
77. Tubes de l'Iûcker. Ilélails techniques sur la préparation de ces tubes avec la pompe à
mercure, on la trompe à mercure. Tsage d'une pompe spéciale. Trompe à eau..
Salet.
78. Modifications à la Tonne adoptée par l'Iucker. Tubes n gaines et tubes en bout.
–
–
Cornu
79. Préparation «les tubes h hydrogène pur.
Spectre de l'hydrogène dans les
tubes de l'Iiïcker.
80. Spectres du chlore, du brome, de l'iude et du fluor
81. Spectres de lignes de l'oxygène dans les tubes de l'Iûcker. S|ieclre de l'auréole négative.
– Wûllner,
Sdmsler.
8*2. Spectres du soufre dans les tubes de l'b'icker. Kliule du spectre primaire ou spectre
de bandes. – l'hVker et Ililtorff, Salet
Spectre primaire du sélénium
»
du tellure
83. Spectre primaire de l'azote. – l'hlcker et Ilitlorff, Angstrôm et Thalén. Résolution des
bandes.
llasselherg, l'iazzi Sinytli. – Origine du spectre primaire
Spectre de l'auréole négalive dans l'azote son origine.
Spectre de l'ammoniaque et du phosphore dans les tubes de (ieissler
8t. Carbone. Spectre de Facélylènp (iterllielot et Richard) attribué souvent à l'hydrogène.
Détermination des lignes.
llasselberfi
de
de
carbone
el
de l'acide
Spectre
l'oxyde
carbonique
Spectre
du
cyanogène
85. Spectres des composés baloïdes
du
silicium
171I
174
170
180
185
186
188
189
1911
lift!
192
I9i
195
196
197
i
198
199
199
200
205
204
211t
215
216
217ï
220
223
221f~
224
250
255
256
258
240
240