La Spectroscopie

Achille Cazin

Description

Pour produire le spectre d’émission d’un gaz incandescent, il faut projeter, à l’aide d’une lentille convergente, l’image de la source lumineuse sur une fente aussi étroite que possible, recevoir les rayons qui traversent la fente sur une lentille convergente, afin de les disposer en faisceaux parallèles, faire passer ce faisceau à travers un prisme ou tout autre appareil dispersif, et ensuite à travers une troisième lentille convergente. Au foyer de cette lentille sont produites, en général, plusieurs images de la fente, distinctes les unes des autres par la couleur, l’éclat, l’aspect et la position.Fruit d’une sélection réalisée au sein des fonds de la Bibliothèque nationale de France, Collection XIX a pour ambition de faire découvrir des textes classiques et moins classiques dans les meilleures éditions du XIXe siècle.

Sujets

• Sciences et techniques

Informations

• Publié par: BNF - Collection XIX
• Nombre de lectures: 8
• EAN13: 9782346030262
• Langue: Français

Extrait

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Achille Cazin
La Spectroscopie
CHAPITRE I
INSTRUMENTS ET MÉTHODES D’OBSERVATION
§ I. — Principe du spectroscope. — Spectres lumineux, chimiques, calorifiques
Pour produire le spectre d’émission d’un gaz incandescent, il faut projeter, à l’aide d’une lentille convergente, l’image de la source lumineuse sur une fente aussi étroite que possible, recevoir les rayons qui traversent la fente sur une lentille convergente, afin de les disposer en faisceaux parallèles, faire passer ce faisceau à travers un prisme ou tout autre appareil dispersif, et ensuite à travers une troisième lentille convergente. Au foyer de cette lentille sont produites, en général, plusieurs images de la fente, distinctes les unes des autres par la couleur, l’éclat, l’aspect et la position.
On dispose le prisme ou l’appareil dispersif de façon que les lignes spectrales soient parallèles à la fente dont elles sont les images et qu’elles aient la plus grande netteté possible.
Avec un prisme, il faut que la position soit celle de la déviation minima ; et, comme cette position varie avec chaque ligne spectrale, on doit déplacer le prisme convenablement pour mettre au point successivement toutes les parties du spectre.
Il n’y a guère que la flamme de l’alcool salé qui donne une seule image de la fente, et encore faut-il que l’appareil soit très-peu dispersif. Cette image est orangée ; on dit que la flamme qui la produit est monochromatique. Avec un prisme ordinaire de flint, l’image paraît formée de deux lignes brillantes, distinctes. On se sert avec avantage de cette source lumineuse pour régler le spectroscope.
Pour achever le spectroscope ordinaire, il faut adapter un oculaire destiné à voir nettement l’image spectrale de la fente : c’est habituellement un oculaire négatif de lunette astronomique. On le munit d’un mouvement de crémaillère, afin qu’on puisse mettre exactement au point les diverses lignes spectrales. Cette précaution est essentielle, pour qu’on obtienne le véritable aspect des lignes lumineuses.
Quand le spectroscope est bien réglé sur une flamme d’alcool salé par exemple, on aperçoit les deux lignes de l’orangé parfaitement nettes ; mais, si l’on change le point, si l’on dérange le prisme ou la lunette, on ne voit plus qu’une bande estompée d’un côté. Comme nous aurons dans la suite à distinguer des spectres composés de lignes nettes (spectres linéaires) et d’autres composés de bandes estompées (spectre de bandes), on voit quelle est l’importance du réglage du spectroscope.
L’œil ne peut pas reconnaître tous les rayons émis par une source incandescente. Pourtant on peut accroître sa puissance en employant, comme l’a fait Helmholtz ( 1 ) , des lentilles et des prismes de quartz ou de spath d’Islande. Les lentilles sont habituellement taillées de façon que leur axe optique soit parallèle à l’axe du cristal. Helmholtz s’est servi d’un prisme de quartz ayant l’axe optique perpendiculaire au plan bissecteur de l’angle du prisme, ce qui permet de n’avoir qu’une image au minimum de déviation. On emploie aussi un prisme à arête parallèle à l’axe du cristal, et l’on observe l’image la plus déviée, qui est l’ extraordinaire avec le quartz et l’ ordinaire avec le spath.
Avec un tel spectroscope, l’œil voit le spectre s’étendre considérablement au delà du violet. On peut distinguer une partie de l’ultra-violet, sans avoir recours à l’emploi du quartz, avec un spectroscope ordinaire à prismes en flint, en utilisant les effets de la fluorescence, découverte par M. Stokes. On projette le spectre sur du papier imprégné de sulfate de quinine et l’on observe ce papier par réflexion ; mais il vaut mieux placer une lame fluorescente et transparente au foyer du spectroscope, et regarder les lignes projetées sur cette lame avec un oculaire incliné convenablement. C’est la méthode dont fait usage M. Soret, de Genève, pour étudier les spectres ultra-violets ( 2 ) . Il emploie comme lame fluorescente soit une plaque de verre d’urane, soit une couche liquide de 1 ou 2 mm , placée dans une auge en verre mince, telle qu’une solution de sulfate de quinine, d’esculine, de rose de Magdala.
Le spectre s’étend bien au delà de la partie accessible à l’œil. On découvre ces rayons invisibles, plus réfrangibles que tous les autres, en photographiant le spectre. Le spectroscope porte à la place de l’oculaire une petite chambre noire, et les lignes spectrales, soit visibles, soit invisibles, s’impriment sur le collodion sensibilisé, ou mieux encore sur la plaque daguerrienne, dont la sensibilité est plus grande et dont les images ont une finesse incomparable.
L’avantage du collodion consiste en ce qu’on peut aisément obtenir des épreuves agrandies des clichés, qui sont très-commodes pour les recherches.
M. Allen Miller a fait usage d’un spectroscope photographique à prisme et lentilles de quartz, et il a vu le spectre d’une étincelle électrique jaillissant entre deux électrodes d’argent présenter sur la photographie une longueur triple de celle que donnait le soleil ( 3 ) . Dans cette circonstance la source active était la vapeur d’argent, constituant la plus grande partie de l’étincelle.
L’activité chimique, manifestée par la photographie, s’étend donc bien loin au delà du violet visible ; mais, du côté du rouge, elle décroît rapidement d’intensité et ne se manifeste pas en deçà de la partie rouge du spectre lumineux.
C’est sous forme de chaleur que l’activité des sources incandescentes apparaît dans la région infra-rouge. Il faut recourir à la pile thermo-électrique, comme l’a fait M. Desains, pour trouver les images calorifiques de la fente du spectroscope ; mais on est encore loin des méthodes délicates qui sont fondées sur la photographie. La science est peu avancée de ce côté.
M. Edmond Becquerel vient de réaliser un progrès important dans l’étude de la région infra-rouge des spectres. Bien qu’il n’ait encore fait ses expériences que sur le soleil, tout porte à croire qu’on obtiendra des résultats analogues avec les autres sources de lumière ( 4 ) . Voici le principe de cette méthode :
On projette à la même place, sur un écran enduit d’une matière phosphorescente, telle que la blende hexagonale de M. Sidot, la région infra-rouge du spectre que l’on étudie, et la région ultra-violette d’un autre spectre inconnu, par exemple celui du soleil ou de la lumière Drummond. On dispose à cet effet deux prismes, l’un près de l’autre parallèlement, et deux fentes, dont l’une envoie à l’un des prismes les rayons du spectre étudié, dont l’autre envoie au second prisme les rayons ultra-violets, qui doivent se projeter sur l’écran phosphorescent, sans produire de bandes. Si l’on se sert du soleil, il suffit, pour réaliser cette dernière condition, d’avoir une fente large et de ne pas mettre de lentille sur le trajet des rayons. La région ultra-violette donne lieu sur l’écran à une bande phosphorescente continue, lorsque le premier prisme est enlevé. Quand on le remet en place, voici quel est l’effet de la superposition de la région infra-rouge et de la région ultra-violette des deux spectres :
Les lignes actives de l’infra-rouge détruisent l’effet lumineux de l’ultra-violet, de sorte qu’elles apparaissent comme ligne obscure sur le fond phosphorescent. On a, en quelque sorte, une image négative de la région infra-rouge. Le fait fondamental découvert par M. Edmond Becquerel est donc celui-ci : les rayons infra-rouges neutralisent l’action des rayons ultra-violets en un même point d’une substance phosphorescente. Il appartient à l’analyse spectrale de tirer parti de cette découverte pour l’étude des rayons infra-rouges, qui jusqu’alors n