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Dans un Mémoire sur les raies Fraunhoferiennes du spectre solaire, présenté à l'Académie

royale des sciences à Stockholm en 1861 1), nous avons exposé notre intention de soumettre à une révision scrupuleuse les déterminations des longueurs d'onde de la lumière qu'a faites le célèbre FRAUNHOFER, au moyen des réseaux, et de faire des déterminations analogues de toutes les autres raies remarquables du spectre mentionné. Le but de ces déterminations serait, en premier lieu, de procurer des faits suffisants pour construire un spectre normal, fondé sur les longueurs d'onde, et non sur les indices de réfraction; secondement de donner, à l'aide d'un tel spectre, les longueurs d'onde des raies des métaux. C'est la première de ces questions, dont je vais communiquer la solution.

Les recherches sur les spectres sont une question du jour. C'est pourquoi plusieurs savants s'en sont occupés en même temps que nous. Aussi, nous citerons dans le cours de notre traité les ouvrages de M.M. DITSCHEINER à Vienne, VAN DER WILLIGEN à Harlem et MASCART à Paris. Ajoutons que M. GIBBS à Boston a déjà fait un essai, tendant au but cidessus enoncé. A l'aide de 111 longueurs d'onde connues, il a dressé des tableaux, d'après lesquels on pourrait trouver les longueurs d'onde de toutes les raies de FRAUNHOFER, qui se trouvent sur les planches de M. KIRCHHOFF. On doit d'autant plus apprécier cet essai qu'il est le premier en ce genre. Dans son ouvrage M. GIBBS s'est basé, en grande partie, sur les déterminations des longueurs d'onde des raies principales de Fraunhofer, publiées par moimême, déjà en 1863 2). Cependant, le nombre des longueurs d'onde qui étaient à la disposition de M. GIBBS n'était pas assez grand pour en construire avec toute l'exactitude désirable un spectre normal; et, outre cela, les valeurs des longueurs d'onde, données par moi-même, n'étaient pas non plus assez exactes pour conduire au but proposé, quoique mes observations aient été faites avec le plus grand soin et avec toute l'exactitude que permettaient les instruments alors employés. Au commencement de mes travaux j'avais adopté comme exacte la valeur donnée par M. NOBERT pour la largeur du réseau, sans la mesurer moi-même; mais, comme je l'ai trouvé depuis, cette valeur avait besoin d'être soumise à une diminution assez considérable. Voilà la cause principale de la différence qui existe entre mes déterminations antérieures sur les longueurs d'onde de la lumière et celles que je donnerai dans les pages suivantes de cet ouvrage.

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Introduction.

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Le nombre des raies, dont j'ai déterminé les longueurs d'onde, monte environ à mille; nombre qu'on doit considérer comme suffisant à la construction rigoureuse d'un spectre normal, ainsi qu'à l'enregistrement des raies spectrales des métaux. Observons cependant, que ce nombre des raies n'est pas également distribué dans toutes les parties du spectre. Car, la plupart se trouvent au milieu, de sorte que les raies qui ont été mesurées entre les lignes Fraunhoferiennes C et b sont aussi nombreuses que celles des planches de M. Kirchhoff, pendant qu'on en trouve, naturellement, le plus petit nombre dans la partie violette. Quant à la lumière violette et extraviolette, j'espère pouvoir, à l'aide de la photographie, en publier bientôt un aperçu exact et détaillé, surtout comme les tentatives, déjà faites à cet égard par M. THALÉN, confirment ces espérances.

Je pourrai bientôt m'expliquer en ce qui concerne la méthode et les changements qu'elle a subis pendant le cours de mes recherches.

Le traité suivant contiendra la description des instruments employés et la méthode d'observation, ainsi que les mesures des longueurs d'onde des raies Fraunhoferiennes du spectre solaire. Les recherches théoriques et analytiques, plus on moins en rapport avec les spectres du soleil et des étoiles, seront le sujet d'un autre traité qui paraîtra le plus tôt que possible.

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Instruments.

1. RÉSEAU. D'abord je m'étais servi d'un réseau qui avait 4501 traits sur une largeur de neuf lignes de Paris. Ce réseau, dont les traits ont été tracés au diamant sur une lame de verre transparente, sera représcuté par le signe (I). Mais, en outre de celui-ci, j'ai employé encore deux autres réseaux, faits aussi par M. NOBERT. L'un d'eux, marqué (II) et de la même espèce que le premier, a 2701 traits sur la même largeur; l'autre a 1501 traits sur une largeur de huit lignes parisiennes. Celui-ci, qui est tracé sur une lame de verre argentée, a ainsi un fond obscur, et l'on s'en sert principalement pour l'observation de la ligne A.

Les réseaux (I) et (II) ont été employés tous les deux pour les déterminations abolues des longueurs d'onde des raies principales de Fraunhofer, et ce sont ces raies qui ont servi depuis de points de départ aux mesures micrométriques que j'ai prises relativement à toutes les autres raies spectrales.

Au contraire, dans les observations micrométriques, j'ai employé exclusivement le réseau (II). La raison en est que le dit réseau, quoique le nombre de ses traits ne soit pas si grand que celui de (I), en ajustant exactement la lunette, donne les raies de Fraunhofer plus marquées et plus distinctes que ne fait (I). Remarquons qu'avec le réseau (I) les images sont bien distinctes d'un côté de la normale au réseau et non de l'autre, et en outre, qu'au moindre changement du tirage de la lunette, les images se confondent très facilement, de sorte qu'on observe des raies qui diffèrent beaucoup des raies ordinaires, ce qui prouve qu'elles sont tout-à-fait étrangères au spectre normal d'interférence. Ce phénomène a été observé aussi par M.M. MASCART et WILLIGEN, et on peut en attribuer la cause à l'imperfection même du réseau, laquelle imperfection devient sans doute plus difficile à vaincre, à mesure que le nombre des traits qui doivent occuper la largeur donnée, augmente.

Cependant, les images distinctes et nettes du réseau (II), dans lesquelles on n'observe point de ces raies fausses que je viens d'indiquer, nous ont déterminé à nous en servir exclusivement, comme nous l'avons dit, pour les déterminations relatives.

Il y a un autre avantage que donne cet excellent réseau, savoir, que dans le cinquième et le sixième spectre j'ai pu faire des déterminations depuis la ligne C jusqu'à h, et dans le quatrième et le troisième depuis a jusqu'à C. C'est par la grande dispersion des raies dans le sixième spectre, (la distance angulaire entre les deux raies D monte réellement jusqu'à 1' 52"), que les déterminations sont devenues plus exactes. Néanmoins, les observations sur les spectres d'un ordre élevé sont toujours suivies d'un inconvenient, la superposition de plusieurs spectres. Pour éviter cet inconvenient il faut donc, en observant les parties les plus faibles en intensité, se servir de verres colorés, afin d'empêcher tout autre rayon coloré d'entrer dans l'oeil. Cet inconvenient, cependant, est contrebalancé par la coïncidence des raies des divers spectres, ce qui rend possible le contrôle de l'exactitude des observations, contrôle, dont je me suis servi très-souvent, comme nous le verrons bientôt. Après avoir parlé, ci-dessus, des bonnes qualités du réseau (II), il faut mentionner aussi un défaut inhérent à ce réseau, qui consiste en ce que le premier spectre d'un côté de la ligne normale au réseau, et le quatrième spectre de l'autre côté de la même ligne, sont beaucoup plus faibles en intensité de lumière que ne le sont les autres spectres. Du reste, cela est un phénomène qui a été observé aussi dans l'un des deux réseaux, tracés sur verre, dont s'est servi FRAUNHOFER pour les observations qui ont été publiées dans les Annales de GILBERT. Cependant, ce défaut ne paraît avoir aucune influence sur la position des raies.

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2. THÉODOLITE. L'instrument qui m'a servi aux observations des angles est un théodolite de PISTOR et MARTINS à Berlin, porté sur un trépied à vis calantes et surmonté d'un cercle azimutal fixe très-soigneusement divisé. Dans le pied s'engage un axe vertical, autour duquel peuvent tourner librement la plate-forme qui supporte le réseau, ainsi que les deux lunettes, d'ont l'une a été employée comme collimateur et l'autre comme lunette d'observation. La position de cette dernière lunette se mesure sur le cercle susdit au moyen de deux microscopes ordinaires, munis de vis, dont le pas est de 5 minutes. Chaque vis porte à son bout un tambour, divisé en 150 parties égales, dont chacune mesure ainsi deux secondes. La lunette d'observation a dans son intérieur un réticule de deux fils d'araignée, tendus et croisés à 16 degrés, l'un sur l'autre, et ce système de fils est entraîné par une vis micrométrique qui a servi aux déterminations relatives des raies spectrales. Si la lunette est ajustée pour voir un objet infinement éloigné, d'une révolution de la vis est égal à peu près à 1 seconde. Le grossissement de la lunette avec l'oculaire employé dans ces observations était 18.

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Afin de pouvoir faire des observations pendant toute la journée et de pouvoir, pour ce but, faire entrer la lumière de divers côtés, sans aucun changement de position du collimateur, , par rapport au réseau, le théodolite était posé sur une plaque circulaire, se mouvant autour d'un axe vertical.

Quant à la place d'observation, c'était une tour élevée à 6 côtés, ayant des fenêtres à 4 de ces côtés. Pour faire entrer la lumière dans la fente du collimateur, un porte-lumière ordinaire était employé.

2. Déterminations absolues.

La détermination de la valeur des longueurs d'ondulation λ, au moyen de réseaux, dépend, comme on le sait, de deux quantités bien différentes, savoir:

1:0 la distance e entre les traits du réseau, et

2:0 les angles d'écart des divers spectres d'interférence.

C'est surtout la détermination de la quantité e qui présente des difficultés, et il nous faut donc faire voir, en premier lieu, par quels moyens nous sommes arrivé aux valeurs adoptées pour les largeurs des réseaux.

A) Détermination de la distance e entre les traits du réseau.

a) Recherches sur la vis de la machine à diviser et mesure de sa longueur.

Pour exécuter ces recherches, j'ai employé une machine à diviser, faite par FROMENT à Paris et appartenant à l'Institution physique de l'Université d'Upsal. La distance entre deux filets consécutifs de cette vis est à peu près un millimètre. La tête de la vis consiste en un large cercle divisé sur sa circonférence en 100 parties égales, et, par conséquent, on peut évaluer avec facilité des millièmes de millimètre.

Voici comment ont été faites les recherches sur la vis.

Une certaine longueur fut mesurée, à l'aide de la vis en question, et cette mesure fut répétée pour tous les vingtièmes de millimètre de toute la longueur de la vis. Ainsi, on decouvrit, que les erreurs produites par les irrégularités de la vis, présentaient, dans les premiers 400 millimètres, deux périodes complètes et cohérentes, mais, que les aberrations de 400 à 600 millimètres étaient soumises à une autre loi. Puisque les erreurs de la vis étaient moindres ici que dans aucune autre de ses parties, j'ai employé toujours, en faisant la comparaison entre la longueur de la vis et celle de l'étalon, la partie, située entre 400 et 600 millimètres.

Le cabinet de physique de l'Université possède, depuis 1858, un mètre à trait, construit en laiton par M. PERREAUX à Paris. En mesurant ce mètre par le doubledécimètre entre 400 et 600 millimètres de la vis de la machine à diviser, j'ai trouvé en moyenne, que 200mm. de l'étalon de Perreaux sont égaux à 200,0021 millimètres de la vis à la température de 14,0 C.

Cependant, il restait encore quelque doute sur la longueur réelle du mètre de Perreaux, et voici quelle en est la cause. Dans la boîte qui renferme l'étalon on trouve comme annotation qu'à 15° C. le mètre en question est conforme à l'étalon de l'Observatoire de Paris. Mais cette note étant beaucoup trop vague pour qu'on puisse en deduire la valeur exacte de la longueur de l'étalon de Perreaux, il m'a fallu recourir à de nouvelles déterminations. A cet effet, j'ai comparé l'étalon en question avec l'étalon Prussien, déposé aux Archives de l'Académie de Stockholm.

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