Compte Rendu des Séances de L'Académie des Sciences
Juillet-Décembre
T. XLV
Nº. 20
Pag. 815, 816, 817, 818, 819
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PHYSQUE. - Recherches sur divers effets lumineux qui résultent de l’action de la lumière sur les corps ; par M. Edmond Becquerel. (Extrait par l’auteur.)
« Dans le travail dont j’ai l’honneur de lire un extrait a l’Académie, j’ai étendu les recherches que j’avais déjà entreprises à différentes époques sur les propriétés lumineuses que les corps acquièrent après avoir été frappés par la lumière; ces propriétés, qui comprennent les effets connus sous le nom d’effets de phosphorescence, ne tiennent pas à des réactions chimiques analogues à celles qui ont lieu dans la combustion, mais bien à des modifications purement physiques ; elles dépendent de l’état moléculaire des corps, et sont développées à un haut degré dans plusieurs sulfures, mais elles ont lieu, quoique plus faiblement, avec un grand nombre de matières, et il est probable qu’en prenant des précautions convenables on étendrait encore le nombre des subtances impressionnables. Le phénomène de phosphorescence par l’action du rayonnement est donc beaucoup plus général qu’on ne le pense habituellement, et l’on peut dire que si tous les corps sont visibles pendant que la lumiére est renvoyée par diffusion, l’action du rayonnement sur la plupart d’entre eux ne cesse pas aussitôt qu’ils ne sont plus soumis à son influence, et peut se continuer encore pendant plus ou moins de temps, suivant leur nature, c’est-à-dire pendant une fraction de seconde pour certains corps, et pendant une heure et même plus pour d’autres.
« Après avoir rappelé, dans la premiére partie du Mémoire, les recherches déjà faites sur ce sujet, j’ai étudié d’une maniére spéciale, dans la seconde partie, les préparations désignées sous le nom de phosphores artificiels, et principalement les sulfures de strontium, de barium et de calcium. J’ai montré que la réfrangibilité de la lumière émise par chacun d’eux, ainsi que son intensité et sa durée, dépendaient de l’arrangement moléculaire et non de la composition chimique, et que l’on faisait varier les propriétés des matiéres impressionnables en modifiant 1’é1évation et la durée de la température à laquelle ils sont soumis, ainsi que l’état moléculaire des corps en présence et dont la réaction donne les substances que l’on étudie.
« Pour ne citer ici qu’un fait parmi tous ceux que j’ai observés, je dirai que le soufre et la strontiane anhydre, en proportions nécessaires pour donner le monosulfure, étant mis en présence à la température de 500 degrés environ jusqu’à ce que la réaction ait eu lieu, donnent une matière émettant une lueur jaune après l’action de la lumière diffuse ou solaire; si la température est portée à 7 ou 800 degres, même pendant très- peu d’instants, alors la masse, sans changer de composition, acquiert plus de compacité, et elle émet une lumière violette après l’influence préalable du rayonnement lumineux. Mais l’une et l’autre de ces préparations étant traitées par l’eau, puis la partie soluble étant évaporée et de nouveau chauffée vers 7 a 800 degres, donnent toutes deux des résidus phosphorescents verts, comme tous les résidus provenant de l’évaporation des dissolutions de sulfure de strontium dans l’eau: Ainsi, dans ce dernier cas, l’arrangement moléculaire, autre que celui des préparations précédentes, est seul cause des différences observées.
« Les expériences nombreuses que j’ai faites m’ont permis d’étudier les causes de cette différence dans l’arrangement maléculaire et d’obtenir à volonté, dans une même substance, une des couleurs prismatiques quelconques à l’exception du rouge extrême dont la réfrangibilité correspond aux raies A et B; en outre, la plupart des composés obtenus sont beaucoup plus lumineux que les matières phosphorescentes connues jusqu’ici.
» En général, une substance phosphorescente émet de la lumière d’une seule couleur, quelle que soit la réfrangibilité des rayons actifs: j’ai trouvé quelques substances qui font exception â cette régle et qui présentent des teintes différentes, suivant les parties du spectre qui les frappent; parmi celles-ci je citerai le sulfure de calcium obtenu par la réaction du persulfure de potassium sur la chaux, lequel donne une lumière violette quand il est excité par la partie violette HG du spectre; dans ce cas, la couleur des rayons actifs et celle des rayons émis par phosphorescence est la même; cette même matiére, an contraire, luit avec une couleur bleue lorsqu’elle a reçu l’influence des rayons invisibles ultra-violets.
« Dans la troisième partie du travail, j'ai étudié l’action des rayons différemment réfrangibles sur les substances diverses préparées d’après les principes indiqués précédemment. On sait qu’en général la partie la plus réfrangible du rayonnement lumineux excite la phosphorescence; mais cet effet n’est pas le seul auquel on est conduit en opérant avec les rayons dispersés par le prisme; on arrive à reconnaître trois genres d’effets très-remarquables:
« 1º. L’action de phosphoresceuce dont il vient d’être question et qui se manifeste depuis les raies F ou G du spectre jusque bien au delà du violet après P. Chaque matière est impressionnable entre des limites différentes, mais on remarque, en général, avec les sulfures de calcium et de strontium deux maxima d’action, et un seul maximum avec les préparations de sulfure de barium; d’autres corps présentent des effets analogues. La lumière émise par ces substances, après l’influence des rayons actifs, dure pendant plusieurs minutes pour quelques-unes et une heure et même plus pour d’autres.
» 2º. La partie la moins réfrangible du spectre depuis F jusque bien au delà de A, agit de manière à détruire la modification produite par les rayons les plus réfrangibles, mais cette destruction ne se produit pas en rendant immédiatement obscure la matière devenue phosphorescente sous l’action de la lumière diffuse; elle a lieu après avoir fait briller cette matière pendant quelques instants.
« Ces faits viennent à l’appui du principe que j'avais déjà émis antérieurement et d’après lequel une substance phosphorescente n’a la faculté d’émettre dans l’obscurité qu’une somme de lumière correspondante à une somme d’effet produit par le rayonnement; si cettequanrité de lumière est émise lentement, comme cela a lieu après l’action des rayons les plus réfrangibles, la lumière est faible et dure jusqu’à l’extinction de la phosphorescence ; si elle est émise rapidement, comme cela a lieu sous l’influence des rayons les moins réfrangibles et celle de la chaleur; alors la substance brille vivement, mais pendant moins longtemps.
» 3º. Un troisième genre d’effets a lieu lors de l’action du spectre sur les matières phosphorescentes et principalemernt sur quelques-unes des sulfures mentionnés plus haut, Il consiste en ce que ces substances paraissent lumineuses dans certaines parties du spectre, mais seulement pendant, l’action du rayonnement, et surtout depuis l’extrême violet jusque bien au delà. Cet effet se produit également dans les parties du spectre ou la phosphorescence ne se manifeste pas. Je l’avais attribué, à l’époque où je le découvris, en 1843 (1) ([i]), à une sorte de phosphorescence s’exerçant seulement sous l’action des rayons solaires et ne se continuant pas après; BT. Stockes a observé depuis (2) ([ii]) des effets analogues avec des corps tels que le sulfate de quinine, la chlorophylle, etc., qui ne sont pas doués de phosphorescence; il a donné le nom de phénomènes de fluorescence à ces effets, qu’il attribue à un changement dans la vitesse de vibration des rayons lumineux au moment où ces rayons frappent la surface des corps.
» Dans ce travail j’ai étudié de nouveau cet ordre de phénoménes; mais je n’ai pas trouvé de motifs suffisants pour abandonner la. Première explication: L’hypothèse qui consiste à supposer que ces effets; tiennent à une phosphorescence immédiate sous l’influence de la lumière, c’est-à-dire à des vibrations; émanées du corps, me paraît rendre compte des phénomènes observés jusqu’ici. Il est très remarquable, du reste, que pami les différentes matiéres qui manifestent en même temps la phosphorescence proprement dite et la fluorescence, celle-ci donne toujours une lumière semblable à celle qui est émise par phosphorescence après l’action du rayonnemet, ce qui montre que ces deux genres d’effets, quoique très différents, sont liés l’un à l’autre. Néanmoins, comme on le sait, il y a des matières qui présentent seulement, avec une assez forte intensité, un seul de ces phénomènes, soit la fluorescence, soit la phosphorescence.
» Plusieurs des préparations de sulfure de strontium donnent un résultat assez curieux que l’on ne retrouve pas avec les sulfures de calcium et de barium: ce sulfure, préparé de manière à luire avec telle ou telle couleur, offre par diffusion à la lumière du jour une teinte analogue, quoique beaucoup plus faible, à celle de la lumiére émise par phosphorescence à l’obscurité. Cet effet, que je n’avais d’abord regardé que comme accidentel, mérite d’être signalé, car il semblerait indiquer une disposition des molécules du corps à produire un effet lumineux déterminé, soit par diffusion, soit par phosphorescence ou vibrations propres.
« La quatrième partie du travail traite de différentes questions relatives au mode de production de la lumière après l’action du rayonnement ou bien sous son influence. J’ai reconnu, entre autres, que la couleur de la lumiére émise par phosphorescence est intimêment liée à la réfrangibilité de cette lumière; on se trouve ainsi dans les mêmes conditions que lors de l’émission des rayons par une source lumineuse quelconque.
» Ces recherches ont montré qu’en général la réfrangibilité de la lumière émise par phosphorescence est moindre que celle des rayons excitateurs, ou du moins que les longueurs d’onde des rayons que les corps émettent après avoir été frappés par le rayonnement sont plus grandes que celle des rayons actifs; dans quelques cas cependant la réfrangibilité de la lumière émise est la même, et l’on ne peut citer qu’un exemple où elle est moindre. Il était intéressant aussi de chercher à vérifier si les rayons émis par les corps phosphorescents, et dont la longueur d’onde est plus grande que celle des rayons lumineux actifs, étaient capables de produire une impression calorifique, alors que la partie la plus réfrangible du spectre n’aurait pu le faire. Mais malgré la sensibilité des appareils thermo-électriques employés, cette impression, jusqu’ici, n’a pas été appréciable.
« J’ai terminé ces recherches en m’occupant de la transmission des effets de phosphorescence dans les corps de molécule à molécule; sans admettre cette transmission au delà des limites que l’expérience ne peut indiquer, je pense que les résultats curieux observés par M. Biot et par mon père, ainsi que ceux que j’ai obtenus, peuvent être expliqués en admettant qu’avec des corps phosphorescents des points qui ne sont pas directement frappés par la lumière reçoivent indirectement par diffusion une impression suffisante pour que la phosphorescence puisse se manifester. »
([i]) (1) Annales de Physique et de Chimie, 3e série, tome IX, page 320 (1843).
([ii]) (2) Annales de Physique et de Chimie, tome XXXVIII, page 491 (1853).
PHYSQUE. - Recherches sur divers effets lumineux qui résultent de l’action de la lumière sur les corps ; par M. Edmond Becquerel. (Extrait par l’auteur.)
« Dans le travail dont j’ai l’honneur de lire un extrait a l’Académie, j’ai étendu les recherches que j’avais déjà entreprises à différentes époques sur les propriétés lumineuses que les corps acquièrent après avoir été frappés par la lumière; ces propriétés, qui comprennent les effets connus sous le nom d’effets de phosphorescence, ne tiennent pas à des réactions chimiques analogues à celles qui ont lieu dans la combustion, mais bien à des modifications purement physiques ; elles dépendent de l’état moléculaire des corps, et sont développées à un haut degré dans plusieurs sulfures, mais elles ont lieu, quoique plus faiblement, avec un grand nombre de matières, et il est probable qu’en prenant des précautions convenables on étendrait encore le nombre des subtances impressionnables. Le phénomène de phosphorescence par l’action du rayonnement est donc beaucoup plus général qu’on ne le pense habituellement, et l’on peut dire que si tous les corps sont visibles pendant que la lumiére est renvoyée par diffusion, l’action du rayonnement sur la plupart d’entre eux ne cesse pas aussitôt qu’ils ne sont plus soumis à son influence, et peut se continuer encore pendant plus ou moins de temps, suivant leur nature, c’est-à-dire pendant une fraction de seconde pour certains corps, et pendant une heure et même plus pour d’autres.
« Après avoir rappelé, dans la premiére partie du Mémoire, les recherches déjà faites sur ce sujet, j’ai étudié d’une maniére spéciale, dans la seconde partie, les préparations désignées sous le nom de phosphores artificiels, et principalement les sulfures de strontium, de barium et de calcium. J’ai montré que la réfrangibilité de la lumière émise par chacun d’eux, ainsi que son intensité et sa durée, dépendaient de l’arrangement moléculaire et non de la composition chimique, et que l’on faisait varier les propriétés des matiéres impressionnables en modifiant 1’é1évation et la durée de la température à laquelle ils sont soumis, ainsi que l’état moléculaire des corps en présence et dont la réaction donne les substances que l’on étudie.
« Pour ne citer ici qu’un fait parmi tous ceux que j’ai observés, je dirai que le soufre et la strontiane anhydre, en proportions nécessaires pour donner le monosulfure, étant mis en présence à la température de 500 degrés environ jusqu’à ce que la réaction ait eu lieu, donnent une matière émettant une lueur jaune après l’action de la lumière diffuse ou solaire; si la température est portée à 7 ou 800 degres, même pendant très- peu d’instants, alors la masse, sans changer de composition, acquiert plus de compacité, et elle émet une lumière violette après l’influence préalable du rayonnement lumineux. Mais l’une et l’autre de ces préparations étant traitées par l’eau, puis la partie soluble étant évaporée et de nouveau chauffée vers 7 a 800 degres, donnent toutes deux des résidus phosphorescents verts, comme tous les résidus provenant de l’évaporation des dissolutions de sulfure de strontium dans l’eau: Ainsi, dans ce dernier cas, l’arrangement moléculaire, autre que celui des préparations précédentes, est seul cause des différences observées.
« Les expériences nombreuses que j’ai faites m’ont permis d’étudier les causes de cette différence dans l’arrangement maléculaire et d’obtenir à volonté, dans une même substance, une des couleurs prismatiques quelconques à l’exception du rouge extrême dont la réfrangibilité correspond aux raies A et B; en outre, la plupart des composés obtenus sont beaucoup plus lumineux que les matières phosphorescentes connues jusqu’ici.
» En général, une substance phosphorescente émet de la lumière d’une seule couleur, quelle que soit la réfrangibilité des rayons actifs: j’ai trouvé quelques substances qui font exception â cette régle et qui présentent des teintes différentes, suivant les parties du spectre qui les frappent; parmi celles-ci je citerai le sulfure de calcium obtenu par la réaction du persulfure de potassium sur la chaux, lequel donne une lumière violette quand il est excité par la partie violette HG du spectre; dans ce cas, la couleur des rayons actifs et celle des rayons émis par phosphorescence est la même; cette même matiére, an contraire, luit avec une couleur bleue lorsqu’elle a reçu l’influence des rayons invisibles ultra-violets.
« Dans la troisième partie du travail, j'ai étudié l’action des rayons différemment réfrangibles sur les substances diverses préparées d’après les principes indiqués précédemment. On sait qu’en général la partie la plus réfrangible du rayonnement lumineux excite la phosphorescence; mais cet effet n’est pas le seul auquel on est conduit en opérant avec les rayons dispersés par le prisme; on arrive à reconnaître trois genres d’effets très-remarquables:
« 1º. L’action de phosphoresceuce dont il vient d’être question et qui se manifeste depuis les raies F ou G du spectre jusque bien au delà du violet après P. Chaque matière est impressionnable entre des limites différentes, mais on remarque, en général, avec les sulfures de calcium et de strontium deux maxima d’action, et un seul maximum avec les préparations de sulfure de barium; d’autres corps présentent des effets analogues. La lumière émise par ces substances, après l’influence des rayons actifs, dure pendant plusieurs minutes pour quelques-unes et une heure et même plus pour d’autres.
» 2º. La partie la moins réfrangible du spectre depuis F jusque bien au delà de A, agit de manière à détruire la modification produite par les rayons les plus réfrangibles, mais cette destruction ne se produit pas en rendant immédiatement obscure la matière devenue phosphorescente sous l’action de la lumière diffuse; elle a lieu après avoir fait briller cette matière pendant quelques instants.
« Ces faits viennent à l’appui du principe que j'avais déjà émis antérieurement et d’après lequel une substance phosphorescente n’a la faculté d’émettre dans l’obscurité qu’une somme de lumière correspondante à une somme d’effet produit par le rayonnement; si cettequanrité de lumière est émise lentement, comme cela a lieu après l’action des rayons les plus réfrangibles, la lumière est faible et dure jusqu’à l’extinction de la phosphorescence ; si elle est émise rapidement, comme cela a lieu sous l’influence des rayons les moins réfrangibles et celle de la chaleur; alors la substance brille vivement, mais pendant moins longtemps.
» 3º. Un troisième genre d’effets a lieu lors de l’action du spectre sur les matières phosphorescentes et principalemernt sur quelques-unes des sulfures mentionnés plus haut, Il consiste en ce que ces substances paraissent lumineuses dans certaines parties du spectre, mais seulement pendant, l’action du rayonnement, et surtout depuis l’extrême violet jusque bien au delà. Cet effet se produit également dans les parties du spectre ou la phosphorescence ne se manifeste pas. Je l’avais attribué, à l’époque où je le découvris, en 1843 (1) ([i]), à une sorte de phosphorescence s’exerçant seulement sous l’action des rayons solaires et ne se continuant pas après; BT. Stockes a observé depuis (2) ([ii]) des effets analogues avec des corps tels que le sulfate de quinine, la chlorophylle, etc., qui ne sont pas doués de phosphorescence; il a donné le nom de phénomènes de fluorescence à ces effets, qu’il attribue à un changement dans la vitesse de vibration des rayons lumineux au moment où ces rayons frappent la surface des corps.
» Dans ce travail j’ai étudié de nouveau cet ordre de phénoménes; mais je n’ai pas trouvé de motifs suffisants pour abandonner la. Première explication: L’hypothèse qui consiste à supposer que ces effets; tiennent à une phosphorescence immédiate sous l’influence de la lumière, c’est-à-dire à des vibrations; émanées du corps, me paraît rendre compte des phénomènes observés jusqu’ici. Il est très remarquable, du reste, que pami les différentes matiéres qui manifestent en même temps la phosphorescence proprement dite et la fluorescence, celle-ci donne toujours une lumière semblable à celle qui est émise par phosphorescence après l’action du rayonnemet, ce qui montre que ces deux genres d’effets, quoique très différents, sont liés l’un à l’autre. Néanmoins, comme on le sait, il y a des matières qui présentent seulement, avec une assez forte intensité, un seul de ces phénomènes, soit la fluorescence, soit la phosphorescence.
» Plusieurs des préparations de sulfure de strontium donnent un résultat assez curieux que l’on ne retrouve pas avec les sulfures de calcium et de barium: ce sulfure, préparé de manière à luire avec telle ou telle couleur, offre par diffusion à la lumière du jour une teinte analogue, quoique beaucoup plus faible, à celle de la lumiére émise par phosphorescence à l’obscurité. Cet effet, que je n’avais d’abord regardé que comme accidentel, mérite d’être signalé, car il semblerait indiquer une disposition des molécules du corps à produire un effet lumineux déterminé, soit par diffusion, soit par phosphorescence ou vibrations propres.
« La quatrième partie du travail traite de différentes questions relatives au mode de production de la lumière après l’action du rayonnement ou bien sous son influence. J’ai reconnu, entre autres, que la couleur de la lumiére émise par phosphorescence est intimêment liée à la réfrangibilité de cette lumière; on se trouve ainsi dans les mêmes conditions que lors de l’émission des rayons par une source lumineuse quelconque.
» Ces recherches ont montré qu’en général la réfrangibilité de la lumière émise par phosphorescence est moindre que celle des rayons excitateurs, ou du moins que les longueurs d’onde des rayons que les corps émettent après avoir été frappés par le rayonnement sont plus grandes que celle des rayons actifs; dans quelques cas cependant la réfrangibilité de la lumière émise est la même, et l’on ne peut citer qu’un exemple où elle est moindre. Il était intéressant aussi de chercher à vérifier si les rayons émis par les corps phosphorescents, et dont la longueur d’onde est plus grande que celle des rayons lumineux actifs, étaient capables de produire une impression calorifique, alors que la partie la plus réfrangible du spectre n’aurait pu le faire. Mais malgré la sensibilité des appareils thermo-électriques employés, cette impression, jusqu’ici, n’a pas été appréciable.
« J’ai terminé ces recherches en m’occupant de la transmission des effets de phosphorescence dans les corps de molécule à molécule; sans admettre cette transmission au delà des limites que l’expérience ne peut indiquer, je pense que les résultats curieux observés par M. Biot et par mon père, ainsi que ceux que j’ai obtenus, peuvent être expliqués en admettant qu’avec des corps phosphorescents des points qui ne sont pas directement frappés par la lumière reçoivent indirectement par diffusion une impression suffisante pour que la phosphorescence puisse se manifester. »
([i]) (1) Annales de Physique et de Chimie, 3e série, tome IX, page 320 (1843).
([ii]) (2) Annales de Physique et de Chimie, tome XXXVIII, page 491 (1853).
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