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Œuvres de Pierre Curie/03

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SUR L’ÉLECTRICITÉ POLAIRE DANS LES CRISTAUX HÉMIÈDRES À FACES INCLINÉES.

En commun avec JACQUES CURIE.



Comptes rendus de l’Académie des Sciences, t. XCI, p. 383,
séance du 16 août 1880.


1. Dans l’avant-dernière séance, nous avons présenté à l’Académie la description d’un nouveau mode de développement de l’électricité polaire dans les cristaux hémièdres à faces inclinées ; nous avons montré pour tous les cas connus qu’une relation constante existe entre le sens des effets produits par des variations de température et le sens de ceux dus à des variations de pression, relation qui permet d’énoncer le phénomène d’une façon générale en disant que, quelle que soit la force déterminante, toutes les fois qu’un cristal hémièdre à faces inclinées se contracte, il y a formation de pôles électriques dans un certain sens ; toutes les fois que le cristal se dilate, les pôles électriques se forment en sens inverse.

Nous allons montrer à présent que, dans toutes les substances non conductrices étudiées, ce sens est lié à la position des facettes hémièdres. Pour cela nous allons passer en revue les cristaux pyroélectriques, décrire pour chacun d’eux les particularités de leurs formes ainsi que la situation des pôles électriques. Les résultats contenus dans l’énumération qui va suivre ne sont pas de nous pour la plus grande partie et sont acquis depuis longtemps, mais leur rappel était nécessaire pour établir avec netteté la concordance de tous les faits connus.


2. Système cubique. — Les cristaux hémièdres à faces inclinées appartenant à ce système ont quatre axes d’hémiédrie qui sont les quatre axes ternaires du cube ; ces directions sont aussi les axes d’électricité polaire.

Blende (Friedel). — La forme hémiédrique est un tétraèdre ; sur un petit tétraèdre nous avons trouvé que le pôle positif par contraction est situé vers le sommet ; le pôle négatif par contraction, vers la base.

Chlorate de soude. — Ce qui vient d’être dit pour la blende lui est applicable.

Helvine. — Idem. Seulement nous n’avons pu étudier sur ce minéral que l’action de la chaleur, et sur la base seulement ; les cristaux étant enchâssés dans leur gangue n’ont pu être comprimés.

Système hexagonal. Tourmaline. — L’axe principal est l’axe d’hémiédrie et d’électricité polaire ; l’une des extrémités est terminée par un rhomboèdre surbaissé b1 ; l’autre, par un rhomboèdre aigu e1 ; le pôle positif par contraction se forme du côté du sommet e1 (Haüy).

Quartz. — La forme hémièdre à faces inclinées est un ditrièdre ; il a trois axes hémièdres horizontaux allant d’une arête du prisme hexagonal à l’arête opposée. Si l’on coupe le ditrièdre par un plan horizontal, la section est un triangle équilatéral ; les trois hauteurs de ce triangle sont les trois axes d’électricité polaire qui coïncident donc avec les axes d’hémiédrie ; le pôle positif par contraction est situé du côté du sommet du triangle, et le pôle négatif par contraction du côté de la base (Friedel).

Système orthorhombique. Topaze (Friedel). — L’axe vertical est l’axe d’hémiédrie et aussi celui d’électricité polaire. Un cristal présentait à l’une des extrémités les facettes e1 et a1 (parfois hémièdres), très développées, alors qu’elles l’étaient peu à l’autre ; de plus, cette dernière extrémité était polie et brillante alors que la première était rugueuse et terne ; nous avons pu constater que le pôle positif par contraction était situé vers le sommet où les facettes e1 et a1 étaient le plus développées ; mais, pour pouvoir certifier le sens du phénomène, cette expérience demanderait à être reprise sur des cristaux véritablement hémièdres ; ces derniers sont malheureusement rares.

Calamine. — L’axe vertical est l’axe d’hémiédrie et d’électricité polaire. L’une des extrémités est formée par la base p et les facettes hémièdres a1 et e1 ; l’autre extrémité est formée par l’octaèdre aigu e3 ; le pôle positif par contraction est situé vers ce dernier sommet (Haüy).

Sel de Seignette. — La forme hémièdre la plus ordinaire est un tétraèdre b½ ; les axes d’électricité polaire sont dirigés d’un sommet de ce tétraèdre à la base opposée ; ils ne coïncident donc avec aucun des axes cristallographiques ; quant à leur direction exacte, nous ne l’avons pas encore déterminée : la prévoir théoriquement ne nous a pas été possible, le tétraèdre étant irrégulier, et la trouver expérimentalement demanderait une série de mesures très délicates des quantités d’électricité développées suivant des directions voisines ; du reste, cela n’a pas d’importance pour la question qui nous occupe ; il suffit de savoir que l’axe va du sommet à un point de la base du tétraèdre ; le pôle positif par contraction est situé vers le sommet.

Système clinorhombique. Acide tartrique droit. — L’axe horizontal est l’axe d’hémiédrie et aussi celui d’électricité polaire. Les faces e1 se trouvent à une extrémité et n’existent pas à l’autre ; le pôle positif par contraction se forme du côté qui porte les facettes hémièdres (Hankel).

Sucre. — Ce qui vient d’être dit pour l’acide tartrique lui est applicable.

Substance pseudocubique. Boracite. — Elle se présente sous la forme d’un cubododécaèdre, avec faces d’un tétraèdre. Il y a quatre axes d’électricité polaire suivant les quatre axes ternaires du cube. Les pôles positifs par contraction prennent naissance vers les bases des tétraèdres (Haüy).


3. Si l’on rapproche ces résultats les uns des autres, on voit que, pour toutes les substances étudiées, sauf une exception, celle de la boracite, le pôle positif par contraction prend naissance à l’extrémité de l’axe d’électricité polaire qui porte les facettes hémièdres formant avec lui les angles les plus aigus. La boracite, qui parait être une exception, vient au contraire apporter au rapport ci-dessus une intéressante confirmation. M. Mallard a en effet démontré, par l’étude des propriétés optiques de cette substance, que, quoique présentant cristallographiquement la symétrie cubique, elle est en réalité formée par la juxtaposition et l’enchevêtrement de douze pyramides ; ces pyramides proviennent de six prismes orthorhombiques hémièdres dont les axes d’hémiédrie sont parallèles aux arêtes du cube[1].

Sans entrer ici dans la description de ce groupement, nous ferons seulement remarquer que, suivant chaque moitié d’un axe ternaire du pseudo-cube, se trouvent juxtaposées trois pyramides. Du côté où se trouve la facette pseudotétraédrique, les extrémités modifiées des axes d’hémiédrie des trois pyramides sont situées sur l’axe ternaire ; du côté qui ne porte pas de facettes tétraédriques, ce sont les extrémités non modifiées des axes d’hémiédrie des trois autres pyramides qui se trouvent sur l’axe ternaire. L’extrémité de l’axe ternaire qui porte la facette tétraédrique et qui est négative par contraction correspond aux extrémités modifiées des véritables axes d’hémiédrie.


4. Tous les faits jusqu’à présent sont donc d’accord pour montrer que, dans toutes les substances non conductrices hémièdres à faces inclinées étudiées, il y a une même liaison entre la position des facettes hémiédriques et le sens du phénomène de l’électricité polaire.

L’extrémité de l’axe d’électricité polaire qui est terminée par les facettes hémièdres, formant avec lui les angles les plus aigus, se charge positivement par contraction, et négativement par dilatation ; l’autre extrémité, ou qui ne porte pas de facettes hémièdres, ou qui est formée par la base ou par les facettes hémièdres faisant avec l’axe les angles les plus obtus, se charge positivement par dilatation et négativement par contraction.

On sentira mieux la signification physique de ce qui précède en disant plus vulgairement, mais plus rapidement, que l’extrémité la plus pointue de la forme hémièdre correspond au pôle positif par contraction, tandis que l’extrémité la plus obtuse correspond au pôle négatif par contraction.



  1. Mallard, Ann. des Mines, t. X.