Réfractomètre Bertrand
par Ivan Werlein - Paris

Réfractomètre Bertrand - Constructeur Ivan Werlein - Longueur minimum 5,5 cm ; diamètre 3 cm - Fin du XIXe siècle

Sur la Fig. 78  empruntée aux "Leçons de Physiques" de L. Margat-L'Huillier (1897), SI est un rayon incident arrivant en I sur la surface de séparation AB de deux milieux transparents (Il s'agit, ici, de l'air et de l'eau). La direction IR suivant laquelle le rayon réfracté se propage dans le second milieu dépend des milieux considérés. Descartes énonce qu'il y a, pour deux milieux donnés, un rapport constant entre les sinus de l'angle d'incidence i et de l'angle de réfraction r.

Cette relation définit l'indice de réfraction du second milieu par rapport au premier. Pour une valeur de l'angle d'incidence égale à 90° (incidence rasante), l'angle r correspond à λ, angle limite caractérisant l'association des deux milieux.

La Fig. 83 du même ouvrage montre un rayon incident issu de P et se propageant dans l'eau en direction de l'air. Pour un angle d'incidence inférieur à  λ, angle limite, le rayon est réfracté en sortant dans l'air. Pour un angle  égal à λ, le rayon sort en I en rasant la surface de l'eau. Pour une incidence supérieure à λ , le rayon ne peut sortir et, en I', il subit la réflexion totale suivant I'P'.

Ce qui est vrai pour le couple eau/air l'est tout autant pour un couple liquide transparent /verre.  Si le liquide est une solution, l'indice peut varier en fonction de la concentration en substance dissoute. Il s'agit du point de départ de la méthode d'analyse réfractométrique.

En 1885, Emile BERTRAND présente son réfractomètre dans le
BULLETIN DE LA SOCIÉTÉ MINÉRALOGIQUE DE FRANCE :

Les deux photographies ci-dessus sont celles d'un second instrument présenté en partie démonté. La première image permet de distinguer la lentille demi-boule dans sa totalité : la face plane extérieure et la face intérieure hémisphérique. La seconde image montre la pièce cylindro-conique interne qui se termine par le réticule en verre sur lequel l'opérateur met au point par tirage de l'oculaire dont on voit la colerette à droite.

Source gallica.bnf.fr / Bibliothèque nationale de France

A l'aide d'un agitateur ou d'une pipette fine, on dépose une goutte du liquide à étudier dans la cupule du volet mobile. En rabattant le corps du réfractomètre sur ce volet, le liquide entre en contact avec la face plane de la lentille demi-boule.

La lumière pénètre dans la lentille par la fenêtre d'éclairement dépolie visible à l'extrémité de l'appareil. Suivant son incidence, elle est réfractée dans le liquide ou est réfléchie en direction du réticule, placé entre la lentille demi-boule et l'oculaire.

Emile BERTRAND (1844-1909) est minéralogiste de la deuxième moitié du XIXe siècle, concepteur d'un microscope polarisant, d'un microscope à lumière convergente dit à "lentille de Bertrand" permettant de déterminer la position des axes optiques d'un cristal, ainsi que de plusieurs réfractomètre.

Ivan WERLEIN, Français né à Moscou et opticien fabricant, est spécialiste des phénomènes de polarisation et de cristallographie. Il est, en France,  pionnier en matière de réalisation de lames minces de roches. Le Compendium présente quelques lames réalisées par Ivan Werlein dans les années 1880.