LUMIERE

Sources lumineuses. — Propagation.

Nous savons que, d'après Newton, cet agent de communication entre les objets et Torgane de la vue consisterait en une émission de particules très subtiles, que les corps lumineux darderaient autour d'eux, et qui, par leur choc contre la rétine de Tœil, produiraient la vision. Ces particules, supposées animées d'une extrême vitesse, se succéderaient à de grands intervalles, sans que la sensation sur Tœil cesse d'être continue , à cause de la persistance des impressions lumineuses sur la rétine. La diversité des couleurs résulterait de la différence des particules lumineuses qui les produisent. Dans le système de l'émission , il faut attribuer une masse insensible à ces particules , car des expériences très délicates ont montré que les actions lumineuses concentrées au moyen d'une lentille, sont, incapables d'imprimer la plus faible impulsion aux corps les plus légers et les plus mobiles, qui sont suspendus au point de concentration de ces actions.

Selon Huygens et les savants, tels que Young et Fresnel, dont les travaux remarquables ont le plus contribué , dans ces derniers temps , à renverser la théorie de rémission, et à assurer le triomphe de la théorie des ondulations , les actions lumineuses résultent des mouvements vibratoires rapides que les particules de Téther concentré à l'intérieur des corps, éprouvent de la part des molécules de ceux-ci, au moment où ils deviennent lumineux. Ces vibrations sont transmises à Tœil, comme nous l'avons déjà dit, par Téther environnant, avec une extrême vitesse , et de la même manière que les ondes sonores se propagent dans Tair autour d'un corps sonore. Dans ce système, les différences de sensation correspondant aux diverses couleurs, tirent leur origine de la rapidité plus ou moins grande des vibrations , à Tintérieur des corps lumineux.

Le système des ondulations explique avec la même facilité que le système de rémission, la réflexion et la réfraction , ces phénomènes qui jadis formaient la partie principale de Voptique; mais, en outre, il rend parfaitement compte de la polarisation , des interférences et d'autres phénomènes tout aussi remarquables , dont il ne peut être ici question , et que le système de rémission est impuissant à expliquer.

Parmi les sources de lumière, il importe de distinguer, d'abord, les corps qui sont lumineux par euxmêmes , tels que le soleil , les étoiles , les substances en ignition , puis les corps qui ne sont' lumineux que par emprunt , c'est-à-dire en réfléchissant autour d'eux la lumière, envoyée par une source qui les éclaire.

Le soleil , les étoiles constituent des sources naturelles ; elles sont permanentes. Les autres sources de lumière, telles que les corps incandescents ^ les flammes^ les cor f s phosphorescents, sont des sources artificielles. Les solides accusent des degrés d'incandescence différents selon la température à laquelle ils sont portés. Vers 400 à 500°, ils commencent à rougir dans Tobscurité; ils sont alors au rouge naissant , puis ils passent au rouge sombre , au rouge blanc , à mesure que la température s'élève.

Quant aux flammes , nous avons eu occasion de dire que leur lumière est émise par les produits gazeux de la combustion , quand ils sont portés à l'incandescence par la chaleur que dégage ce phénomène.

Les substances phosphorescentes sont celles qui émettent une certaine lueur dans l'obscurité, sans production de chaleur sensible. La lueur que répandent le phosphore, de nombreux insectes, ou des matières orga-

niques en décomposition lente , telles que du poisson de mer et du vieux bois humide , nous offre des exemples de phosphorescence spontanée.

La phosphorescence peut être également excitée artificiellement par divers moyens ; elle présente des teintes différentes selon ces moyens et la nature des corps. Beaucoup de substances , entre autres le sucre pilé dans l'obscurité, deviennent phosphorescentes par des actions mécaniques. D'autres acquièrent cette propriété par une élévation de température. C'est ainsi que plusieurs pierres précieuses luisent dans Tobscurité, quand elles sont placées sur une surface chaude. Il est des corps qui émettent une lumière plus ou moins persistante selon leur nature, lorsqu'ils ont été traversés par des décharges électriques : ces effets se manifestent particulièrement quand ils subissent les décharges de la bobine de Ruhmkorff dans les tubes de Geissler, au sein de gaz très raréfiés. Enfin, un grand nombre de corps deviennent phosphorescents après leur insolation, c'est-à-dire lorsqu'ils ont élé exposés à la lumière solaire. Tout le monde sait que les diamants , après leur exposition au soleil , restent phosphorescents dans Tobscurité, pendant un temps plus ou moins long. Le sucre, la cire blanche, et d'autres

matières organiques partagent la même propriété. Ce dernier cas de phosphorescence artificielle s'explique en admettant que la substance , pendant son exposition au soleil , absorbe la lumière sous forme de force vive , puis, qu'elle émet cette lumière dans l'obscurité avec une rapidité plus ou moins caractéristique, selon sa nature et d'autres circonstances.

Les conditions dans lesquelles les phénomènes de phosphorescence si curieux se révèlent, et que nous venons d'indiquer très sommairement , ont été parti-^ culièrement étudiés, dans cesderniers temps, par divers physiciens, en tête desquels nous citerons M. Ed. Becquerel.

Indiquons actuellement les principaux phénomènes qui caractérisent la propagation de la lumière.

Le fluide lumineux pénètre au travers des gaz , de la plupart des liquides et de plusieurs solides. Les corps, tels que le verre poli et l'eau , qui permettent de distinguer nettement les objets au travers de leur substance, sont des corps transparents ou diaphanes. Les substances, telles que le verre dépoli, l'albâtre, qui ne laissent passer qu'une partie de la lumière, sans permettre d'apercevoir nettement les objets , sont des corps simplement translucides. Enfin, on nomme

corps opaques les substances qui arrêtent complètement la lumière.

Tout corps opaque, en interceptant le passage des rayons lumineux, projette du côté opposé à la source de lumière une ombre^ ou espace dans lequel il empêche la lumière de pénétrer. L'intersection de la surface limite de cette ombre par un écran, n'est pas éclairée, et forme V ombre portée du corps. Lorsque la source de lumière n'est pas réduite à un seul point lumineux , et qu'elle présente une certaine étendue , l'ombre est entourée d'une pénombre , ou bande généralement étroite qui est moins obscure que l'ombre.

Un corps lumineux doit être considéré comme une réunion de points lumineux, dont chacun est un centre d'émanation ou de rayonnement de lumière. On donne le nom rayon lumineux à la direction que suit la lumière en se propageant. Dans un milieu homogène , la lumière se transmet en ligne droite, et les rayons sont rectilignes.

Gomme la lumière émanée d'un point se propage suivant tous les rayons d'une sphère dont il est le centre, évidemment son intensité doit diminuer à mesure qu'elle s'éloigne de ce point. D'après ce mode de propagation , il est aisé de conclure que l'intensité

de la lumière émanée d'un point lumineux varie en raison inverse du carré de la dislance. Cette loi , qui caractérise aussi les variations d'intensité de la chaleur, de Télectricité et du magnétisme , selon la distance, n'est rigoureusement vraie , à l'égard de la lumière , que dans le cas de transmission dans le vide , attendu qu'une partie de celle-ci est toujours absorbée par le milieu diaphane. Toutefois, la loi doit être considérée comme vraie dans l'air, quand la distance ne dépasse pas certaine limite de grandeur.

Dans la partie de l'optique , appelée photomélriCj qui s'occupe des lois de l'intensité de la lumière et des moyens de comparer les intensités relatives des sources lumineuses, on démontre que Tintensité d^un rayon de lumière émis par une surface incandescente , diminue suivant une loi précise, quand l'obliquité du rayon augmente relativement à la surface. Les comparaisons entre les intensités des lumières émises par les astres et les sources artificielles , ont conduit les observateurs qui se sont occupés de celte question intéressante, à des résultats assez peu concordants , à cause des difiBcultés qui entourent ce problême, et de la différence de système des photomètres employés. Nous nous bornerons à dire que, d'après une de ces expé-

riences, Téclat de la Lune est moindre que celui d*une bougie, dans le rapport de 0,675.

Malgré la rapidité de la propagation de la lumière dans les phénomènes ordinaires , elle n'est pas instantanée, et la lumière met un temps appréciable à se transmettre d'un point à un autre , quand leur distance est excessivement grande. C'est Roemer, astronome danois, qui mesura, la^première fois, la vitesse de la lumière, en la déduisant de certaines inégalités de durée que présentent les éclipses des satellites de Jupiter, question dont il s'occupa en 1675 et 1676. D'après les observations de Roemer , la vitesse de la lumière, ou l'étendue qu'elle parcourt uniformément en une seconde dans les espaces célestes, est de 61600 lieues de 5000 mètres. Suivant cette donnée, la lumière nous arrive du Soleil en S^ 16». Pour nous faire une idée de cette prodigieuse vitesse, rappelons ici qu'un boulet de canon lancé de la Terre, emploierait {Jus de dix-sept années pour atteindre le Soleil , en supposant qu'il conservât sa vitesse initiale.

La vitesse de la lumière a été l'objet de mesures qui ont été prises récemment, par MM. Fizeau et Foucault, entre de courtes distances terrestres, à l'aide de moyens très ingénieux, mais différents. Leurs

évaluations de la vitesse de la lumière s'élèvent respectivement à 63073 et 59637 lieues. Chacun de ces savants a déduit de ses expériences cet autre fait très important, que la vitesse de la lumière est plus grande dans Vair que dans Veau. Ce résultat expérimental s'accorde parfaitement avec les idées fondamentales du système des ondulations , tandis qu'il est en opposition ^vec la théorie de l'émission de la lumière.

Réflexion de la lumière. — Phénomônes généraux. — Lois. — Miroirs.

Lorsqu'un rayon de lumière rencontre une surface polie , il se réfléchit sur celle-ci , c'est-à-dire qu'une partie de la lumière revient du même côté de la surface, en quantité plus ou moins considérable selon que le milieu limité par la surface réfléchissante est opaque ou diaphane. La partie de l'optique qui traite des lois de la réflexion de la lumière, porte le nom de catoptrique.

Dans le phénomène de la réflexion sur un corps opaque poli , il faut distinguer la portion de la lumière qui obéit à la réflexion régulière ^ de la partie qui subit une réflexion irrégulière. En partant des définitions géométriques connues , on exprime les lois expérimen-

Digitjzed by

taies de la réflexion régulière qu^éprouve un rayon lumineux sur une surface plane et polie , en disant que Tangle de réflexion est égal à Tangle d^incidence , et que le rayon incident et le rayon réfléchi sont dans un plan normal à la surface réfléchissante. Telles sont les deux lois fondamentales de la réflexion régulière de la lumière.

La quantité de lumière réfléchie régulièrement est d'autant plus grande que la surface est mieux polie , et, pour un même prfli, elle augmente avec Tangle d'incidence. Le premier fait est évident, et le second est constaté par une expérience curieuse : si Ton place Tœil très près de la surface d'un verre dépoli ou d'une feuille de papier satiné , on aperçoit les images des objets environnants avec plus ou moins de netteté , à cause de la réflexion sous un très grand angle d'incidence.

La portion de lumière réfléchie irrégulièrement, ou d'une manière diffuse ^ est d'autant plus grande que la surface est moins bien polie. Cette lumière est renvoyée dans toutes les directions par les aspérités qui recouvrent les surfaces non polies ; elle nous permet de voir les objets dans toutes ces directions. Si une surface réfléchissait régulièrement la totalité de la lumière

incidenle , Toeil ne la verrait que dans la direction du rayon réfléchi. C'est ainsi que nous ne distinguons pas une glace bien polie, à surface parfaitement nette, à moins qu'elle ne réfléchisse régulièrement une certaine quantité de lumière dans la directioi> de Tœil. Remarquons ici que, par suite de la réflexion irrégulière, un grand nombre de surfaces dépolies jouissent de la propriété de renvoyer les rayons avec une couleur y qui diffère souvent de celle de la lifmière incidente.

L'expérience prouve que les parties de lumière réfléchies régulièrement et irrégulièrement par un corps, ne sont jamais égales en totalité à la quantité de lumière incidente , parce qu'une portion de celle-ci est absorbée par le milieu réflecteur. Celte portion s'éteint quand celui-ci est opaque, et le traverse quand il est transparent.

On donne le nom de miroir à toute surface polie qui réfléchit les rayons lumineux. Parmi les solides, les métaux, leurs alliages et quelques amalgames sont surtout susceptibles de prendre un poli parfait. Parmi les liquides, le mercure réfléchit la lumière avec éclat. Les miroirs de verre participent de cette propriété du mercure ; ils la doivent à l'amalgame de ce métal avec l'étain, dont leur surface postérieure est revêtu. Les

miroirs de verre, dont l'invention remonte au VI* siècle, et qui ont remplacé les miroirs en métal poli dont les anciens se servaient exclusivement, présentent l'inconvénient de produire une réflexion partielle de la lumière à la face antérieure du verre, ce qui affaiblit l'éclat de la lumière réfléchie par la face amalgamée , et produit une réflexion double, parfois distincte.

Supposons un point lumineux placé en avant d'un miroir plan; on démontre que les rayons arrivant de cette source à sa surface, sont réfléchis suivant des directions dont les prolongements au-delà du miroir, divergent d'un point qui est situé , de ce côté, symétriquement par rapport au point lumineux. Les rayons sont donc réfléchis et perçus par l'œil , comme s'ils émanaient de ce point symétrique; celui-ci porte le nom* d'image virtuelle du point lumineux , à cause de sa position géométrique.

La réflexion de tous les rayons de lumière émanés des points composant la face d'un objet qui est tournée vers un miroir plan, s'accomplit évidemment suivant la loi spécifiée. Comme l'œil placé convenablement par rapport- au miroir, voit, par réflexion, tous ces points dans la direction des rayons lumineux qu'il reçoit , on comprend pourquoi un objet vu par réflexion sur un

miroir plan , se montre comme s'il était placé derrière celui-ci, et dans le lieu où son image virtuelle est supposée formée par les convergences des prolongements des rayons réfléchis.

Les miroirs plans ont été l'objet d'une multitude d'applications , les unes amusantes , comme le kaléidoscope , les autres utiles , telles que le sextant ^ instrument qui sert à mesurer les hauteurs et les distances angulaires des astres , à bord des navires , malgré les mouvements de la mer.

Les lois du pouvoir réflecteur dont jouissent les faces brillantes d'un grand nombre de substances cristallines , ont été appliquées à la mesure des angles de ces faces, à l'aide d'instruments à réflexion appelés goniomètres.

M. Plateau a fait une expérience curieuse dans laquelle un rayon lumineux suit une ligne courbe, par une suite de réflexions successives qu'il éprouve à la surface concave d'une bande métallique courbée et bien polie. Lorsqu'un rayon incident arrive à l'une des extrémités de cette surface suivant la tangente à sa courbure concave, il quitte tangenliellement l'autre côté de la lame, après en avoir suivi la concavité.

On emploie fréquemment, en optique, des miroirs

courbes , particulièrement les miroirs sphériques concaves et convexeSj dont nous indiquerons les propriétés les plus curieuses.

Dans ces sortes de miroirs, on appelle centre géométrique ou de courbure j le centre de la sphère dont le miroir fait partie, et centre optique, le milieu du miroir. La droite indéfinie, passant par ces deux centres, est raœe principal du miroir.

Lorsqu'on dirige vers le Soleil Taxe principal d'un miroir concave, tous les rayons solaires qui viennent le frapper sont réunis , par réflexion , dans un petit espace circulaire situé précisément au milieu des deux centres. Le point central de ce petit espace est le foyer principal du miroir. Il est situé sur Taxe si celui-ci est dirigé vers le centre du Soleil. Si cette condition n'est point satisfaite, le miroir modifie la direction des rayons réfléchis en cône, de façon à les faire converger vers un certain foyer voisin du premier. L'espace circulaire apparaît avec éclat et chaleur sur un petit écran placé au foyer, où la lumière et la chaleur concentrées sont d'autant plus intenses, que la surface du miroir offre plus d'étendue.

Ce disque lumineux est une image réelle du Soleil ; elle est ainsi qualifiée parce qu'elle est réellement for-

mée par le croisement des rayons solaires réfléchis vers le foyer.

Lorsqu'un objet lumineux quelconque est placé eu face d*un miroir concave , au-delà du foyer , il se forme en avant du réflecteur une image réelle et toujours renversée de Tobjet ; elle est tantôt plus grande, tantôt plus petite que celui-ci, d'après la distance de l'objet. Cette image est visible, soit dans Tair, pour Tœil placé en avant et à une certaine distance du miroir , soit sur un écran en verre dépoli, plac^ au foyer, qui laisse voir Timage dans toutes les directions par réflexion, ou par translucidité.

Plusieurs expériences assez curieuses sont fondées sur la formation d'une image réelle aérienne , c'est-àdire sans interposition d'écran , par ces réflexions. Ainsi, quand on s'avance vers un miroir concave à grande surface, en tenant à la main une épée, on voit sortir du miroir une autre épée, image de la première , dont la pointe dirigée vers le spectateur le fait quelquefois reculer.

Lorsque Tobjet est placé entre le foyer et le miroir concave, la formation d'une image réelle n'est plus possible ; alors l'œil reçoit les' rayons réfléchis comme s'ils émanaient d'une image virtuelle , droite et agrandie

de Tobjet, qu'il aperçoit derrière le miroir. Tel est Teifet des miroirs à barbe.

Quand un objet est placé devant un miroir convexe , n'importe à quelle distance, on aperçoit derrière le réflecteur une image toujours droite, et plus petite que Tobjet.

Les rayons émanés d'un point lumineux et que réfléchit un miroir concave, par exemple, ne vont pas tous, après la réflexion, converger en un même point, comme on le croirait peut-être : les rayons réfléchis par les bords s'écartent du lieu où convergent les rayons renvoyés par la partie centrale. Telle est la cause de Vaberration de sphéricité des miroirs. Les rayons ne se réunissant pas rigoureusement au même point de l'axe du miroir , engendrent , par leurs croisements , une surface brillante , appelée caustique , au sommet de laquelle se trouve le foyer principal.

Les miroirs concaves sont plus souvent employés que les miroirs convexes ; mais nous voyons fréquemment les effets de ces derniers se produire à la surface brillante des objets de forme convexe, par exemple les boules argentées que l'on place fréquemment dans les jardins.

Les miroirs concaves, qui ont été longtemps utilisés

pour la réflexion de la lumière des phares, sont employés particulièrement dans les télescopes. On s'en sert aussi pour concentrer la lumière solaire, et enflammer ou fondre des substances. Rappelons, à ce sujet, que Bufibn, au lieu de se servir d'un miroir concave pour cet objet , réalisa une idée du Père Kircher , en construisant un appareil composé d'un système de miroirs plans , qui faisaient converger ensemble les faisceaux de rayons solaires réfléchis par chacun d'eux. A l'aide d'un appareil semblable composé de 68 glaces , Buffon enflamma du bois à 65 mètres , et fondit des métaux à 15 mètres de distance. Cette expérience a démontré la possibilité de l'incendie de la flotte romaine par Archimède , à l'aide de miroirs , incendie que certains historiens attribuent à ce grand géomètre , lors de la défense de Syracuse, sa patrie.

Réfraction.

Phénomènes généraux. — Lois. — Lentilles.

Quand un rayon lumineux passe obliquement du vide dans un milieu , ou d'un milieu dans un autre , de l'air dans l'eau par exemple, ou inversement, il éprouve à la surface de séparation des milieux un

changement de direction subit ; le rayon se propage dans le second milieu suivant une direction qui n'est plus celle de sa propagation dans le vide , ou dans le premier milieu. Tel est le phénomène fondamental de la réfraction. L'étude des particularités qui se rattachent à ce fait important , constitue la branche de Toptique appelée dioptrique.

La réfraction sert à expliquer divers effets , tels que la rupture apparente d*un bâton immergé obliquement dans Teau, et l'élévation relative des objets placés dans un liquide transparent, ou du fond du vase qui le contient , lorsqu'on les regarde obliquement à la surface du liquide.

Toutes les substances dans lesquelles la lumière se propage sont appelées milieux réfringents, parce qu'elles réfractent la lumière qui y pénètre sous une direction inclinée.

La déviation d'un rayon à la surface de pénétration dans un milieu réfringent , n'a lieu que dans le cas de l'incidence oblique de la lumière, car tout rayon qui pénètre normalement à cette surface n'est nullement dévié de sa direction primitive.

Lorsqu'un rayon lumineux passe du vide dans un milieu réfringent , il se rapproche , à l'intérieur de

celui-ci , de la normale à la surface de pénétration , au point d'incidence du rayon. L'angle de réfraction , c'est-à-dire Tangle compris entre le rayon réfracté et la normale prolongée à l'intérieur du milieu , se trouve dans le plan de Tangle d'incidence du rayon. Telle est la première loi de la réfraction. La seconde lie entre elles les grandeurs de ces deux angles par la relation trigonométrique suivante : le sinus de l'angle d'incidence et celui de l'angle de réfraction sont dans un rapport constant. Les lois de la réfraction, découvertes d'abord par Snellius, au XVIIe siècle, ont été énoncées sous la forme simple qui précède par Descaries.

On donne le nom d'indice de réfraction au rapport constant entre les sinus des angles d'incidence et de réfraction , qui convient à un rayon passant du vide dans un milieu réfringent donné. Les valeurs de l'indice sont respectivement 1,336 et 1,534 pour l'eau et le verre ordinaire. Plus l'indice qui caractérise une substance est élevé , plus ce milieu est réfringent. En général , de deux milieux diiférents , le plus dense est celui dont l'indice est le plus grand , ou , en d'autres termes, c'est le milieu le plus réfringent. Toutefois, il se présente des exceptions à ce fait.

L'indice d'une même substance varie avec son état.

Les indices des gaz et des vapeurs sont très faibles. Celui de Tair est seulement 1,00029. Il résulte de là que les indices de réfraction des solides et des liquides mesurés dans Tair, sont très peu affectés , dans leurs valeurs respectives , par la réfringence particulière de ce milieu. D'ailleurs, le calcul permet de déduire Tindice absolu d'une substance, c'est-à-dire son indice par rapport au vide, quand son indice relatif a été mesuré dans Tair.

Lorsqu'un rayon lumineux repasse d'un milieu dans le vide ou dans l'air, il sort du premier en formant un angle d'émergence dont la grandeur est en rapport avec celle de l'angle d'incidence intérieur conformément à la loi des sinus, et d'après la valeur de l'indice propre à la substance. Il en résulte que l'angle d'émergence est égal à un angle d'incidence extérieur qui correspondrait à un angle de réfraction précisément égal à l'angle sous lequel le rayon se présente à l'intérieur du milieu , pour en sortir. Celte propriété s'exprime d'une manière générale en disant : un rayon de lumière qui rebrousse chemin repasse exactement par les mêmes lieux.

L'expérience montre que, si un rayon lumineux se présente pour passer d'un milieu réfringent dans un autre moins réfringent, par exemple de l'eau dans

Tair, il existe une incidence intérieure au-delà de laquelle le rayon ne sort plus du milieu. Cette incidence., qui porte le nom d'angle limite, correspond à un angle d'émergence de 90**. Quand Tangle d'incidence intérieure dépasse la valeur de l'angle limite , alors le rayon est réfléchi en totalité dans le milieu , où il obéit aux lois ordinaires de la réflexion. Ce phénomène curieux , qui a été découvert par Kepler , prend le nom de réflexion totale.

L'air réfracte la lumière, mais faiblement; il en résulte, cependant, que Tes rayons lumineux émanés des astres éprouvent une déviation en traversant notre atmosphère. Ce phénomène, nommé réfraction atmosphérique , a pour effet de faire paraître les astres plus élevés au-dessus de l'horizon qu'il ne le sont en «fiet. La grandeur de la réfraction astronomique varie avec la hauteur de l'astre: elle est nulle quand il est au zénith, et elle atteint son maximum à l'horizon. Les astronomes savent calculer exactement l'influence de la réfraction astronomique sur la position des astres, et débarrasser ainsi leurs observations de cette cause d'erreur.

Le phénomène du mirage , qui se produit dans des plaines sablonneuses échauffées par le soleil , est une

illusion due à des effets de réfraction. L'observateur voit alors à Thorizon comme une immense nappe d'eau , à la surface de laquelle semblent se refléter le ciel, les nuages, les arbres. Ce phénomène a été souvent l'objet de cruelles déceptions pour l'armée française, lors de l'expédition d'Egypte, en 1798. Le savant Monge , qui en faisait partie , expliqua le mirage par un effet de réflexion totale , que produit la réflexion des rayons lumineux à la surface des couches d'air inférieures , qui sont d'autant plus chaudes qu'elles sont plus proches du sol échauffé par l'ardeur du soleil. Le phénomène si remarquable de la scintillation des étoiles a été aussi attribué à des effets de réfraction totale , qui se produisent aux surfaces de séparation des ondes aériennes de densités difi'érentes , et continuellement en agitaftion dans l'atmosphère. *

Exposons succinctement les propriétés des prismes et des lentilles. Un prisme est, en optique, un milieu réfringent limité par deux faces formant un angle. Le sommet du prisme est l'arête suivant laquelle se coupent ces deux faces , et la base du prisme est

* Théorie de la sdnUllation fondée sur des effets de réfraction et de dispersion produits par l'air atmosphérique ; par Gh. Montigny. Mémoires de l'Académie royale de Belgique , t. XXVIII,

une troisième face opposée au sommet , qu'elle existe ou non. Les prismes dont on fait usage en optique, sont le plus souvent de verre ou de cristal. On emprisonne quelquefois les liquides entre de minces lames de verre , assemblées sous une forme prismatique.

La déviation qu'éprouve un rayon de lumière en traversant un prisme, produit des apparences différentes selon sa position relativement au prisme. Bornons-nous à dire que , si la base du prisme est horizontale , son sommet étant en haut, un rayon horizontal qui te traverse, est dévié vers la base du prisme. La grandeur de la déviation qu'un rayon quelconque subit en traversant ce milieu , dépend de son incidence à la face de pénétration , du degré de réfringence de la substance du prisme et de la valeur de l'angle au sommet de celui-ci. Ajoutons ici que , par un effet de dispersion dont nous aurons à nous occuper , après ce passage à travers le prisme , un rayon de lumière blanche s'étale, suivant une certaine longueur, perpendiculairement à la direction des arêtes du prisme, en présentant des teintes de diverse nature.

Par suite des effets que nous venons d'indiquer , les objets que l'on peut apercevoir à travers un prisme , en approchant l'œil d'une des faces pour recevoir la

lumière qui est entrée par Taulre , sont comme relevés vers le sommet du prisme , et leurs bords horizontaux présentent toutes les couleurs de Tiris.

Ajoutons ici que les rayons réfractés à la première face d'un prisme peuvent ne pas sortir à la seconde, par suite d'un effet de réflexion totale qui se produit à Tintérieur du prisme , dans des conditions que le calcul permet de fixer.

Nous retrouvons les propriétés des prismes dans les verres connus sous le nom de lentilles^ qui grossissent ou diminuent les objets qu'on regarde au travers de ces milieux. Ce sont des masses de verre terminées par des surfaces généralement sphériques. Les lentilles sont de deux sortes : convergentes ou divergentes. Les premières sont toujours plus épaisses au centre qu'aux bords , et les secondes , plus minces au milieu que sur les bords. Aux unes appartiennent les lentilles convexes j et aux autres, les lentilles concaves.

Les lentilles, n'importe de quelle espèce, peuvent être considérées comme une infinité de prismes tronqués ; les rayons subissent en les traversant, des réfractions distinctes suivant l'inclinaison différente des deux faces de chaque prisme tronqué élémentaire. Les rayons peuvent donc émerger d'une lentille , avec une

convergence plus ou moins grande que celle qu'ils avaient en y entrant.

Si l'on expose à la lumière solaire une lentille convergente, de manière que son axe principal^ c'est-à-dire la droite passant par les centres des surfaces sphériques' qui limitent les faces de la lentille, soit dirigée vers Tastre, les rayons lumineux et calorifiques se réunissent, au-delà de la lentille, sensiblement en un même point, appelé foyer principal. L'image lumineuse qui occupe le foyer, et où la lumière et la chaleur sont concentrées, est une image réelle du soleil.

Quand un objet émettant une lumière propre ou réfléchie, est placé en avant et à certaine distance d'une lentille, une image réelle de cet objet paraît derrière celle-ci; elle se peint sur un verre dépoli dans une position renversée, comme nous l'avons dit au sujet des images semblables produites par les miroirs concaves. Si l'œil se place en arrière et à une certaine distance de la lentille, dans la direction de son axe optique, et qu'il n'y ait pas de verre dépoli interposé, l'œil verra une image aérienne renversée, qui sera plus brillante que l'objet lui-même ; elle lui apparaîtra comme si c'était un objet matériel. Dans ces conditions, la lentille produit une image d'autant plus éclatante, que ses faces ont plus d'étendue.

Lorsqu'un objet est placé derrière une lentille convergente, plus près de celle-ci que son foyer principal, les rayons émanés de Tobjet qui la traversent, suivent des directions dont les prolongements convergent en des points fictifs ou foyers virtuels qui sont situés du côté de l'objet lui-même. Alors, l'œil placé de l'autre côté par rapport à la lentille, voit une image virtuelle de l'objet, qui est plus grande que celui-ci, et dans une position droite. Tel est l'effet remarquable que produisent les lentilles convexes employées comme loupe ou verre grossissant.

Les lentilles divergentes présentées au soleil , transmettent, sur un écran opposé, des rayons qui paraissent diverger comme s'ils émanaient d'un point situé du côté de l'astre et près de la lentille. Ce point est son foyer principal; mais il est virtuel. Les objets vus à travers une lentille divergente , telle qu'une lentille concave , se montrent toujours plus petits et plus brillants que l'objet , et dans une position droite. Leur image est virtuelle. Ces sortes de lentilles sont beaucoup moins employées que les lentilles convergentes, dans les instruments d'optique.

Les rayons lumineux réfractés par les bords d'une lentille sont plus convergents que ceux qui traversent les parties centrales ; ils se croisent ainsi plus près

de la lentille. Celle différence , d*où résulle Vaberralion de sphéricité des lentilles , donne lieu à la formation de caustiques, surfaces courbes dont il a été question au sujet des miroirs courbes. Gomme l'aberration des lentilles nuit beaucoup à la netteté des images, on obvie à cet inconvénient à l'aide de diaphragmes ou obturateurs troués, qui sont placés à Tintérieur des instruments d'optique, de façon à arrêter les rayons réfractés par les bords des lentilles.

Les phénomènes dont il a été question jusqu'ici se rapportent à la réfraction simple^ et ont lieu dans les milieux homogènes sous le rapport de la structure. Mais lorsqu'un rayon lumineux pénètre dans un milieu qui n'est pas de structure homogène , dans certaines substances cristallisées, assez nombreuses d'ailleurs , le rayon se partage, au sein de ce milieu, en deux rayons qui marchent séparément. Ce phénomène constitue la double réfraction. Les cristaux, tels que le spath d'Islande, qui le manifestent, sont des substances biréfringentes.

— 177 -^ Dispersion.

Décomposition de la lumière. — Spectre solaire.

Nous avons signalé le phénomène de la coloration des bords des objets vus au travers d'un prisme , et la dilatation en rayons diversement colorés qu'éprouve un faisceau de lumière blanche , lorsqu'il vient de traverser un prisme. Tel est, dans sa généralité, le phénomène de la dispersion de la lumière.

Si Ton reçoit sur un écran 18 faisceau de rayons colorés provenant de la lumière solaire au sortir d'un prisme réfringent , que nous supposons disposé suivant les conditions prescrites par Texpérience , on obtient une image allongée, dans laquelle on observe des couleurs disposées dans Tordre suivant : rouge , orange ^ jaune , vert, bleUj indigo j violet. Le rouge occupe la position qui correspond à la plus faible déviation , et le violet , celle qui se rapporte à la plus forte. Cette image , ainsi réfractée et colorée , dans laquelle les couleurs occupent des portions inégalement étendues, porte le nom de spectre solaire.

On explique ce phénomène en admettant que le faisceau de lumière blanche, duquel dérivent les rayons

colorés , est composé de ces sept rayons élémentaires qui étaient primitivement parallèles dans le faisceau de lumière blanche. Gomme il est d'ailleurs facile de reconnaître , à Taide d'expériences très simples , que chacun de ces rayons est inégalement réfrangible, c'est à dire qu'après la séparation des rayons , chacun est inégalement dévié par un second prisme semblable au premier , il faut admettre que les rayons constitutifs de la lumière blanche sont séparés par le premier prisme , à cause de leurs réfrangibilités différentes. Le mode de distribution des couleurs primitives du spectre indique évidemment que la réfrangibilité va en croissant à partir des rayons rouges, et qu'elle est la plus grande pour les rayons violets.

L'expérience faite avec un second prisme , à l'égard de chaque rayon primitif, prouve que les rayons qui composent le spectre sont simples et indécomposables, car chacun traverse cet autre prisme sans subir de décomposition. Elle montre, en outre, qu'à chaque couleur correspond un degré de réfrangibilité particulier.

Si l'on reçoit tous les rayons colorés émanant d'un prisme sur une lentille convergente, elle les réunit au foyer, et ils y recomposent de la lumière blanche.

Ces expériences et d'autres qui conduisent au même résultat remarquable , en prouvant que le mélange des couleurs du spectre forme du blanc , démontre, d'une manière incontestable , que le rayon de lumière blanche avant son passage dans le premier prisme , était formé par la réunion des rayons' colorés que celui-ci sépare par dispersion.

La théorie de la composition et de la décomposition de la lumière par réfraction a été établie par le célèbre Newton, à Taide d'un enchaînement d'expériences et de faits des plus complets et des plus concluants.

L'étendue du spectre et de ses parties diminue avec l'angle réfringent du prisme , sa substance restant la même. Pour des prismes de même angle , mais de nature dififérente, les longueurs relatives des spectres correspondants et do leurs parties changent de l'un à l'autre.

Les diverses lumières , autres que celle du Soleil , donnent des spectres analogues au spectre solaire ; mais la proportion des couleurs, qui y sont en général moins vives, varie sensiblement. Dans la plupart des lumières artificielles, la proportion du jaune surpasse celle du spectre solaire. Ajoutons que parfois certaines nuances manquent dans le spectre des lumières artificielles.

Ces faits sont constatés facilement par Tobservation des diverses sources de lumière au travers d'un prisme, qui décompose chaque lumière en ses rayons simples. Rappelons ici que les corps ordinaires vus dans ces conditions, sont bordés de franges irisées sur leurs bords parallèles aux arêtes du prisme.

D'après Newton, la couleur que revêt une substance exposée à la lumière solaire ou du jour, résulte d'une décomposition que celle-ci subit à la surface de la substance. Par ce fait, cette surface ne réfléchit qu'une espèce de rayons , ceux qui caractérisent la couleur de la substance, ou tout au moins ceux qu'elle reflète en plus grandes proportions que d'autres ; l'analyse de la couleur du corps , à l'aide d'un prisme , révèle ces proportions en accusant le mélange d'autres teintes.

Disons ici, au sujet de la coloration obtenue par le mélange de diverses couleurs, que si dans l'expérience où l'on obtient la lumière blanche par la réunion de tous les rayons du spectre, on supprime l'un ou l'autre rayon, la lumière qui apparaît* au point de concentration des rayons conservés , prend une coloration qni est la couleur complémentaire du rayon éliminé. Ainsi, quand on supprime les rayons rouges dans celte expérience, le mélange des autres rayons accuse une teinte

verte : le rouge est donc complémentaire du vert , et réciproquement.

Les lentilles ordinaires ont Tinconvénient de disperser la lumière tout en la réfractant; il résulte de ce phénomène, qui est la cause de raberralion de réfrangibilité des lentilles, que les images formées par celles-ci dans les instruments d'optique, sont entourées de bandes irisées qui rendent leurs contours incertains. Ce grave inconvénient disparaît par Temploi des lentilles achromatiques , système composé de deux lentilles de forme et de nature différentes, qui détruisent les effets de coloration , tout en déviant les rayons lumineux. Ajoutons ici que Ton construit, d'après les mêmes principes , des prismes achromatiques^ qui sont composés le plus souvent de deux prismes différents réfractant la lumière sans la décomposer. Le problème de Tachromatisme des lentilles, que Newton avait cru impossible, a été résolu par Dollond , célèbre opticien anglais.

Le spectre solaire est sillonné dans toute son étendue et perpendiculairement à sa longueur', par des raies noires très nombreuses, que Ton nomme raies du spec/re. Elles ont été signalées, pour la première fois, par Woljaston, et complètement analysées par Fraunhœffer,

de Munich. La découverte des raies permet d^établir un caractère distinctif et précis entre les diverses sources de lumière; parce que, d'après les observations de Fraunhœffer , les raies sont placées différemment et plusieurs font défaut, dans les spectres produits par les rayons émanant de sources lumineuses essentiellement différentes.

La découverte des raies a reçu récemment une importance plus grande encore, par Tinvention de r analyse spectrale, grâce aux remarquables travaux de MiM. Kirchhoff et Bunsen. Les recherches de c^ savants nous ont éclairés sur la nature des raies du spectre, et leur ont permis d'appliquer Tétude des raies aux analyses chimiques, à Taide du spectromètre, La méthode de l'analyse spectrale a déjà conduit, comme on le sait , à la découverte de trois métaux nouveaux , le co^ium , le rubidium et le thallium , dont les deux premiers ont été trouvés par les savants inventeurs de cet ingénieux procédé.

Terminons ces généralités sur la dispersion et sur les caractères du spectre solaire , en disant que celuici présente dans son étendre des propriétés lumin,euses^ calorifiques et chimiques inégales. Bornons-nous à dire que le maximum de l'intensité lumineuse se trouve

dans Je jaune ; que celui de la chaleur réfractée se manifeste du côté du rouge , et même au-delà pour des prismes de certaines substances ; et qu'enfin , la partie du spectre oii se révèleqt les propriété^ chimiques s'accuse particulièrement du côté du violet et audelà. Ainsi, nous retrouvons dans le spectre solaire, mais en des lieux différents, les propriétés les plus remarquables et les plus apparentes de la lumière du Soleil *.

* Nous ne laisserons pas échapper Toccasion de dire quelques mots au sujet des propriétés d'absorber certaines radiations lumineu^s , qui » d'après des travaux récents , caractérisent singulièrement divers corps , et avec lesquelles leurs propriétés diathermanes, ou de transmission de la chaleur , sont plus ou moins en rapport.

Parmi les corps transparents , le sel gemme est le seul qui laisse passer toutes les radiations calorifiques , lumineuses ou chimiques. Les autres substances arrêtent les rayons extrêmes, soit du côté des chaleurs obscures , ou du côté des rayons chimiques. Les corps noirs éteignent entièrement la lumière ainsi que les radiations ultra-violettes, mais ils se laissent traverser par la chaleur obscure. M. Tyndall a découvert récemment que la solution concentrée de riode dans le sulfure de carbone, jouit à un haut degré de cette propriété : cette solution intercepte complètement les rayons lumineux , mais elle laisse passer une quantité de chaleur obscure suffisante pour enflammer Tamadou au foyer d'un miroir.

Notions sur là vision et sur les principaux instruments d'optique.

L'œil est un organe à l'aide duquel nous connaissons les qualités des objets qui dépendent de la lumière. A défaut d'une description détaillée de cette organe important , disons seulement que Tœil contient , en outre d'organes particuliers , deux humeurs et un corps lenticulaire , appelé cristallin , parfaitement transparent , et que, par suite des réfringences et des formes propres à ces trois milieux , il se forme à Tintérieur de Tœil des images réelles des objets qui se peignent sur la rétine. Cette membrane nerveuse sur laquelle se produisent ces impressions lumineuses , en transmet la sensation au cerveau par Tintermédiaire du nerf optique , dont la rétine est Tépanouissement.

Quand l'image sur la rétine est nette, sa perception est nette aussi. L'image ne possède plus- cette qualité et la perception n'est plus nette , lorsque , par suite de la réfringence et de la forme des milieux intérieurs , l'image ne se peint pas exactement sur la rétine. Une personne est affectée de myopie, qband les images des objets éloignés se forment intérieurement en avant de la rétine , à cause d'une trop forte convergence des rayons

«wimiiMi,.. Il ■ ^ ^■!g^'

lumineux. Cette défectuosité naturelle se corrige par remploi, àeslunettes ou besicles divergentes. L*accident de la vue contraire à la myopie , le presbytisme , qui ne permet pas de voir distinctement les objets rapprochés, à cause de la trop faible convergence des rayons émis par ceux-ci à l'intérieur de Tœil, est facilement corrigée par l'interposition des lentilles ou besicles convergentes, en avant de l'œil.

Dans les conditions de la vision normale , les objets doivent être placés à une distance qui n'est pas moindre que 25 à 30 centimètres, et qui fixe ce que l'on appelle la distance de la vision distincte.

Le champ de la vision nette est très restreint autour du prolongement de Vaœe optique de l'œil, qui est la droite passant par les centres des milieux réfringents. Pour apprécier nettement toutes les parties sur une certaine étendue d'un objet, il faut que Taxe de l'œil se déplace avec célérité, en se dirigeant rapidement vers toutes ces parties, par un mouvement que l'organe exécute presque à notre insu.

Disons ici que l'œil s'adapte aussi de lui-même à toutes les distances des objets , par suite de modifications intérieures sur lesquelles on a longtemps disserté, et dont la principale parait consister dans des changements de forme du cristallin.

Plusieurs circonstances concourent à la formation du jugement que nous portons sur la distance et les dimensions des objets; ce sont: la comparaison que nous établissons avec des objets dont la grandeur nous est connue ; puis Vangle visuel, c'est-à-dire l'angle sous lequel l'œil voit un objet ; et enfin Vangle optique, ou Técartement angulaire des axes optiques des deux yeux quand ils sont dirigés vers le même objet.

Une influence importante sur l'appréciation du relief des corps rapprochés s'exerce par Faction simultanée des deux yeux , qui ne donne lieu qu'à une seule sensation , comme nous le faisons remarquer passagèrement ici, quoiqu'il y ait formation d'une image dans chaque œil, et en réalité de deux images. L'importance du rôle que joue l'angle optique ou la convergence des axes bi-oculaires dans l'appréciation du relief des corps , que Léonard de Vinci avait déjà pressentie , a été précisée de la manière la plus certaine par M. Wheastone. Les principes posés à cet égard par ce savant ingénieux , le conduisirent à inventer , en i 838 , le stéréoscope de réflexion , curieux instrument à l'aide duquel, grâce à l'action simultanément oblique des rayons et des yeux qui a lieu ici d'une façon artificielle, nous voyons avec un relief parfait des dessins exécutés

sur une surface plane. Le stéréoscope de réfraction^ aujourd'hui si répandu , est une modification heureuse du premier instrument, que M. Brewster a introduite en 1850.

L'impression qu'un point lumineux produit sur la rétine, dure quelques instants après la cessation d'action de la cause qui Ta produite. Celte propriété de la persistance de l'impression lumineuse sur la rétine donne l'explication d'un grand nambre de phénomènes, entre autres, l'apparition d'une ligne de feu continue, quand on fait tourner rapidement un charbon incandescent dans l'obscurité. M. Plateau, qui s'est particulièrement occupé de cette question importante, a obtenu des résultats qui font autorité dans la science *. Ce savant a imaginé plusieurs applications des plus ingénieuses de la persistance des impressions lumineuses

< Voici renoncé succint des résultats obtenus par M. Plateau , que nous empruntons au Traité de Physique, de M. Daguin :

1° La durée moyenne de la sensation est d'environ 0»,14; 2° il faut que la lumière agisse pendant un certain temps , pour que la rétine reçoive une impression complète ; 3° Timpression maximum persiste , avant de décroître , pendant un temps d'autant plus long qu'elle a été plus faible; ce temps est moindre que 0%008 pour un papier blanc exposé au grand jour. Si le papier est moins blanc , ce temps est plus grand; il augmente quand on remplace le papier blanc par du papier jaune , rouge , bleu ; 4^ la durée totale de rimpression augmente en même temps que réclat de la lumière ; 5° l'impression ayant eu le temps de devenir complète , la durée totale diminue quand Tœil est plus longtemps impressionné., la sensibilité se trouvant alors émoussée.

sur la rétine. Nous citerons particulièrement lephénakisticope , instrument au moyen duquel l'œil voit une ou plusieurs figures qui semblent s'animer et exécuter des mouvements différents, et prendre des attitudes variées , selon la succession des sujets qui sont dessinés sur un carton circulaire en rotation rapide, quand on les regarde par réflexion sur un miroir, à travers les ouvertures percées dans le contour du carton.

Donnons maintenant quelques indications générales sur les principaux instruments d'optique.

Chambre obscure. Cet appareil sert à produire sur un papier l'image réelle des objets extérieurs , ce qui permet au dessinateur d'en arrêter facilement les contours. Dans sa construction la plus simple , c'est une boîte noircie intérieurement dont une des parois verticales est percée d'une ouverture à laquelle est adaptée une lentille convergente ; celle-ci donne lieu à la formation des images réelles des objets extérieurs sur une feuille de papier , où ces images sont projetées soit directement, soit après réflexion par un miroir, ou par un prisme à réflexion totale. D'après la description que Porta donna de la chambre noire, en 1587, on le considère comme l'inventeur de la chambre obscure , qui a acquis une très grande importance depuis la découverte du daguerréotype, en 1839.

Chambre claire. C'est un petit instrument inventé par Wollaston, en 1804, et perfectionné par Amici, de Modène, qui sert aux dessinateurs à reproduire exactement Timage des objets. II se compose essentiellement d'un prisme à quatre faces, qui réfléchit intérieurement les rayons émanés des objets dans une direction horizontale , de manière qu'après deux réflexions successives dans le prisme , ces rayons pénètrent verticalement dans l'œil. L'image formée à l'intérieur de celui-ci semble se projeter sur une feuille de papier placée horizontalement sous le prisme , et sur laquelle le dessinateur suit facilement le contour de l'image apparente.

Microscope simple. Les microscopes ont pour objet de faire voir avec une très grande amplification de très petits objets. Le microscope simple ou loupe , est formé d'un seul verre lenticulaire à très court foyer, dont l'emploi , comme instrument grossissant , parait remonter au XlIIe siècle. Le pouvoir grossissant ou le grossissement qui, pour la loupe, comme pour tout les instruments amplifiant les objets, est le rapport de la grandeur de Timage visible dans l'instrument à la grandeur de l'objet vu à l'œil nu, est égal, pour la loupe, au rapport de la distance de la vision distincte à la lon-

gueur focale de la lentille. On conçoit, d'après cela, que les lentilles qui donnent le plus fort grossissement , sont celles à court foyer.

Microscope composé. La forme et la disposition de ces instruments , si précieux dans l'étude des sciences naturelles , a beaucoup varié. Ce microscope se cdtnpose d'une lentille à très court foyer , appelée objectifs très près de laquelle on place le petit objet à examiner , et qui est suffisamment éclairé. Cet objet étant amené un peu en avant de l'objectif, il se produit, dans le corps du tube à l'extrémité opposée à celle où il est enchâssé, une image réelle et amplifiée de l'objet. Cette image est vue avec une nouvelle amplification , à travers roculaire , qui fait l'office de loupe grossissante à cet autre bout du tube. Cet oculaire est composé de plusieurs lentilles, qui sont combinées de manière à éviter tout effet d'aberration de sphéricité et surtout de réfrangibilité, dans la perception des images. Le microscope composé, qui fut inventé par le Hollandais Jansen, en 4590, a été l'objet de différents perfectionnements de la part d'Amici , de Chevalier et d'autres savants ou opticiens.

Microscope solaire. Cet instrument , inventé à Berlin , vers 1743 , par Leiberkuyn, se compose

d'abord, d'un miroir placé extérienremént au volet d'un appartement obscur, qui reçoit les rayons solaires et les renvoie à Tintérieur de celui-ci* Ces rayons y rencontrent immédiatement , à l'entrée du tube de l'instrument, une première lentille qui les faits converger $ur l'objet à examiner, lequel étant transparent, se trouve ainsi fortement éclairé. L'objet est amené un peu en avant du très court foyer d'un système de lentilles achromatiques , qui projettent sur un écran placé à dislance l'image réelle et renversée, mais considérablement amplifiée de l'objet. L'amplification de l'image est proportionnelle à la dislance de l'écran au foyer postérieur du système de lentilles achromatiques. Dans ces dernières années , on a imaginé de substituer l'éclairage électrique à la lumière solaire , afin de pouvoir éclairer en tout temps les objets dans cet instrument. .

Lunette astronomique. Cet instrument est la plus simple des lunettes d'approche^ dont la première invention , qui est due à Z. Jansen , opticien de Middelbourg, remonte à 1590.

Cette lunette se compose essentiellement d'un objectif achromatique de grande longueur focale, adapté à l'extrémité d'un tube de laiton. L'objectif forme dans son

intérieur une image réelle d'un objet, tel qu'un astre, vers lequel Tinstrument est dirigé. Cette image, qui *est renversée, se forme près du foyer d'un oculaire enchâssé à Tautre bout du tube, où il fait l'office de loupe en amplifiant la première image. Cet oculaire est composé, non d*un seul verre, mais de deux lentilles convergentes, dont la combinaison évite principalement les couleurs irisées qui entoureraient Timage amplifiée par l'effet d'une seule lentille. Le grossissement de cet instrument , qui est principalement réservé aux observations scientifiques , est égal au rapport de la longueur focale de l'objectif à celle de Toculaire.

Lunette terrestre. Le renversement des images que forme la lunette astronomique est un grand inconvénient , quand on observe des objets ordinaires ; on Tévite dans la lunette terrestre par la composition de son oculaire. Celui-ci redresse l'image que forme l'objectif achromatique de l'instrument , par l'effet du système de trois lentilles convergentes, qui constituent Toculaire spécial de la lunette terrestre ou longue vue. Cette combinaison, due au Père Rheita, a été perfectionnée par l'addition d'une quatrième lentille à l'oculaire, afin de corriger les effets de réfrangibilité.

On conçoit que la multiplicité des lentilles de l'ocu-

W?sm

laire diminue la clarté dans les lunettes terrestres; sous ce rapport, la lunette astronomique, dont l'oculaire est plus simple, est préférable pour les observations scientifiques.

Lunette de Galilée. La connaissance vague de la lunette de Middelbourg qu'eut Galilée, le porta à inventer, en 1609, la lunette qui porte son nom. Elle se compose d'un objectif achromatique et d'un oculaire concave. L'image n'est plus renversée comme dans la lunette astronomique ; mais le- grossissement est faible. La lunette que Galilée construisit, et à l'aide de laquelle il a découvert les satellites de Jupiter , les appendices formés par l'anneau de Saturne , les montagnes de la Lune et les taches du Soleil, ne dépassait pas un grossissement de 30 fois.

La lunette de spectacle et les jumelles ne sont autres que la lunette de Galilée.

Télescope de Gregory, La première description complète d'un appareil à deux miroirs réflecteurs a été donnée par Sir J. Gregory , en 1663. Cet instrument se compose essentiellement d'un miroir concave, à long foyer, placé au fond d'un tube , et qui est percé d'un trou central. Les rayons renvoyés par ce réflecteur viennent tomber sur un petit miroir concave placé dans Taxe du

tube , et dont la concavité est tournée vers le grand miroir. Cette seconde réflexion dirige les rayons dans son ouverture centrale, où un oculaire placé au-delà de celle-ci , sert à examiner l'image.

Le petit miroir et Touverture du grand réflecteur rendant impossible le passage ou la réflexion des rayons centraux, qui sont les plus eflicaces, ces inconvénients sont une cause de perte de lumière sensible dans cet instrument.

Télescope de Newton. Une expérience défectueuse ayant convaincu Newton de l'impossibilité d'éviter les effets de dispersion dans Tapplication des grands objectifs , il eut recours à la réflexion à la surface des miroirs, qui n'offre pas cet inconvénient. En 1672 , Newton fit présenta la Société royale de Londres d'un télescope construit par lui-même , que cette célèbre Société possède encore. La disposition adoptée par Newton est une modification de la forme grégorienne . En effet , Newton remplaça , dans son télescope , le petit miroir concave de Gregory par un miroir plan , incliné à 45o sur Taxe , de manière à renvoyer latéralement les rayons qui ont été d'abord réfléchis par le miroir concave du fond, dont le centre n'est plus percé d'une ouverture. L'image renvoyée latéra-

lement par le petit miroir incliné, est examinée au moyen d'un oculaire adapté sur le côté du tube.

La îùTme du télescope newtoiiien a été reprise, dans ces dernières années, par M. Foucault. Cet habile physicien confectionne le miroir concave en verre argenté, et non plus en alliage métallique comme tous ses prédécesseurs; il remplace le miroir incliné de Newton par un petit prisme de verre, qui rejette latéralement les rayons par un effet de réflexion tol^Ie. Ce nouvel instrument donne les images très pures et d'une grande clarté.

Télescope d'HerschelL Dans cet instrument, le plus simple de tous, les rayons lumineux, après leur réflexion sur un grand miroir métallique, placé au fond d'un long tube, forme une image à son foyer, qui est à l'ouverture même de celui-ci. L'observateur se place au bord de celte ouverture, et, tournant le dos à l'astre, il examine l'image au moyen d'un oculaire à fort grossissement. L'axe du miroir est légèrement incliné sur celui du tube, de façon que l'image soit rejetée sur le bord de l'ouverture, et que l'observateur présente ainsi le moindre obstacle possible au passage des rayons lumineux.

Le gigantesque instrument que sir W. Herschell

construisit lui-même, de 1785 à 1789, et avec lequel il a fait ses principales découvertes, avait l,>w25 de diamètre et 12 mètres de longueur. Son pouvoir grossissant dépassait 6000 fois en diamètre. Depuis 1842, Lord Koss a établi, en Irlande, un télescope de même forme que le précédent, dont le miroir également en métal , a 1 ,^33 de diamètre , et le tube , une longueur de 16,'»76. Son pouvoir amplifiant dépasse un peu celui du télescope d'Herschell.

La mise au point d'un instrument, par laquelle chaque observateur obtient une image nette dans le microscope composé , les lunettes et les télescopes , se réalise , comme on le sait , en avançant ou en reculant soit les lentilles de Toculaire pour plusieurs de ces instruments, soit le petit miroir pour le télescope de Grégory.