QUINZIÈME CONVERSATION
OPTIQUE
Des corps lumineux , transpcirens et opaques . — Du rayonnement de la lumière • — .Des ombres . — De la réflexion de la lumière . — - Les corps opaques ne se voient que par la lumière réfléchie . — - Explication de la vision. — - Chambre obscure. — Image des objets sur la rétine .
Caroline.
J e languis de commencer notre leçon 9 Mad. B.? je crois qu’elle sera très-amusante.
Mad. B.
L’optique est certainement l’une des brandies les plus intéressâmes de la physique , niais elle n’est pas une des plus aisées à comprendre; je vous prierai donc de me donner toute votre attention.
Je vous demanderai d’abord si vous corn-
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prenez ce qu’on entend par un corps lumineux , un corps opaque , et un corps transparent.
Caroline.
Un corps lumineux est. un corps qui brille ^ un corps opaque .
Mad. B.
Ne passez pas au second, quand nous ne sommes pas contentes de la définition du premier. Tous les corps qui brillent ne sont pas lumineux; car un corps lumineux est un corps qui brille de sa propre lumière , comme le soleil , le feu , la flamme d’une bougie , etc.
Emilie.
Ainsi, un métal poli, qui brille avac tant d’éclat, n’est pas un corps lumineux?
Mad. B.
Non; car il seroit obscur, s’il ne recevoit pas de lumière d’un corps lumineux ; il appartient par conséquent à la classe des corps opaques ou obscurs, et ces derniers comprennent tous ceux qui ne sont ni lumineux , ni de nature à donner passage à la lumière.
OPTIQUE.'
Emilie.
Et les corps transparens sont ceux qui permettent à la lumière de les liaverset j comme le verre et l’eau.
Mad. B.
C’est cela. On nomme souvent milieux les corps transparens.
La lumière, émanée du soleil ou d’un antre corps lumineux , se projette en avant en ligne droite dans toutes les directions possibles; ainsi le corps lumineux n’est pas seulement le centre general d’où viennent tous les rayons, mais on peut considérer chaque point de ce corps comme un centre d’où la lumière rayonne en tous sens. ( figure l ; planche XV ).
Emilie.
Mais les rayons qui sont projetés en différentes directions, et qui se croisent les uns les autres, ne s’entrechoquent- ils pas et ne s’arrêtent - ils pas mutuellement dans leur course ?
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Mad. B.
Point du tout. Les particules de la lumière sont d’une si grande ténuité qu’elles ne s’entrechoquent jamais.
Un rayon est une simple ligne de lumière projetée d’un corps lumineux, et on nomme pinceau une collection de rayons qui viennent du meme point d'un corps lumineux , comme dans la figure 2.
Caroline.
La lumière est - elle donc composée de particules séparées, et détachées les unes des autres?
Mad. B.
C’est un point sur lequel les physiciens ne sont pas d’accord. Les uns conçoivent la lumière comme composée de particules delàchées et émises par les corps lumineux. Les autres supposent qu’elle est produite comme le son, par les ondulations d’un fluide ; et que ce fluide ou éther subtil , est répandu dans tout l’espace visible. Je ne prétends point décider entre ces deux systèmes.
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La lumière s’offre à nous comme assujettie à des lois exactes, que nous allons bientôt expliquer; mais elle ne paroît pas soumise à celles de la gravité. On n’a jamais trouvé que la lumière eût aucun poids, quoiqu’on aillait des expériences directes pour s’en assurer. Du reste , nous connoissons si peu la nature intime de la lumière , que si nous tentions d’approfondir ce sujet , nous nous jetterions dans un labyrinthe d’
d’erreurs ; nous fixerons donc uniquement notre attention sur les propriétés de la lumière qui sont pleinement reconnues*
Revenons à l’examen des effets que produit le rayonnement de la lumière émanée des corps lumineux. Puisque les rayons de lumière sont projetés en lignes droites ; quand ils rencontrent un corps opaque à travers lequel ils ne peuvent passer , ils sont repoussés dans leur course , car ils ne peuvent pas se mouvoir en ligue courbe autour du corps.
Caroline.
Non certainement $ car il
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qu’autre force que celle de projection pour produire ce mouvement en ligne courbe.
Mad. B.
L’interruption des rayons de la lumière par les corps opaques produit donc de l’obscurité sur le côté opposé ; et si cette obscurité tombe sur un mur, une feuille de papier, ou quel qu’au Ire objet, elle forme une ombre.
Emilie.
Une ombre n’est doue autre chose que l’obscurité produite par l’interveniion d un corps opaque, qui empêche les rayons de lumière d’atteindre les objets placés derrière ce corps.
Caroline.
Et comment donc les ombres sont - elles
crois
de différons degrés d'obscurité ? <
supposé, d’après notre définition de 1 ombre, qu’elle aurait été parfaitement noire.
Il arrive souvent qu'une ombre est produite par un corps opaque qui interrompt ta
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course des rayons émanés d’un corps lumineux, tandis que la lumière d’un autre atteint l'espace où l’ômbre est formée , ce qui suffit pour l’affbiblir. C’est ce qui arrive quand le corps opaque est éclairé par deux chandelles; si l’on en éteint une, l’ombre est plus noire et plus distincte*
Caroline.
Cependant elle n’est pas parfaitement noire.
Mad. B*
Parce qu’elle est encore légèrement éclairée par la lumière réfléchie des parois de la chambre et des autres objets environnans.
Remarquez aussi que quand une ombre est produite par l’interruption des rayons d’un seul corps lumineux , l’obscurité est proportionnelle à l’intensité de la lumière.
Emilie.
J’aurois supposé le contraire ; car comme la lumière réfléchie des objets environnans sur l’ombre doit être en proportion de l’intensité de la lumière , plus la lumière est forte , plus l'ombre doit être éclairée.
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Mad. B.
Votre remarque est parfaitement juste; mais là ou la lumière réfléchie a peu d’influence , comme nous n’avons pas d’autres moyens pour estimer les degrés de lumière et d’obscurité que d’user de comparaison, la lumière la plus forte paroitra produire 1 ombre la plus sombre. 1)6 la vient qü une éclipse totale de soleil occasionne une obscurité plus sensible que celle du milieu de la nuit, à cause du contraste immédiat de la lumière du jour.
Caroline.
Par le même contraste, le retour de la lumière du soleil après une éclipse, doit eue remarquablement brillant.
Mad. B.
Certainement. — Il y a plusieurs choses à observer par rapport a la forme et a 1 eiendue des ombres. Si le corps lumineux. A (hg* b) est plus grand que le corps opaque I> , lombie diminuera graduellement de grandeur, jusqu a ee qu’elle se termine en un point.
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Caroline.
C’est le cas des ombres de la terre et de la lune , puisque le soleil qui les éclaire est plus grand que l’un et l’autre de ces corps. Et pourquoi n’est-ce pas le cas des ombres des objets terrestres qui sont aussi éclairés pat* le soleil? Leurs ombres loin de diminuer sont toujours plus grandes que l’objet , et croissent avec la distance.
Ma b. .
En estimant l’effet des ombres , il faut considérer les dimensions apparentes et non réelles du corps lumineux; et sous ce point de vue , le soleil est un petit objet comparé a la généralité des corps terrestres qu’il éclaire; quand le corps lumineux est moindre que le corps opaque , l’ombre augmente sans lin avec la dislance. Ainsi , tous les objets , qui sont plus grands en apparence que le soleil, jettent une ombre agrandie : vous en aurez un exemple clair, en examinant l’ombre d un objet éclairé par une bougie.
Emilie.
J’ai souvent remarqué que l’ombre de ma
optïqu nr;
figure contre ie mur devient plus grande à mesure que je m’en éloigné , ce qui est dû sans doute à ce que la flamme de la bougie est beaucoup plus petite que moi.
Mad. B.
Oui ; Fombre d’ une figure  ( fig. 4 ) varie de grandeur selon Ja distance des surfaces B,C, D, E , sur lesquelles elle se dessine.
J'ai observé que deux bougies produisent deux ombres du même objet ; tandis qu’il paroitroit plutôt, d’après ce que vous nous disiez, qu’elles produiroient seulement une demi * ombre , c’est-à-dire , une ombre trèsfoible.
Mad. B.
Le nombre des bougies, qui envoient des rayons en différées sens, diminue à la vérité l’intensité de chaque ©mbre; mais il en augmente le nombre , qui correspond toujours a celui des bougies; car chaque bougie fait projeter au corps opaque une ombre différente , comme on ie voit dans la figure 5.
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Celle figure représente une boule À, éclairée par trois bougies, B, C, D, et vous voyez que la lumière de B produit l’ombre b , la lumière de C l’ombre c, et la lumière de D l’ombre d.
Emilie.
Je crois que je comprends à présent très -bien la nature des ombres 5 mais, je vous prie , que deviennent les rayons de lumière que les corps opaques arrêtent dans leur route , et dont l’interruption cause l’ombre.
Mao. B. ■
Votre question nous conduit à une propriété très-importante de la lumière , la réflexion. Quand des rayons de lumière rencontrent un corps opaque qu’ils ne peuvent pas traverser, une partie de ces rayons est absorbée par le corps , une autre partie est réfléchie , et rebondit précisément comme une boule élastique qu’on jette contre un mur.
Emilie.
El la lumière, dans sa réflexion , suit-elle
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les mêmes lois que les corps solides élastiques ?
Mau. B.
■ Ci
Précisément. Si un rayon de lumière tombe perpendiculairement sur un corps opaque, il est réfléchi dans la direction opposée et retourne vers le point d’ou il vient. S il tombe obliquement , il est réfléchi obliquement , mais dans une direction opposée, l’angle d’incidence étant égal à l’angle de réflexion. "Y ous souvenez-vous de cette loi de la mécanique.
Emilie,
Oh oui j parfaitement.
Mad. B.
Si vous fermez les volets et que nous no laissions entrer qu’un rayon du soleil à travers une ouverture très- petite, je pourrai vous montrer comment il se réfléchit. Voyezvous; je tiens de miroir de manière que le rayon y tombe perpendiculairement.
Caroline.
Je vois le rayon qui tombe sur le miroir, mais je ne vois pas celui qui est réfléchi.
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Mad. B.
Parce que sa réflexion est directement retrograde. Le rayon d’incidence et celui de reflexion étant sur la même ligne , quoique en directions opposées, se conlondent.
Emilie.
Ainsi le rayon qui nous paroît simple est réellement double : il est composé du rayon incident qui va au miroir et du rayon réfléchi qui revient du miroir.
Mad. B.
C’est exactement cela. Nous les séparerons maintenant en tenant le miroir M ( fig- 6 ) , de manière que le rayon incident AB y tombe obliquement ; vous voyez le rayon réfléchi BC qui va dans une autre direction. Si nous tirons une ligne du point d’incidence B, perpendiculaire au miroir , elle séparera 1 angle d’incidence de l’angle de réflexion , et vous verrez que ces deux angles sont égaux.
Emilie.
C’est vrai ; et si vous tenez le miroir de manière que le rayon le frappe plus oblique-
■* I o OPTIQUE,
ment , iî est réfléchi aussi plus obliquement f
en conservant l égalité des angles d’incidence et de réflexion.
Ce n est Cfue par la réflexion des rayons que nous voyons les objets opaques. Les coi ps lumineux envoient immédiatement des rayons à nos yeux; ceux qu’ils envoient aux autres corps ne peuvent nous affecter
qu autant que ces corps les réfléchissent ou les transmettent.
Emilie.
M-s ne venons-nous pas ce voir le rayon de lumière dans son passage du soleil au miroir et dans sa réflexion ? Cenendant ni dans
1 un ni dans 1 autre de ces cas . ces rayons
n eloient diriges vers nos yeux.
Mad. B.
Ce que vous avez vu étoit la lumière réfléchie a nos yeux par les petites particules de poussière qui flottent dans l’air et que le rayon renconiroit au passage.
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4ll
Caroline,
Cependant je vois le soleil briller sur cett© maison là aussi clairement qu’il est possible..
Vous ne pouvez pas voir un seul rayon qui aille du soleil à la maison. \ ous ne voyez que par les rayons qui entrent dans vos yeux j par consequent, ce sont ceux qui sont réfléchis par la maison , et non ceux qui viennent immédiatement du soleil , qui vous font voir cet objet.
Caroline.
Pourquoi donc un côté de la maison paroîi-iî être éclairé par le soleil et l’autre etre dans l’ombre ? Car si je ne peux pas voir le soleil luire sur la maison , elle doit paroitre toute dans l’ombre.
Ma d. B. .
Ce côté de la maison, sur lequel le soleil brille , réfléchit plus vivement les rayons lumineux que le côté qui est dans lombie , car ce dernier n’est éclairé que par les rayons réfléchis par d’autres objets $ ces rayons sont
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par consequent réfléchis au moins deux fois avant d’arriver à vos veux ; et comme la lumière est plus ou moins absorbée par les corps qu’elle frappe, chaque fois qu’un rayon est réfléchi, son intensité diminue.
Caroline.
Je ne peux pas encore m’habituer à l’idée que nous ne voyons pas les rayons qui brillent sur les objets, mais seulement ceux que ces objets réfléchissent vers nous.
Néanmoins je ne désespère pas de vous en convaincre. Regardez cette grande pièce d eau , pouvez-vous me dire pourquoi le soleil ne paroît briller que sur une partie de l’eau ?
Caroline.
Non certes 5 car elle est partout également exposée au soleil. Souvent je me suis étonnée de voir ainsi l’eau briller d’une manière partielle ; c’est surtout au clair de lune que cela m’a frappé. Je voyois sur la mer une traînée de vive lumière, tandis que le reste
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ile Peau restoit plongé dans une obscurité profonde; et cependant il n’y avoit pas d obstacle apparent qui empêchât la lune de briller également sur toute 1 eau.
Mad. B.
Au clair de lune, l’effet est plus remarquable à cause de l’obscurité profonde des autres parties de l’eau; tandis qu’à la lumière du soleil, l’effet est trop fort pour que nos yeux puissent le supporter.
Caroline.
Mais si le soleil brille réellement "sur toutes les parties de cette pièce deau, pouiquoi chaque partie ne réfléchit-elle pas des
rayons à mes yeux ?
X<cs rayons réfléchis ne sont pas détournes 'de leur route naturelle par vos yeux. La direction d’un rayon réfléchi , comme vous le savez, dépend de celle du rayon incident; ainsi les rayons du soleil , qui tombent sur l’eau avec des degrés variés d’obliquité, sont réfléchisdansdes directions également variées,
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quelques-uns de ces rayons atteignent vos yeux, mais ceux qui tombent ailleurs vous sont invisibles.
Caroline.
Le trait (1) de lumière solaire que nous voyons sur l’eau en ce moment , est donc compose des rayons qui, par leur réflexion, viennent tomber sur mes veux ?
ftr
Mad. B. '
Précisément.
Emilie.
Mais ce côté de la maison, quiparoîl être dans l’ombre , est-il réellement éclairé par le soleil, et les rayons sont-ils réfléchis d’un autre côté ?
Mad. B.
Non; c’est un cas différent de la pièce d’eau. Ce côté de la maison est réellement
(1) Si l'eau né toit point agitée, l’image de la lune ou du soles! ne seroit point répétée. La traînée lumineuse est produite par les petites vagues, qui présentent aux rayons des incidences variées. (Trad J)
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dans l’ombre; c’est le côte d’Ouest, que le soleil ne peut éclairer avant midi.
Emilie.
Ainsi les objets qui ne sont éclairés que paries rayons réfléchis, et ceux qui reçoivent les rayons directs du soleil, mais qui ne les réfléchissent pas vers nous, paroissent également dans l’ombre?
Mad. B.
Certainement; car nous ne voyons les uns et les autres que par les rayons réfléchis. Celte partie de la pièce d’eau , sur laquelle les arbres font un ombre , par quelle lumière la voyezwous ?
Emilie.
Puisqu’elle ne reçoit pas les rayons directs du soleil , nous devons la voir par ceux que d autres objets réfléchissent , et qu’elle réfléchit de nouveau vers nous.
Caroline.
Mais si nous voyons tous les objets ter
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restres par la lumière réfléchie (de la mèmè manière que nous voyons la lune), pourquoi paroissent ils si brillans et si lumineux ? J’au* rois supposé que les rayons réfléchis auroient été foibles et émoussés y comme ceux de la lune.
Mau. B.
La lune réfléchit la lumière du soleil avec autant de vivacité que les objets terrestres* Si vous la regardez par une belle nuit, elle vous paroîtra aussi brillante qu’une pièce d’eau , que les murs d’une maison , ou que tout objet vu à la lumière du jour et sur lequel le soleil brille. Les rayons de la lune sont sans doute foibles, si on les compare à ceux du soleil; mais ce ne seroit pas une comparaison juste; car les premiers sont des rayons incidens , et les derniers sont des rayons réfléchis.
Caroline*
C’est vrai ; quand on voit les objets terrestres au clair de lune, la lumière a été deux fois réfléchie, et par conséquent est proportionnellement plus ioible.
