Prismes. — On nomme prisme-, en physique, toute sub

3» LcniKne.

stance Iransparenlc à Taces planes, indinées entre elles. I^r exemple, les fécettes d'un bouchon de carafe, prises deux à deux, formenl anlant de prismes. La figure <8I représente la forme el la diâposîtion qu'on donne ordinairemenl au prisme pour les expériences d'optique. C'est une masse de verre ou de cristal (aillée latéralement en trois facettes planes, et terminée aux extrémités par deux faces triangulaires égales el parallèles. Les trois lignes droites sujvant lesquelles se rencontrent .

dans le sens de leur longueur, deux faces adjacentes du prisme sont ses arêtes. Enfin, la masse de verre ainsi taillée peut tourner aulour d'un axe parallèle à ses arêtes; de plus, elle est montée sar un pied à double cbarnière. de manière à recevoir telle position horizontale, verticale, ou oblique que Ion veut.

Les prismes produisent

Fig 19) — Friime sur la lumière qui les tra-

verse deux effets remarquables : )° une déviation considérable: î* une décomposition en diverses espèces de lumières. Quoique ces deux effets soient toujours simultanés, nous considérerons d'abord le premier senl; le second sera étudié plus tard sous le nom de dUpertion.

381. Majvfae de* rayoni <"— ™— " dam lef prâaw*. — Pour tracer la marche que suit un rayon lumineux en passant au travov d'un prisme, concevons celui-ci coupé par un plan perpendiculaire & ses arêtes, et soit mno ( Bg. 162 ) la section ainsi obtenue. Si l'on considère un rayon lumineux se propageant suivant cette section, et rencontrant le prisme en a, ce rayon se rapproche de la perpendiculaire à la surface rnn pour prendre la direction ab. Or,

à sa sortie du prisme, il se brise de nouveau dans le même sens en

s'écarUint de la perpendiculaire à la surface mo, puisqu'il passe

if- dans un milieu

moins réfringent.

Il décrit donc une

ligne brisée LaAc;

en sorte que l'œil

qui reçoit le rayon

hc, qu'on nomme

rayon émergent,

d'un mot latin qui

signifie sortir, voit

l'objet lumineux

le point m ; ce qu'on

Kg t83 — DénïtiOD produ te pac e prume

expnrae en disant qu un objet vu au travers d un prisme paraît dévié vers l'arële qui sépare les faces d'incidence et d'émergence.

334 LUHIÈSE.

Pour constater ce phénomène par l'expérience, on r travers d'un prisme horizontal, un objet quelconque, comme le représente la figure 183, et on le voit très-relevé quand l'arëte qui sépare les faces d'incidence cl d'éoiergynce est en haut; si le prisme est tourné en sens contraire, cette même arête en bas, l'objet paraît abaissé. Si le prisme est vertical, l'image est déplacée vers la droite ou vers la gauche de l'observateur, selon la position de l'arête vers l'une ou l'autre direction.

(^tle propriété des prismes de briser deux fois la lumière dans le même sens est la base de tout ce que nous allons dire sur les lentilles.

283. Différente* eipèwf de lentiU«h — On nomme lentilles, en optique, des disques de verre compris entre deux siirfoces sphériques, ou enire une surface plane et une surfece sphérique. La

vraie lentille, la seule à laquelle ce nom convienne réellement, est celle dont les deux faces sont bombées, telle qu'elle est Tvpiésentée de profil dans la figure 184, et de face dans la figure 485; mais cette dénomination 4e lentille, qui lui vient de s& ressens

blance avec la graine de ce nom , a été étendue à d'autres masses de verre, à cause de l'analogie de leurs effets sur la lumière.

On compte en tout six espèces de lentilles, représentées en coupe dans les figures 186 et 187. Les trois lentilles M, N, 0, dont les faces se rapprochent du centre vers les bords, sont dites convergentes, parce qu'elles jouissent de la propriété de faire converger les rayons qui les traversent. Au contraire, les trois lentilles P, Q, R, dont les faces s'écartent du centre vers les bords, sont divergentes.

Ces six lentilles se distinguent en outre par les dénominations suivantes :

La lentille M , dont les deux faces sont convexes, est dite biconvexe; tandis que la lentille P, dont les faces sont concaves, est dite biconcave;

Les lentilles N et Q sont, l'une, plan- convexe; l'autre, planconcave;

Enfin, les lentilles 0 et R portent l'une et l'autre le nom de ménisque^ d'un mot grec qui veut dire croissant; pour les distinguer entre elles, on appelle la première ménisque convergeait , et la seconde ménisque divergent.

Fig. 186. Fig. 187.

Coupes des différentes sortes de lentilles.

Dans l'étude de ces différentes lentilles , il suffit de considérer la lentille biconvexe M, et la lentille biconcave P; en effet, les propriétés de la première s'appliquent aux trois qui sont convergentes, et celles de la seconde aux trois divergentes.

283. Axe prinoîpal, oentre optique i azet aeoondaires. — Avant

de faire connaître les propriétés des lentilles biconvexes, il est nécessaire de poser quelques définitions analogues à celles déjà don-

nées pour les miroirs. Pour cela, remarquons que toute lentille biconvexe est, comme le montre la figure 488, la portion commune à deux sphères qui se coupent. Gela posé, les centres C et c de ces sphères sont dits les centres de courbures de la lentille, et la droite indéfinie Xï, qui passe par ces deux points, en est Yeuce principal.

Outre les deux centres de courbure, il existe encore un point remarquable dans les lentilles, c'est le centre optique. On nomme ainsi un point 0 situé sur Taxe principal et également distant des

Fig. 188.

deux faces de la lentille, du moins quand elles sont de même courbure, ce qui est le cas ordinaire. Or, on démontre, par la géométrie, que tout rayon lumineux qui, en traversant une lentille, passe par son centre optique, sort sans déviation; c'est-à-dire qu'il se comporte entièrement comme s'il passait dans un milieu à faces parallèles (279), tandis que les rayons lumineux qui traversent une lentille sans passer par ce point, sont brisés deux fois dans le même sens comme à travers les prismes (281 ).

Toute droite KH, menée par le centre optique, sans passer par les centres de courbure, est un axe secondaire ; il n'y a qu'un axe principal, mais le nombre des axes seconaaires est illimité. On va voir ci -après l'axe principal et les axes secondaires jouer, pour la construction des images dans les lentilles, identiquement le même rôle que dans les miroirs concaves ou convexes.

Enfin , pour faciliter l'étude des phénomènes que présentent les lentilles, nous continuerons à nous servir de l'hypothèse déjà adoptée pour les miroirs courbes, c'est-à-dire que nous suppo-

LENTILLBS. 337.

serons la surface des lentilles Tonnée d'une inBnilâ de petites surfaces planes inclinées enlre elles de manière â former, par leur ensemble, une surface sphérique. Par suite, la normale, ou perpendiculaire à une quelconque de ces petites faces planes, en m par exemple, est la droite mC, joignant le point m au centre de courbure; de mëme,enn, la normale est cn.~ Cette hypothèse admise, les propriétés des lentilles se déduisent facilement de celles des prismes (381 j.

SS4. Marche def rajviu daiu le* lentillef biooDTexM, fojen. — Les rayons lumineux qui arrivent pour traverser une lentille pou-

Kg. 18».

vant être parallèles entre eux ou divergents, considérons d'abord le premiercas, et supposons en outre que les rayons soient parallèles à l'axe principal, comme le montre la (îgure 189. Se fondant sur l'hypothèse que la surface courhe d'une lentille est un asseniblage de petites facettes planes inclinées entre elles, on voit que le rayon X, qui se confond avec l'axe principal, traverse la lentille perpendiculairement aux facettes, à l'entrée et à la sortie, et que, par suite, il continue à se propager en ligne droite, comme traversant en réalité un milieu à faces parallèles. Or, il n'en est plus ainsi de tout rayon L plus ou moins distant de l'axe principal, car ici les petites facettes, aux points d'incidence et d'émergence, étant inclinées entre elles comme les faces d'un prisme, le rayon s'inOéchit deux fois dans le môme sens, de manière il venir rencontrer l'axe principal en un point F. Un autre rayon H est dévié de même, et quoique plus éloignéde l'axe principal, il vient encore le rencontrer en F, ce qui résulte de ce que les deux facettes opposées, à l'entrée et à la sortie, étant a'autant plus inclinées l'une par rapport à l'autre qu'elles sont plus voisines des bords de la

338 LumesB.

lentille, elles impriment au rayon lumineux une déviation plus

considérable.

Tou§ lei) rayons parallèles à l'axe se comportant de la même manière après avoir traversé la lentille, on voit comment un faisceau parallèle est transformé par celle-ci en un faisceau convergent. Le point où viennent ainsi concourir les rayons qui étaient parallèles à l'axe est désigné, de même que dans les miroirs, bous le nom de foyer principal, el nous le représenterons encore par la

lettre F. Un semblable foyer peut se former également de chaque cdté de la lentille, selon la direction dans laquelle se propage la lumière.

La position du foyer principal est toujours facile à déterminer : il suffit pour cela de recevoir sur la lentille un faisceau de rayons parallèles, par exemple un faisceau de lumière solaire, puis de recevoir, derrière la lentille, les rayons réfractés sur un petit écran de papier. En avançant ou en reculant celui-ci, on trouve une position oà l'image lumineuse qui se forme sur l'écran atteint un maximum d'éclat : c'est en ce point qu'est le foyer principal.

fS5. Fojer oo^jugui. — Après avoir considéré le cas où les rayons lumineux sont parallèles, ce qui suppose la source de lumière trèâ-éloignée, voyons actuellement celui où celte source est placée à une petite dislance, mais loul^ois plus loin que le foyer princi-

pal ( S^. 194 ). Le faisceau qui tombe sur la lentille étant alors divergent, il résulte de cette divergence même qu'après avoir traversé la lentille, les rayons convergent moins rapidement que dans la figure 1S9, et que, par suite, ils ne vont plus concourir en F, mais au delà, en un point t qu'on nomme /oyer coryugAté du point L, pour exprimer, de rafime que dans les miroirs concaves, la corrélation qui existe entre ces deux points, corrélation telle

ti l'objet h

passe de L en /, réciproquement le foyer

La position du foyer conjugué n'est pas fixe, elle varie avec celle ae l'objet lumineux; plus celui-ci se rapproche de la lentille, plus le foyer conjugué s'en éloigne, comme le montre la Ggure 191, car les rayons incidents étant de plus en plus divergents, il en est nécessairement de même des rayons émergenls.

Soit actuellement le cas où l'objet lumineux continuant à s'approcher de la lentille, vient a coïncider avec le foyer principal (fig. 193); celui-ci étant le point de concours des rayons parallèles à l'axe, il s'ensuit que réciproquement des rayons lumineux émanés de ce point suivent, en sens contraire, le même chemin qu'en y arrivanti c'est--à-dire qu'ils forment, h. leur sortie de la lentille, un faisceau parallèle à l'axe, et que dès lors il ne peut, dans le

340 LVMIKRE.

cas que nous considérons, se produire de foyer à aucune distance.

286. Foyer virtuel. — Il nous reste à considérer un autre foyer, \e foyer virtuel. Pour cela, supposons que l'objet lumineux, s*approchant toujours de la lentille, passe entre celle-ci et le foyer principal (fig. 193). La divergence du faisceau incident étant ici plus grande que dans la Bgure 192, il faut que les rayons, après avoir traversé la lentille, s'épanouissent plus qu'ils ne le faisaient dans cette figure; ils doivent donc être divergents, comme le montre le faisceau MN. Or, pour l'œil qui reçoit ces rayons, ils semblent partis du point / où vont concourir leurs prolongements. C'est donc en ce point qu'apparaît l'objet lumineux, mais ce li'est là qu'un foyer virtuel, qu'une illusion de l'œil, identiquement comme dans les miroirs concaves lorsque l'objet lumineux est pÏÉDé entre le miroir et son foyer principal ( 270).

287. Résumé des propriété* des lentîlleft biconvexes. — En réea-

mant les paragraphes qui précèdent , on en déduit les trois principes suivants sur les propriétés des lentilles biconvexes :

!• Les rayons lumineux jjirallèles à l'axe vont, après avoir traversé une pareille lentille, concourir en un point unique, qui est le foyer principal ( fig. 189 ) ; et i*éciproquement, des rayons partis de ce foyer forment, à leur sortie de la lentille, un faisceau parallèle à l'axe (fig. 192 ).

2° Les rayons lumineux émis d'un point situé au delà du foyer principal sortent convergents de la lentille, et vont concourir en un point qu'on nomme foyer conjugué (fig. 190), lequel se forme d'autant plus loin derrière la lentille que l'objet lumineux placé en avant est plus rapproché du foyer principal.

3" Enfin, les rayons partis d'un point situé entre la lentille et le foyer principal sortent divergents et donnent naissance à un foyer virtuel situé du même côté que l'objet (fig. 193).

Ces notions sur les foyers sont indispensables pour la théorie ,

des images produises par les lentilles. i