Composition générale des instrument* d’optique. — Des

divers instruments énumérés ci-dessus, ceux du premier groupe, les lunettes et les microscopes, sont tous essentiellement composés de deux verres lenticulaires : l’un , nommé objectif , reçoit la lumière des objets et la concentre en un foyer où il en donne une petite image; l’autre, qu’on nomme oculaire, faisant office de loupe, est placé près de l’œil et sert à regarder l’image formée par le premier verre. Dans les télescopes proprement dits, l’objectif est remplacé par un miroir concave. Le plus souvent, l’objectif et

l’oculaire ne sont pas formés chacun d’un seul verre, comme nous venons de le supposer, mais de plusieurs, afin d’obtenir un grossissement plus considérable et aussi de corriger les aberrations do sphéricité et de réfrangibilité. Enfin, ces différents verres sont montés dans de longs tuyaux noircis à l’intérieur, afin d'absorber les rayons obliques qui nuiraient à la netteté des images; de plus, ils peuvent glisser les uns dans les autres, ce qui sert à rapprocher ou à écarter les verres entre eux pour approprier l’instrument à la distance des objets qu’on regarde et en même temps à la vue de l’observateur.

Quant aux instruments du second groupe, la lanterne magique, la fantasmagorie et le microscope solaire, ils sont bien encore composés de deux verres lenticulaires, tous les deux convergents, mais dont l’usage n’est plus le même que ci-dessus. En effet, il ne s’agit plus ici de regarder l’objet au travers un oculaire, mais de projeter son image très -amplifiée sur un écran. Pour cela, le premier verre, qui est à grand diamètre, ne fait que concentrer une grande quantité de lumière sur l’objet pour l’éclairer fortement, tandis que le second verre va ensuite projeter sur un écran l’image de l’objet.

306. Lunette de Galilée ou lunette d’approche. — Comme la plupart des grandes découvertes, celle de la lunette d’approche parait due au hasard. Elle est attribuée, en effet, à deux enfants, fils, suivant les uns, de Zacharie Jans, et, suivant les autres, de Lippershey, lunetiers l’un et l’autre à Middlebourg. Vers l’an 1600, ces enfants s’étant avisés de regarder le coq qui surmontait le clocher de leur église, au travers d’un verre convexe et d’un verre concave, ce dernier placé près de l’œil, poussèrent des cris de surprise en voyant le coq grossi et à la portée de la main. Attiré par les exclamations de ses enfants, le père répète l’expérience avec le môme succès; puis, pour la faciliter, il fixe les deux verres dans deux , tuyaux susceptibles d'entrer l’un dans l’autre, et dès lors la lunette est trouvée. Cependant, elle porte le nom de Galilée, parce que c’est cet illustre astronome qui, le premier, la dirigea vers le ciel, et l'appliqua aux observations astronomiques.

On rapporte que Galilée était à Venise lorsqu’il apprit que Zacharie Jans avait offert au prince Maurice de Nassau un instrument

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qui rapprochait beaucoup les objets; il part aussitôt pour Padoue, se recueille, expérimente, et en vingt-quatre heures, dit-on, retrouve la lunette de Zacharie.

Les lunettes construites par Galilée donnèrent successivement un grossissement de quatre, sept et trente fois, et il ne tarda pas à découvrir avec elles les satellites de Jupiter, les montagnes de la lune, les taches du soleil. Ces nombreuses découvertes lui firent donner le surnom de Lynceus, par allusion à Lyncée, un des Argonautes, dont la vue était si perçante qu’il voyait, dit-on, au fond des mers; mais, dans sa vieillesse, le célèbre astronome fut frappé de cécité, comme si le ciel eût voulu punir le téméraire qui, le premier, avait osé scruter ses profondeurs.

La figure 212 représente la disposition des lentilles et la marche

des rayons dans la lunette de Galilée. L’objectif o est biconvexe, tandis que l’oculaire O est biconcave. L’objet qu'on observe étant AB, les rayons partis de l’un quelconque de ses points, de A par exemple, tendent à aller former l’image de ce point au delà de l’oculaire o; mais rencontrant la lentille biconcave O, ces rayons deviennent divergents, et pour l’œil qui les reçoit, ils paraissent partis du point a; c’est donc là qu’apparalt l’image du point A. De même l’image de B va se former en b; d’où résulte une image \irtuelle ab, redressée et très -rapprochée.

La lunette de Galilée a le double avantage de montrer immédiatement les objets dans leur position naturelle, et, en outre, d’être très-courte et très -portative. C’est ce qui l’a fait adopter pour les théâtres, sous le nom de lorgnette quand elle est simple, et sous celui de jumelle quand elle est double. Les jumelles, dont l’usage est aujourd'hui tout mondain, sont dues à un capucin, le père

Chérubin, en 1671. Ces lunettes grossissent peu; ordinairement deux fois et demie à trois fois.

Sous le nom de jumelles mégascopiques , M. Charles Chevalier construit depuis quelques années des jumelles d’une grande perfection sous le point de vue du grossissement, de la pureté des verres et de l'absence de toute aberration de sphéricité et de réfrangibilité (302 et 303).

307. Lunette astronomique — Si la lunette de Galilée a l’avantage de faire voir les objets dans leur position naturelle , elle a le désavantage de n’avoir qu’un très-petit champ, c’est-à-dire do n’embrasser qu’une portion très -limitée de l’espace, ce qui est dû à la divergence des rayons à la sortie de l’oculaire, divergence qui nécessite même que l’œil soit très-près de ce verre, sinon le champ

est encore plus petit. C’est ce qui fait que pour l’observation des astres on a universellement substitué à la lunette de Galilée une lunette à deux verres convergents, qui est due à Kepler, et est connue sous le nom de lunette astronomique. Cette lunette fait voir les objets renversés, mais ce renversement est sans inconvénient pour l’observation des astres.

La figure 214 représente une lunette astronomique dont nous avons relevé le dessin dans les ateliers de M. Molteni. Elle est portée sur un pied de fonte et montée à charnière sur une colonne de même métal, de manière à pouvoir non-seulement prendre toutes les inclinaisons, mais à être dirigée vers tous les points de l’horizon, Enfin, à l’aide d’une manivelle et de deux roues dentées, on peut élever ou abaisser la lunette à volonté, suivant qu’on désire observer debout ou assis. Sur le côté de la lunette en est adaptée une plus petite, qu’on nomme chercheur , parce que grossissant moins que la grande, elle embrasse une étendue du ciel beaucoup

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plus considérable, et, par suite, est plus propre à faire découvrir l’astre qu’on cherche pour l’observer ensuite avec la grande lunette. La figure 213 représente la disposition des verres et la marche

Fig. 214. — Lunette astronomique.

des rayons dans la lunette astronomique. On voit qu’elle se compose de deux verres convexes : l’objectif o, qui est d’un grand diamètre et peu convergent, va former en ab une image renversée et très-petite de l’astre AB vers lequel est dirigée la lunette. C’est cette image qu’on regarde avec l’oculaire O. qui fait ici l’office de

loupe (289), et qui pour cela est placé de manière que l’image ab se trouve entre ce verre et son foyer principal F. De la sorte, l’observateur voit l’astre en cd, renversé, mais très-amplifié.

Comme dans la lunette de Galilée et dans toutes les autres lunettes, le porte-oculaire, c’est-à-dire le tube dans lequel est l’oculaire, peut glisser à frottement doux pour s’approcher ou s’écarter de l’image ab, afin de la faire voir à la distance de la vue distincte de l’observateur. Enfin, dans les fortes lunettes, l’oculaire n’est pas simple, comme dans la figure ci-dessus, mais composé de plusieurs verres dont le nombre va jusqu’à cinq, et qui ont pour objet, ainsi qu’on l’a déjà dit, non-seulement d’augmenter le grossissement, mais de corriger les aberrations de sphéricité et de réfrangibilité (301).

Le grossissement d’une lunette astronomique est d’autant plus considérable que l’objectif est moins convexe et d’un plus grand diamètre, et que l'oculaire, au contraire, est plus convexe. Le plus grand obstacle qu’on rencontre à la construction de ces sortes de lunettes est la fabrication des grands objectifs. Dans les plus puissantes qu’on ait construites jusqu’ici, l’objectif a 38 centimètres de diamètre et le grossissement peut aller jusqu’à 3000. Une semblable lunette a été construite il y a peu de temps, par MM. Lerebours et Secrétan , pour l’Observatoire de Paris.

308. Lunette terre*tre ou longue-vue. — La lunette astronomique ayant l’inconvénient de faire voir les objets renversés, il

importe, lorsqu’on veut observer des objets terrestres, de redresser l’image. On y parvient au moyen de deux lentilles convergentes qu’on interpose entre l’objectif et l’ociilaire, comme le montre la figure 215. L’objectif o formant en I une image renversée de l’objet AB, les deux verres m etn impriment aux rayons lumineux qui les traversent une direction telle, qu’après s’être croisé entre

372 • LUMIÈRE

ces deux verres, les rayons vont reproduire l’image redressée en t. Là, l’oculaire O agit ensuite identiquement comme dans la lunette astronomique pour donner l’image ab très -rapprochée et amplifiée.

Ainsi modifiée, la lunette astronomique prend le nom de lunette terrestre ou longue-vue. Tantôt elle est portée sur un pied, de même que dans la figure 214; tantôt elle est sans pied, et alors l’observateur la tient avec les deux mains en la braquant vers l’objet qu’il veut voir. Elle est d’un usage continuel en mer et dans les ports pour reconnaître au loin les navires; en guerre, elle sert à observer les mouvements de l’ennemi ; dans les maisons de campagne, lorsqu’on habite un lieu élevé, elle est un objet d’agrément pour les amateurs à qui elle fournit le plaisir d’observer à plusieurs lieues de distance.

309. Téle«copei. — On a déjà vu ( 304 ) que le mot télescope signifie voir de loin; sous ce rapport, les différentes lunettes décrites jusqu’ici sont donc de véritables télescopes, et, en effet, elles ont d'abord porté ce nom. Mais aujourd'hui on n’applique plus cette dénomination qu’à des instruments composés de lentilles et de miroirs, et dont l’invention, postérieure aux lunettes, date de 1663 à 1672.

C’est dans cet intervalle de temps que parurent les premiers télescopes, ceux de Grégory et de Newton, qui diffèrent très- peu entre eux, et dont nous décrirons seulement le dernier, abandonné depuis longtemps, mais remis en vogue par les perfectionnements tout récents que M. Foucault vient d’apporter à la construction du miroir concave qui entre dans cet appareil.

La figure 216 représente un télescope de Newton, construit par M. Froment, avec de nombreux perfectionnements dus à cet habile physicien; la figure 217 donne une coupe du même appareil vu à vol d’oiseau, c’est-à-dire en dessus. La pièce principale de ce télescope est un miroir concave M, placé à l’extrémité d’un long tube de bois. Ce miroir était autrefois en métal poli, et c’est la difficulté de travailler de semblables miroirs pour leur donner une courbure parfaite qui avait fait abandonner les télescopes à réflexion. Mais M. Foucault ayant trouvé le moyen d’argenter le verre sans nuire à son poli, et cette substance se polissant mieux

que le métal et étant plus facile à travailler, le miroir des télescopes se construit aujourd’hui en verre poli qu’on argente sur la face concave môme. Les rayons lumineux venant de l’astre qu’on

iaMa*

Fig. 216. — Télescope de Newton.

observe tombent sur ce miroir, s’y réfléchissent, et tendent à aller former à l’autre bout du tube une image réelle et très-petite de l’astre; mais avant les rayons rencontrent un petit prisme mtt,

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taillé de façon qu’ils y pénètrent sans se réfracter, et font avec la grande face mn un angle d’incidence tel qu’ils s’y réfléchissent au lieu de se réfracter au dehors (277). L’image vient donc se former en ab en avant du tube horizontal fixé sur le côté de l’instrument; or, dans ce tube est une série de verres grossissants qui font l’office d'oculaire et donnent de l’image ab une image virtuelle AB très-amplifiée.

La figure 216 montre comment on fait manœuvrer l’instrument : de la main droite l’observateur tient une manivelle qui transmet le mouvement à une chaîne sans fin, et celle-ci à deux autrechalnes qui s’enroulent sur des poulies, et servent à faire incliner

plus ou moins le tube du télescope; de la main gauche, le même observateur tourne une petite roue fixée à une vis de rappel, qui sert à faire avancer lentement l’extrémité antérieure de l’appareil dans le sens latéral , de manière à suivre l’astre dans son mouvement. Enfin, un peu plus bas que l’oculaire, au-dessus de la petite roue, est un bouton dont l’usage est de faire marcher un petit pignon engrenant dans une crémaillère; celle-ci est fixée à une pièce mobile qui porte en môme temps le prisme mn et l’oculaire (fig. 217). En tournant ce bouton dans un sens ou dans l’autre, le prisme et l’oculaire avancent jusqu’à ce que l’image ab se forme à la distance de la vue distincte de l'observateur.

Sur le côté du tube est un télescope plus petit, entièrement semblable au grand, mais beaucoup moins grossissant; c’est le chercheur. A cause de son faible grossissement, dix fois seulement, il embrasse une étendue du ciel beaucoup plus vaste, et, par suite, est plus favorable pour trouver l’astre qu’on veut observer. Quant

au grossissement du grand télescope, il peut varier de 50 à 800.

310. Télescope d’Hersohel. — William Herschel, à Londres, a modifié le télescope de Newton, en inclinant légèrement le miroir M (fig. 217) par rapport à l’axe du tube, de façon que l’image ab aille se former au bord même de ce tube, à l’extrémité opposée au miroir. Là, tournant le dos à l’astre qu’il veut étudier, l’astronome observe cette image avec un oculaire grossissant, mais sa tète arrête une portion de la lumière dirigée vers le miroir.

Herschel a donné à son télescope des dimensions prodigieuses :

12 mètres de longueur et 1m,5 de diamètre. Il fallait tout un système d’échafaudage, de poulies et de cordages pour soutenir l’instrument et le diriger. Le grossissement du télescope d’ Herschel a été estimé jusqu’à six mille fois; et c’est avec lui que sir John Herschel fds fit de si nombreuses découvertes qu’on répandit la nouvelle, il y a une vingtaine d’années, qu’il avait vu les habitants de la lune.

Lord Ross, en Irlande, a encore dépassé les dimensions auxquelles Herschel s’était arrêté. En effet, il a fait construire un télescope de'1m,83 de diamètre, et 16“.76 de longueur; le miroir seul, qui est en métal, pèse 3809 kilogrammes, et l’instrument tout entier en pèse 15000. Il est porté sur des murs de 20 mètres de longueur et 1 4 de hauteur, et il a coûté 300 mille francs à son noble constructeur. « Qu’on se figure, écrit un spirituel astronome, l’œil d un géant dont la prunelle aurait six pieds de diamètre 1 »

31 1 . Microscope». — Les microscopes sont des instruments qui, donnant des images très- amplifiées, permettent d’observer des objets qui par leur petitesse échappent à l’œil nu. On en distingue

Fig. 218. — Loupe ou microscope simple.

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de deux sortes : le microscope simple et le microscope composé.

Le premier de ces instruments n’est autre chose qu’une petite lentille très-convergente employée comme verre grossissant , ainsi

Fig. 219. — Microscope composé.

qu’on l’a déjà vu dans la figure -197 (page 344). L’objet qu’on observe est alors placé entre la lentille et son foyer principal, et le grossissement est d’autant plus fort que la lentille est plus con-

vergente. Lorsque celle-ci est un peu grande, on la fixe ordinairement dans une monture de corne ou d’écaille, et alors, sous le nom de loupe , elle est d’un fréquent usage pour aider la vue des vieillards (fig. 218), ou pour faciliter certains travaux qui, comme \ dans l’horlogerie et dans l’art de

/aA\ la gravure, exigent une grande

précision. Maison ne peut obtenir J 'v ainsi que de faibles grossissements,

o L \ et pour observer de très-petits

/ 1/ x|/X objets on a recours au microscope

//] * I \\ composé, ainsi nommé parce qu’il

\ I \ est formé de la réunion de plu-

1 I sieurs lentilles.

I La figure 219 représente un mi-

Ü ! croscope composé au moment de

1 I ^ l’observation, et la figure 220 fait

! I voir la marche des rayons lumi-

1 neux dans l’intérieur de l’appa-

Ij reil; dans les deux figures, les

mêmes lettres correspondent aux |!| / mêmes pièces. Cela posé, l’objet

F qu’on observe, lequel est toujours

très-petit, est placé en a , entre deux lames de verre, sur un support qu’on nomme porte-objet.

Au-dessus est un tube de cuivre OA o dans lequel sont disposés deux lentilles convergentes : l’objectif o

Fig. 220. - Marche des rayons à , artie inférieure, et l’oculaire dans le microscope composé. 1

O à l’extrémité supérieure. L’objet

a étant placé très-peu au delà du foyer principal de l’oculaire, on sait que ce verre en donne en bc une image réelle, renversée et déjà amplifiée ( 288, fig. 1 96) ; puis l’oculaire O étant à une distance telle que l’image bc se trouve entre ce verre et son foyer principal F, il en résulte, pour l’œil qui regarde au travers, que l’oculaire agit comme loupe (289), et donne en BC une image virtuelle et amplifiée de la première image bc.

378 LUMIÈRE

Le grossissement dépend surtout de l’objectif. On augmente son pouvoir amplifiant en le composant de deux ou trois petites lentilles superposées, comme on le voit en H sur la droite du dessin (fig. 220). On ajoute aussi à l’oculaire un deuxième verre, mais qui a moins pour objet de grossir davantage que de rendre les images plus nettes, en atténuant, comme dans les lunettes, les aberrations de sphéricité et de réfrangibilité; de plus, tous les verres sont achromatiques ( 302 ). Le grossissement, dans les microscopes composés, a été porté jusqu’à 1800 fois et même au delà, mais on perd alors en netteté ce que l’on gagne en pouvoir amplifiant. Un bon grossissement ne dépasse pas 600 fois en longueur et en largeur, ce qui revient à 360 mille fois en surface.

Vu le grossissement considérable que reçoit l’image, il est indispensable que l’objet soit très-fortement éclairé. Pour cela, lorsqu’il est suffisamment transparent, on l’éclaire en dessous à l’aide d’un miroir concave M qui concentre sur lui une grande quantité de lumière, comme le fait voir la figure 220. Si l'objet est opaque, on l’éclaire en dessus avec une lentille convergente L qui va former son foyer sur l’objet même (fig. 219).

312. Origine et uiage du microicope. — L’invention du microscope ne remonte qu’au commencement du xvn* siècle, ce dont on a lieu de s’étonner, car on savait depuis longtemps qu’une goutte d’eau, versée sur un petit trou pratiqué dans une plaque mince et opaque, grossissait les petits objets vus au travers. Dès le commencement du i*r siècle de l'ère chrétienne, le philosophe Sénèque annonçait que l'écriture paraît plus grosse sous une boule de verre pleine d’eau. Enfin, dans le xiii* siècle on faisait usage de besicles , c’est-à-dire de verres grossissants, pour faciliter la vision aux vieillards. On ne cite point le nom de l’inventeur du microscope, ce qui tient probablement à ce qu’il a subi successivement de nombreuses modifications. Ce n’est que depuis une trentaine d’années que M. Amici, en Italie, et M. Ch. Chevalier, en France, l’ont porté au degré de perfection qu’il a aujourd’hui.

Le microscope a été l’origine de découvertes aussi curieuses que variées dans le règne végétal et dans le règne animal. Les botanistes lui doivent leurs plus belles découvertes sur la structure du tissu cellulaire des plantes, la circulation de la sève, la fonction

des feuilles dans la respiration des végétaux. En entomologie, il a permis de découvrir et d’étudier une foule d’animaux qui nous seraient restés éternellement inconnus par leur extrême petitesse. C’est ainsi qu’on a observé, dans le vinaigre et dans la pâte aigrie, des milliers de petites anguilles nommées vibrions; dans les eaux stagnantes, des myriades d’animalcules, aussi remarquables par leurs formes bizarres que par leurs belles couleurs, leurs instincts, leurs mœurs guerrières ou sociables; les moisissures se sont transformées en petits champignons aux plus éclatantes couleurs. En un mot , tout objet vu au microscope devient un sujet d’étonnement et d’admiration : par exemple, un cheveu, un fil de soie, un œil ou une aile de mouche, un aiguillon d’abeille, un ongle d’araignée, un poil de chat ou de souris, le duvet des fruits, les écailles des ailes de papillon et de poisson, les fécules, les toiles d’araignée, la dentelle, etc. : partout on reconnaît la perfection infinie des ouvrages de la nature.

Ajoutons encore que le microscope peut être employé avec succès dans l’industrie pour reconnaître les mélanges frauduleux introduits par certains fabricants dans les étoffes, en donnant le moyen de constater si celles-ci contiennent de la laine, de la soie, du lin ou du coton.