SPECTRE SOLAIRE

634. DÉCOMPOSITION PAR RÉFRACTION. Si Ton fait passer un rayon de lumière blanche à travers un prisme de verre , ce rayon est dévié de sa direction droite, prend une forme ovale allongée, et se décompose en parties diversement colorées. C'est ce dont il est facile de s'assurer de la manière suivante. Devant le volet d'une chambre obscure , on dispose un miroir métallique de telle manière qu'il fasse passer par réflexion un rayon solaire à travers une ouA'erlure pratiquée dans ce volet : on reçoit ce rayon lumineux sur l'une des faces d'un prisme (f. 434) placé à quelque distance d'une toile blanche gommée ou d'une autre surface blanche et plane; on voit alors le rayon réfracté par le prisme se peindre sur cette surface en une image oblongue et colorée, qu'on appelle spectre solaire.

635. Les couleurs du spectre sont au nombre de 7 dont chacune se perd dans celles qui Favoisinenl par des changements de nuance imperceptibles , et qui sont placées dans l'ordre et à peu près dans le rapport suivant , à partir de celle qui est la plus élevée.

Rouge '/s; orangé Vioî jaune 7io î vert '/o î I^leu '/loî indigo '/leî violet ^jg.

Ces sept parties diversement colorées qui sont le résultat de la décomposition d'un rayon de lumière blanche passant à travers un prisme, portent le nom de rayons simples. Le spectre solaire

présente aussi des lignes qui sont tantôt noires et tantôt brillantes et qu'on appelle raies du spectre. Ces raies ne deviennent perceptibles que lorsqu'on regarde le spectre à travers une lunette sur laquelle il tombe directement.

Le rapport des nuances que nous venons d'indiquer, comme ayant été obtenu par un prisme de verre , ne se présente pas avec des prismes de toute nature. Ainsi, un prisme de cristal donne plus de violet et moins de rouge.

656. Dans la formation du spectre solaire, il faut distinguer deux faits différents, savoir: 1° celui de la réfraction qu'éprouve l'ensemble des rayons, c'est-à-dire la déviation du rayon moyen; 2** celui de la dispersion, c'est-à-dire de l'écartement qui s'établit entre les deux rayons extrêmes, par suite de la différence de leurs déviations respectives , différence qui varie avec les substances du prisme. Représentant par riv et n, les indices de réfraction des rayons violets et rouges , la dispersion sera donc représentée par riv — nr. Cette quantité étant divisée par l'indice moyen de réfraction, celle du rayon jaune diminué de l'unité ^

on obtient la valeur qu'on appelle pouvoir dispersif = -^, — .

637. RAYONS SIMPLES. La décomposition d'un rayon de lumière blanche en ses sept rayons simples, est produite par la différence de réfrangibilité dont jouit chacun de ces rayons; en effet , les rayons les plus réfrangibles sont plus rabaissés par le prisme que ceux qui sont moins réfrangibles ; d'où il résulte que ces rayons se séparent les uns des autres et que chacun d'eux vient peindre sur la surface blanche sur laquelle il tombe, une image circulaire dont le bord inférieur est recouvert par le rayon suivant (f. 455). La différence de réfrangibilité des divers rayons simples, quoique démontr.ée déjà parle fait même delà décomposition de la lumière blanche traversant un prisme, est encore démontrée par l'expérience suivante. On reçoit le spectre produit par un prisme p, sur la face d'un grand prisme q, mis en croix derrière le premier, et Ton remarque alors que ce second prisme, au lieu de réfracter le spectre dans une position parai-, lèle m , le réfracte en lui donnant une position oblique n (f. 456). La différence de réfrangibilité des rayons simples peut encore être prouvée de la manière suivante. On fait tomber le spectre

sur un écran portant une petite ouverture, à travers laquelle on peut faire passer un des rayons colorés seulement : en recevant successivement sur un prisme chacun de ces rayons isolés, et observant la réfraction qu'ils éprouvent, on peut s'assurer de leur différence de réfrangibilité.

638. Gomme dans l'expérience que nous venons de citer, les rayons colorés isolés n'éprouvent aucune altération par leur passage a travers le prisme , il est prouvé par là que les sept rayons du spectre sont simples et inaltérables. La simplicité et l'inaltérabilité des sept rayons colorés sont encore prouvées par l'expérience qui consiste à placer, dans l'un de ces rayons isolés, un objet coloré, tel qu'une fleur : cet objet prendra toujours la couleur du rayon, ou s'il absorbe celui-ci , paraîtra noir.

659. Les sept rayons lumineux simples jouissent aussi d'une réflexibilité inégale , et qui est d'autant plus forte que le rayou est plus réfrangible. Les rayons simples ne jouissent pas non plus, au même degré, des pouvoirs calorifique, chimique, et éclairants. La proportion de lumière réfléchie varie d'un rayon à l'autre. Pour prouver encore la différence de réflexibilité des rayons simples, il n'y a qu'à recevoir un rayon de lumière sur un prisme, de manière à ce qu'il y ait réflexion totale, puis l'incliner peu à peu pour laisser passer de la lumière; on voit alors que les rayons rouges émergent les premiers et que les rayons violets n'émergent que les derniers ; ces rayons ont donc des angles différents pour la réflexion totale.

640. Les rayons sont différemment absorbablcs. Si nous faisons passer dans le spectre solaire un verre coloré en rouge par le protoxide de cuivre, nous verrons qu'il est transparent pour les rayons rouges, et opaque pour les autres , qu'il absorbe par conséquent. Si donc ce verre exposé à la lumière blanche , nous paraît rouge, c'est parce qu'il absorbe les autres rayons. Certains verres peuvent même aussi, par absorption, altérer les couleurs du spectre ; par exemple, un verre bleu transforme l'orangé en rouge. Quand la vapeur commence à se condenser, elle laisse passer les rayons rouges principalement ; c'est ce qui nous explique les couleurs rouges de l'aurore et du soleil couchant.

641. Les couleurs du spectre jouissent de clartés différentes. C'est dans le rayon jaune que la faculté éclairante est la plus

( 412 ) grande. La dispersion des rayons de lumière par le prisme esi accompagnée d'une dispersion analogue des rayons calorifiques , de telle sorte que les diverses couleurs du spectre ne jouissent pas d'une égale propriété échauffante. C'est dans le rayon rouge que celte propriété est la plus grande. Le spectre calorifique qui est au moins trente fois plus grand dans le rayon rouge que dans le rayon violet, dépasse ce rayon rouge du côté de la partie obscure et y croît même à une certaine distance. M. Melloni a observé ces effets au mojen d'un prisme de sel gemme.

642. Les propriétés chimiques des rayons lumineux sont aussi variables de l'un à l'autre. En général, elles sont plus prononcées dans les rayons violets et bleus, qu'on appelle à cause de cela les rayons chimiques. Le chlorure d'argent s'y noircit promptement; il noircit même encore au-delà du rayon violet, là où il n'y a plus ni chaleur ni lumière sensible.

Dans ces mêmes rayons , de petits barreaux d'acier prennent les propriétés magnétiques.

643. Il nous est démontré que la lumière blanche est composée de rayons simples diversement réfrangibles, différemment colorés, et jouissant des propriétés calorifiques, chimiques et éclairantes, à des degrés très divers. Cet état de la lumière ne s'accorde guère avec le système d'émission , tandis qu'il s'explique fort bien par le système de vibration. Dans ce système, on admet que, de même que les divers tons sont produits par des ondes sonores de longueurs différentes, les diverses teintes lumineuses sont produites par des différences de longueur dans les ondes lumineuses. Sans doute il existe des ondes lumineuses plus longues , et d'autres plus courtes que celles dont nous pouvons percevoir la sensation. II doit donc y avoir encore des rayons lumineux en dehors du rouge et du violet; ainsi il existe probablement des couleurs qui nous sont inconnues, mais que d'autres animaux perçoivent peut-être.

644. RECOMPOSITION. Si l'on reçoit le spectre solaire produit par un prisme, sur un second prisme semblable, placé dans un sens inverse , les rayons simples se recombinent de manière à former , au sortir de ce second prisme , un rayon de lumière blanche (f. 437). Si l'on fait tomber un spectre solaire sur une lentille convergente, ou sur un miroir concave , les rayons sira-

( /il5 ) pies se réunissant au foyer de ces corps, y produisent delà lumière blanche.

L'expérience suivante prouve bien que le blanc est le résultat du mélange des rayons colorés dans les proportions dans lesquelles ils se trouvent dans le spectre. Si, entre les deux zones noires z et z' (f. 458) tracées sur un cercle en carton , l'on colle des bandes minces de papier coloré des nuances et dans les proportions des couleurs du spectre, le cercle étant mis en mouvement de rotation très-rapide, apparaîtra tout blanc à l'œil de l'observateur. Or par le mouvement de rotation , Ton ne fait autre chose que faire percevoir à l'œil , simultanément , tous les rayons colorés : donc la perception simultanée des sept rayons colorés, dans les proportions indiquées, donne à l'œil la sensation d'une parfaite blancheur.