INSTRUMENTS D'OPTIQUE

670. La construction de ces instruments est fondée sur les principes d'Optique, que nous avons étudiés.

On appelle instruments dioptriques ceux qui sont composés de lentilles , instruments catadioptriques ceux qui sont composés de lentilles et de miroirs, et instruments catoptriques ceux qui ne sont composés que de miroirs.

Nous n'étudierons que les principaux instruments d'Optique.

671. BESICLES. L'emploi de cette espèce de lunettes a pour but de remédier aux défauts de la vue de certains yeux. Ces défauls sont ceux de vue courte, celui qui affecte les yeux qui ne peuvent voir que de très-près, et de vue longue , celui qui affecte les yeux qui ne peuvent voir que de loin.

Myopie. On appelle myopes les yeux qui ne peuvent apercevoir que les objf.'ls placés très-près : ce défaut de la vue est dû à ce que les yeux qui en sont affectés ont une trop grande convexité dans la conformation de leur cornée transparente, ou de leur cristallin ; d'où il résulte une trop grande convergence dans les rayons qui les traversent. De ce que les yeux ainsi conformés font converger trop fortement les rayons lumineux qu'ils reçoi-

vent, il s'ensuit que les rayons envoyés par les objets éloignés se réunissent en un foyer qui se trouve placé en avant du fond de l'œil : ce ne sont donc que les objets rapprochés qui pourront peindre leur image sur la choroïde des yeux myopes et être vus distinctement par ceux-ci. Comme le défaut des yeux myopes est de faire converger trop fortement les rayons lumineux qu'ils reçoivent, il suffit de placer des lentilles divergentes devant ces yeux pour leur donner la faculté de faire converger convenablement les rayons.

Chez les myopes, la pupille est toujours très-grande: il doit en être ainsi , puisque ces yeux ont besoin de faire passer le plus possible de rayons lumineux par les bords du cristallin afin de diminuer la convergence.

La myopie est le défaut de vue ordinaire aux jeunes gens,

672. Presbytie. On appelle presbytes les yeux qui n'aperçoivent distinctement les objets que lorsqu'ils sont placés à une certaine distance. Si ces yeux n'aperçoivent plus les objets rapprochés, cela est dû évidemment à ce que les rayons envoyés par ceux-ci se réunissent en un foyer qui se trouve placé derrière le fond de l'œil. Le défaut des yeux presbytes est donc de ne pas faire converger suffisamment les rayons qu'ils reçoivent, ce qui provient de ce qu'il n'y a pas assez de convexité dans la conformation de leur cristallin ou de leur cornée transparente. En plaçant devant un pareil œil une lentille convergente d'une certaine force , les rayons pourront converger convenablement , et porter alors le foyer sur la choroïde.

Chez les presbytes la pupille est toujours très-resserrée, parce qu'ils cherchent à faire passer le plus possible les rayons lumineux par le centre du cristallin, afin d'en augmenter la convergence.

Le presbytisme est le défaut de vue ordinaire aux vieillards.

Les lentilles dont on se sert le plus avantageusement pour la construction des besicles , sont les deux ménisques. Ces lentilles portent alors le nom de périscopiques.

673. MICROSCOPE. Les microscopes ne sont connus que depuis 1620. Ces instruments qui ont rendu de si grands services aux sciences naturelles , et sans lesquels nous ignorerions l'existence d'an monde de petits êtres vivants , ont pour but de rendre plus grands et plus apparents à la vue les objets de petite dimension. Le

microscope simple ou loupe n'est qu'une lentille convergente à court foyer. Nous allons en expliquer l'usage.

La distance de vision distincte , pour la plupart des personnes, est de 0'°,22. A cette distance des objets fort petits échappent à la vue, faute d'une lumière suffisante. Il faudrait donc placer ces objets plus près de Tocil; mais alors ses rayons sont trop divergents, et la vue en devient confuse. C'est pour diminuer cette divergence, qu'on place entre l'objet et l'œil une lentille convergente ou loupe. Alors l'œil recevant les rayons de l'objet ab comme il les recevrait d'un objet a'L' placé à la distance de la vision distincte (f. 477) l'observateur recevra l'impression de l'image a'b' et non de l'objet ab.

Le grossissement produit par la loupe est donc représenté par le rapport a'b' : ab ou cd : c/ , c'est-à-dire, comme la distance de la vision distincte est à la distance focale principale de la loupe. Etant d cette première distance et / la seconde, la formule du grossissement est donc—. Or Jest généralement de 0'",22:

donc le grossissement est d'autant plus considérable que le foyer de la lentille est plus court, c'est-à-dire qu'elle est plus convexe ou formée d'une matière plus réfringente. Une goutte d'eau ou une goutte de verre fondu , suspendue à une petite ouverture pratiquée dans une lame mince, forment de bonnes loupes. La loupe de Slanhope est un petit cylindre de verre terminé par une extrémité convexe. Le microscope de Raspail est une loupe montée sur un pied muni d'un réflecteur propre à éclairer vivement l'objet qu'on observe.

674. MICROSCOPE COMPOSÉ. Il en existe plusieurs espèces. Le plus simple des microscopes composés est formé de deux verres dont l'un o porte le nom d'objectif, et l'autre a, celui d'oculaire , et qui sont tous deux des lentilles convergentes.

Un objet étant placé à une certaine distance de l'objectif (f. 478), cet objet se peindra derrière celui-ci en une image renversée et plus grande : cette image reçue sur un diaphragme et regardée à travers l'oculaire , qui n'est qu'une véritable loupe , paraîtra encore plus grande.

Il y a aussi un microscope formé de trois verres (f. 479). Les rayons lumineux partis de l'objet mn , traversent l'objectif ab et viendraieul peindre l'image de cet objet en rs, mais ils rencontrent

la lentille interraédialre cd qui les fait converger , de manière qu'ils peignent l'image en tu : celte image tu étant regardée à travers l'oculaire ej paraît agrandie et est vue comme étant vx. L'objet qu'on place devant l'objectif doit être éclairé le plus vivement possible. C'est pourquoi Ton dirige sur lui la lumière concentrée par un miroir réflecteur et même celle concentrée par une lentille convergente. La perfection de ces instruments dépend de celle des verres que Ton emploie et de la disposition exacte de leurs axes sur une même ligne droite. Le lujau dans lequel se trouvent les lentilles est formé de plusieurs pièces qui peuvent glisser les unes dans les autres, afin de faire varier la distance de l'oculaire à l'objectif. Ce tuyau est noirci intérieurement, aGa d'absorber les rayons obliques qui viennent frapper sa surface; on place même dans l'intérieur du tuyau des diaphragmes circulaires noircis pour arrêter les rayons qui sont trop inclinés sur Taxe.

675. Le microscope d'Amici porte son tube horizontalement , tout en conservant Tobjeclif verticalement audessus du porte-objet. Pour cela, le tube se courbe à angle droit, un peu audessus de l'objectif: les rayons envoyés par celui-ci sont réfléchis totalement vers Toculaire par un prisme placé dans l'angle du tube.

Etant d la distance de vision distincte, Ha dislance de l'image à l'objectif, /"le foyer de l'oculaire , et/' le foyer de l'objectif, le

grossissement du microscope a pour formule -^r. Pour mesurer

F ce grossissement , on regarde d'un œil une lame de verre placée dans l'instrument et qui porte 100 divisions par millimètre, et de l'autre œil on regarde, en dehors de l'instrument, une règle divisée en millimètres et placée à côté du porte-objet. On compare ainsi les divisions inlétiearesaux extérieures: si l'une des premières correspond à 4 des secondes , le grossissement sera de 400.

676. MICROSCOPE SOLAIRE. Dans cet instrument (f. 480) un très-petit objet est placé devant une petite lentille qui peint derrière elle, dans une chambre obscure, l'image i de cet objet considérablement agrandie , et qu'on reçoit sur un écran blanc. On éclaire vivement le petit objet en concentrant sur lui , au moyen d'un miroir m et de deux lentilles convergentes a el b , les rayons solaires. On a imaginé de remplacer ceux-ci par la vive lumière que produit sur certains corps, tels que la chaux vive, un jet de gaz oxi-hy-

drique enfliimmc. Le grossissement est considérable, et peut aller à 1 200 fois sans que l'image perde de sa netteté.

677. LANTERNE MAGIQUE. L'instrument connu sous ce nom a une construction analogue à celle du précédent. Mais la lumière solaire employée dans celui-ci est remplacée dans la lanterne magique par la lumière d'une lampe placée au foyer d'un miroir concave (f. 481) ; cette lumière réfléchie est portée par deux lentilles convergentes a et 6 sur l'objet o, qu'on veut éclairer et qui est ordinairement un verre peint.

Lorsque, dans la construction de la lanterne magique, on introduit une modification telle qu'on puisse à volonté faire varier la dislance entre l'objet et la lentille , et aussi celle qui sépare l'instrument de la surface blanche où se peignent les images , cellesci variant de grandeur par suite de ces changements combinés de dislance, on obtient les effets curieux connus sous le nom de fantasmagorie.

678. MÉGASCOPE. Cet instrument, analogue aux précédents, consiste en un objet o , (f. 482) très-éclairé , placé un peu au-delà du foyer principal d'une lentille convergente, et dont les rayons vont peindre l'image sur une surface, telle qu'un carton ou un verre dépoli , placé dans l'obscurité j plus l'objet sera éloigné de la lentille, moins l'image sera grande.

679. CHAMBRE OBSCURE. L'instrument appelé de ce nom consiste en une caisse à laquelle on adapte une lentille convergente, / (f. 485). Les rayons lumineux partis des objets extérieurs viennent peindre au fond de la caisse des images renversées de ces objets. Ces petites images sont reçues sur un miroir plan, mr , incliné de 45° , et sont réfléchies par lui de manière à venir tomber sur un verre dépoli vd , où un observateur les voit dans la position droite.

Cet instrument sert particulièrement à l'art du dessin. On donne quelquefois à la chambre obscure la disposition indiquée dans la figure 4-84.

680. L'instrument si remarquable connu sous le nom de Daguerréotype, n'est qu'une chambre obscure dans laquelle on dispose une substance qui puisse recevoir de la lumière une certaine influence chimique par suite de laquelle elle soit altérée ^ celleinfluence ne s'exerçant pas avec une égale intensité par les point di-

versement colorés de l'image qui se peini au fond de la chambre obscure, il en résulte des nuances différemment prononcées et par suite des dessins qu'on appelle photogéniques. Voici l'exposé des diverses opérations qu'on exécute aujourd'hui pour obtenir une planche daguerréolypée.

On choisit une plaque de cuivre plaqute en argent, et on la polit avec soin ; on la place dans une boite remplie de vapeur d'iode qui attaque l'argent et lui donne, au bout de quelques instants, une teinte dorée due à la formation d'un iodure d'argent ; on l'expose ensuite à la vapeur d'une solution aqueuse de brome ou d'un composé de brome et d'iode, où elle prend une teinte tirant un peu sur le rose. Cela fait, on porte la plaque dans la chambre obscure , de manière qu'elle y reçoive l'image que produisent les objets qu'on veut fixer et vers lesquels on a par conséquent dirigé la lentille de l'instrument. Au bout de quelques secondes, et moins encore, la lumière a déjà produit sur la plaque l'action chimique désirée. On transporte alors cette plaque dans une boite où l'on produit de la vapeur de mercure par échauffement d'une petite portion de ce liquide, et au bout de quelques minutes, le dessin apparaît sur la plaque.

Les épreuves daguerriennes consistent en un sel d'argent insoluble, formé sous l'influence de la lumière, et se dessinant en blanc sur un fond d'argent poli, qui, dans une position convenable, apparaîtra en noir. L'iodure d'argent qui recouvre le fond et qui n'est pas devenu insoluble, est enlevé par un lavage dans une solution d'hyposulfile de soude.

Pour fixer les épreuves , on les couvre d'une couche de solution de chlorure d'or qu'on fait évaporer doucement ; puis on sèche et lave l'épreuve , qui est ainsi terminée.

681. CHAMBRE CLAIRE. La caméra lucida de Wollaslon consiste en un prisme quadrangulaire abcd (f. 485) ayant un angle droit en J, et un angle obtus de 135° en b. La face et? étant placée devant un objet, reçoit les rayons lumineux qu'il lui envoie. L'axe de ces rayons étant or^ nous voyons qu'ils subissent en r une première réflexion, puis une seconde en r ; d'où il résulte qu'ils ressortent du prisme en suivant une direction r'n perpendiculaire à la face ad. Un œil étant placé de manière qu'une portion de sa pupille reçoive les rayons r'n , tandis que

l'autre portion reçoit les rayons r"m, partis de la surface ss', il est évident que cet œil recevra à la fois la sensation de l'image de robjet o dans la direction r'n et celle d'un objet placé en m. Cette disposition permet de tracer sur un papier posé en m les contours de l'image que les rayons partis de l'objet o nous font apercevoir dans la direction r'n.

682. GONIOMÈTRE DE CHARLES. On appelle ainsi un instrument dont on se sert pour mesurer les angles des cristaux. Il consiste en an cercle gradué, horizontal, sur lequel est placé une alidade mobile autour d'un axe vertical passant par le cercle (f. 486). On fixe, au moyen d'un peu de cire, le cristal m , dont on veut connaître l'angle dièdre , au centre de l'alidade aa' dans une position bien verticale : pour cela l'on dispose le cristal de manière que l'une de ses faces, regardée à travers une lunette //', représente bien verticalement l'image réfléchie d'une ligne verticale éloignée , telle qu'un paratonnerre, l'arête d'une maison, etc. Lorsque l'image de cet objet éloigné est rendue bien verticalement par chacune des deux faces qui forment entre elles l'angle dièdre qu'on veut connaître, on sera certain que le cristal se trouve dans une position parfaitement verticale. Cette première disposition étant effecluée , rien de plus facile que de mesurer l'angle dièdre du cristal. Pour cela l'on fait tourner l'alidade qui porte le cristal de manière que l'image verticale réfléchie par l'une des deux faces qui forment cet angle, coïncide avec un fil vertical tendu au foyer de la lunette : puis on fait tourner encore l'alidade de manière à obtenir le même résultat avec l'image réfléchie par l'autre face du cristal : l'angle dont l'alidade a été déplacée pour satisfaire à cette condition , permet d'évaluer la grandeur de l'angle dièdre compris entre les deux faces du cristal; car il en est le supplément : en effet soit c le centre de rotation , en et cm des perpendiculaires abaissées sur les faces du prisme , pour que la face ad devienne parallèle à a6 , la ligne en doit prendre la position de em , et par conséquent le cristal doit tourner d'un angle ncm supplément de l'angle a.

685. LUNETTE ASTRONOMIQUE. Cet instrument est destiné à observer les corps célestes. Il est formé (f. 487) de deux verres convexes, comme le microscope composé ordinaire; mais en opposition avec celui-ci , il a un objectif dont le foyer est très long; les

rayoDS Ibmiaeux, partis d'un astre et tombés parallèlement sur Tobjectif 0, viennenl se réunir au foyer/" de celui-ci. L'image renversée de l'astre qui se peint en ce point, étant regardée à travers l'ocalaire, parait agrandie.

684. LDNETTE TEBRESTRE. Comme dans la lunette astronomique les objets sont vus renversés, cet instrument ne peut servir pour l'observation des objets terrestres : celui qu'on cunstrait dans ce but (f. 488) fait voir les objets dans leur position naturelle. Soit vx un objet terrestre : les rayohs envoyés par cet objet sur la lentille ab viennent peindre derrière celle-ci une image renversée v'x' : ces rayons passant ensuite à travers la lentille cd viennent se réunir au point o qui est le foyer des rayons parallèles

' de la lentille ej. Là ils se croisent, puis ils passent à travers la lentille ef et viennent peindre derrière celle-ci l'image redressée v"x" ; celle image apparaît agrandie à l'œil qui la regarde à travers l'oculaire gh.

685. LUNETTE DE GALILEE. On l'appelle ainsi à cause du grand usage que Galilée en a fait. C'est celte lunette dont on se sert dans les spectacles ; elle consiste en un objectif convergent et un oculaire divergent (f. 489).

Les rayons lumineux partis d'un objet vx éloigné , et passant par l'objectif convergent ab , viendraient peindre derrière celui-ci l'image renversée x'v' •, mais si ces rayons sont reçus sur un oculaire divergent cd , en-deça du point où serait tracée l'image x'v', il est évident que l'œil placé près de cet oculaire divergent verra l'image agrandie v"x" dans une position droite.

686. TÉLESCOPE. Le télescope de Newton a été inventé en 1672. Cet instrument est représenté dans la figure 490. Les rayons lumineux partis de l'objet vx vont se porter sur un miroir concave métallique me ; là ils sont réfléchis et viennenl se porter sur un miroir plan ab incliné de 4o°, qui réfléchit à son tour l'image et la porte en x"v" au foyer d'une lentille convexe qui sert d'oculaire.

Herschel a introduit dans la construction de cet instrument une modification qui consiste à supprimer le miroir plan ab et à donner au miroir concave m une position inclinée à l'objet lumineux observé : on regarde à travers une loupe l'image de cet objet, image qui se peint alors à côté de l'axe du miroir.

Le télescope de Grégori (f. 491) porte on grand miroir

me sur lequel viennent se réfléchir les rayons lumineux. Ceux-ci vont peindre en i une image qui apparaît à un petit miroir réflecteur b ; ce miroir rénéchit à son tour l'image i et va la peindre en i' : là on l'observe au moyen d'une loupe o qui est placée dans une ouverture pratiquée au fond du grand miroir.