DÉCOMPOSITION DE LA LUMIÈRE

faite de la réflexion totale, il est résulté que l'angle limite pour lequel cette réflexion peut déjà se manifester est d’autant plus grand que l’indice de

réfraction du rayon lumineux est plus petit. Car. le sinus de l’angle limite étant égal à , si n diminue, la valeur de cet angle augmente. Par l'observation des angles de réflexion totale qui correspondent aux différents rayons colorés, il est donc |mssible de s’assurer des différences de réfrangibilité. C’est ce qui a conduit Newton à l'expérience suivante : sur un prisme isocèle ABC (fi g. 616). et dont l’angle A est droit, on fait tomber

Utg. cto. is

perpendiculairement à la face AB un rayon solaire qui frappe la face RC et se réfléchit totalement : ce résultat a déjà été signalé plus haut ; mais si, en tournant lentement le prisme, on lui donne une certaine |K>sition A BC' qui rende l’angle d’incidence du faisceau sur la face BG de plus en pliis petit, la lumière incidente traversera le prisme, et le spectre apparaîtra , peu à peu sur l'écran EK’. En opérant ainsi, on voit se montrer, successivement. par voie de transmission, les différentes couleurs, le rouge, puis l’orangé, le jaune, le vert, etc., enfin le violet apparaît le dernier, et dès lors le spectre est complet. L’apparition tardive du violet dans le spectre montre que les rayons violets sont encore réfléchis totalement sous un angle plus petit que celui qui convient à la réflexion totale des autres rayons : ce qui prouve que les rayons violets sont les plus réfrangibles. puis viennent l’indigo, le bleu, enfin le ronge qui, traversant le premiersuivanl DR' la surface de séparation du verre et de l’air, manifeste par cela même qu’il possède le plus |K*tit indice de réfraction.

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1 242. Newton, après avoir opéré, dans les expériences que nous venons de décrire, une analyse de la lumière solaire, a complété la démonstration en réalisant la synthèse ou la recomposition de la lumière blanche. Ces nouvelles expériences ajoutées aux précédentes doivent apporter la conviction dans tous les esprits : elles prouvent que la théorie des phénomènes, que nous étudions, est bien connue, et cela, sans qu’il y ait aucune lacune dans leur explication , puisque l'expérimentateur est capable de reconstituer le sujet de son analyse en se servant des éléments qu’il avait d’abord séparés.

1213. 1" Première expérience. — Newton prit des poudres de diverses couleurs, et après des essais répétés il parvint à composer un mélange qui semblait d’un blanc parfait, « J’en étendis une couche assez épaisse sur le « plancher de ma chambre, là où le soleil donnait; et, à l’ombre, je plaçai u nu morceau de papier blanc. A une distance de dix-huit pieds, cette « composition me parut d'un blanc éclatant qui surpassait celui du pa- « pier. Un de mes amis, qui n’élait pas prévenu, après les avoir examinés, « me répondit que les deux objets, que je lui désignais, lui paraissaient « également blancs. »

On répète celte expérience dans les cours, au moyeu d’un carton partagé en sept secteurs, que l’on colore avec sept couleurs pareilles à celles du spectre solaire, et, leur donnant à peu près l’étendue relative qu'elles présentent dans le spectre; on imprime au carton un mouvement de rotation rapide autour d’un axe qui est perpendiculaire à son plan et qui passe par son centre. Par suite de la vitesse du mouvement, l’impression, produite par chaque coideur sur l'œil qui regarde, persiste pendant tout le temps que les autres couleurs mettent à venir la remplacer. Toutes les couleurs sont donc vues à la fois en tous les points de la surface qui parait alors d'un gris blanchâtre; elle est d’un blanc plus ou moins parfait, selon l’exactitude avec laquelle les couleurs du spectre ont été rendues. En général, la teinte tend vers le gris ou vers le jaune.

1244. 2“ Rerompoxltlon dp la. lumière blanche par une lentille eon verneute. — L'expérience du carton tournant n’est pas faite avec les couleurs véritables du spectre : ce qui suffit pour expliquer la petite coloration qui subsiste. Il est évideut que l’expérience ne peut être tout à fait concluante. qu’en se servant des rayons mêmes du spectre : il faut en disposer pour éclairer par chaciui d'eux tous les points d’une même surface. Newton a réussi au moyeu d’une lentille convergente. Un spectre produit par un prisme est reçu sur cette lentille. Les rayons diversement

RECOMPOSITION Ut LA LUMIÈRE.

colorés sout alors réfractés par elle et viennent former leur foyer à peu près tous eu un même point : les rayons violets un peu plus près de la lentille, les rayons rouges un peu plus loin : mais, quoique différents, les loyers sout voisins et les faisceaux qui viennent y aboutir s’enlre-croisent dans un certain espace où les couleurs s'entremêlent; ils forment sur un écran convenablement placé un champ qui parait d’une parfaite blancheur. .

Cette expérience permet do reproduire, mais avec une grande perfection, le résultat déjà obtenu avec le carton tournant : il suffit d’employer, comme le faisait Newton, un instrument en forme de peigne qui, placé près de la lentille, entre elle et le prisme, intercepte une ou plusieurs espèces des rayons du spectre qui vont la rencontrer ; le champ éclairé se colore aussitôt et prend la teinte qui résulte du mélange des couleurs restantes. En déplaçant lentement le peigne, la coloration du champ varie pour chaque déplacement, et la succession des couleurs devient très-distiucte; mais, par un mouvement très-rapide du peigne, le champ parait d’une blancheur parfaite.

Ii45. 3° Expérience de« priâmes opposés. — Newton a recomposé la lumière blanche par un grand nombre d’autres moyens; nous nous bornerons à ajouter aux expériences qui précèdent celle des prismes opposés.

Sur le trajet des rayon» qui ont traversé déjà un prisme et qui donnent un spectre solaire, Newton place un second prisme identique au premier, dont l’arête de réfringence A’ est parallèle à celle A du premier, mais disposée en' sens inverse, comme le montre la figure 617. Les rayons déviés par le premier prisme, sont déviés en sens inverse par le second, et

comme les déviations inverses sont exactement de la même grandeur, les rayons du faisceau primitif sont ramenés au parallélisme. Dès lors on ne trouve plus le spectre solaire ; les rayons, qui le formaient, ont été réunis et donnent désormais de la lumière blanche.

Si l’on étudie le phénomène de très-près, on reconnaît que les rayons tels

718 omot'E.

que 1,11, donnent des rayon» émergent» R‘, R", et V",V"’, i|iii sont{>arallèles. il est vrai, niais qui ne se superposent pas. Les rayons R"IR"’I et V",V, ne peuvent pas se rassembler pour former de la lumière blanche, et il semble qu'après la réfraction un spectre doit apparaître encore ; mais un faisceau de rayons incidents n'est jamais réduit à une ligne géométrique. Au dessus de 1,0, est un rayon L,!),, au-dessous est un rayon 1,1),, et le rayon violet émergent produit par 1,1), se superpose au rayon rouge donné par I,D,, le rayon rouge venant de L,l), au rayon violet de 1,1),, et ainsi là recomposition a lieu entre les rayons colorés qui ne suivaient pas primitivement la meme roule. Cependant le boni supérieur de l’image blanche est coloré en rouge orangé, et son bord inférieur en bleu violet. Car les rayons extrêmes n’ont pu se recombiner avec aucun HUtre.

1246. Homogénéité des conteurs du spectre. — Lorsque l’on considère la succession des couleurs du spectre et que l’on observe par quelles nuances insensibles elles se fondent les unes dans les autres, une penaée ne peut manquer de venir à l'esprit; o'est que les couleurs qui forment les teintes de transition ne sont autres que le produit du mélange des deux eouleure franches dont elles sont les limites. Ainsi, entre le jauno et le bleu du spectre apparait le vert, et nous savons tous qu’en mêlant du bleu et du jaune l’on peut obtenir du vert : il y a plus, en voyant une couleur verte, l’œil croit le plus souvent y reconnaître une teinte bleue et une teinte jaune ; il y a donc lieu de penser que. dans le spectre, le vert n’est qu’un mélange des deux couleurs voisines qui empiètent l’une sur l’autre. Il n’en est rien cependant : si l’on répète l’expérience de Newton et que l’ou fasse passer une de ces couleurs limites du spectre à travers un ou plusieurs prismes successifs, comme dans l’expérience du § 1237, jamais le vert ne se décompose en jaune et en bleu ; jamais l’orangé ne s’est divisé en rouge et en jaune. Los couleurs du spectre sont indécomposables.

Ce n’est pas qu’on ne puisse obtenir, avec des rayons jaunes et bleus réunis, une couleur verte toute semblable à celîe qui se montre dans le spectre solaire. Newton le faisait en interceptant toutes les couleurs d’un spectre qui recouvraient une lentille convergente (1244), toutes, sauf deux, celles que l’on voulait combiner, et au foyer une image verte apparaissait. Mais si l’on regardait cette image à travers un prisme, comme dans l’expérience des deux bandes (1236), elle se divisait en deux autres, inégalement déviées, qui faisaient voir les deux couleurs qu’on avait mélangées. Regarde-t-on, au contraire, par le même procédé, le vert du spectre, il est dévié, mais il ne se divise pas.

1247. Compara des rorp*. — Examinons de même une bande colorée par les matières colorantes arliticielles, et reprenons, par exemple, l’expérience des deux bandes (1236) : regardons ainsi une étoffe, un papier, les pétales «l’une fleur ou l’aile d'un papillon, nous reconnaîtrons «ju'au-

HAIKS ni: SPECTRE.

ou lie «les couleur» que ces objets présentent u'est simple : tontes sont décomposables par le prisme.

Lorsque la lumière blanche vient à frapper un objet, les rayons diffusés dans tous les sens ne sont jamais de même espèce. Chaque matière colorante exerce son action spéciale sur la lumière incidente, absorbe certains rayons, en renvoie d'autres, et c’est de l’ensemble des rayons ainsi renvoyés que dépend la couleur des corps. Si ces rayons étaient dans les proportions où ils se trouvent dans la lumière solaire, l'objet paraîtrait blanc : tel est le cas d’une feuille de papier.

HAIES DU SPECTHK.

1248. Divrrae» mpfee* de rayons. — D'après les impressions produites par la lumière qui colore le spectre, les rayons solaires ont été classés, comme nous le savons, en sept groupes qui ont reçu leurs noms de la teinte qui les caractérisait. Toutefois, de ce que l’œil ne distingue que sept couleurs dans le spectre, il ne faut pas en conclure qu'il n’y a en réalité que sept espèces de rayons île lumière, que toute la bande rouge par exemple est formée par des rayons absolument identiques. Il n’en est rien : une bande colorée choisie daiis une région quelconque de l’image est formée par plusieurs rayons qu’on ne saurait confondre, car ils se distinguent les uns des autres par les va-

leurs différentes de leurs indices de réfraction.

Pour nous en convaincre, imaginons /

un faisceau de rayons

parallèles U’(fig. 61 8) Fig. C18.

possédant tous une

même réfrangibilité; si ce faisceau tombe sur un prisme, les rayons émergents sortiront parallèles entre eux suivant R,R,’ ; car chaque élément du faisceau subit en pénétrant dans le prisme et en le quittant une déviation identique a celle des autres rayons qui arrivent sous la même incidence. Si donc la lumière solaire ne contenait que sept espèces de rayons, les fnisceaux lumineux, en sortant d’un prisme, se diviseraient en sept groupes semblables aux deux groupes R, II/, R,!»,’ qui sont figurés; chacun suivrait une.route déterminée , et ces groupes, entremêlés d’abord jusqu’à une certaine distance, se sépareraient à mesure qu’ils s’éloigneraient du milieu réfringent, et peindraient, sur un éeran placé assez loin, un spectre formé de sept bandes complètement séparées. Newton, dans ses expé-

riences, bien qu'il réalisât les conditions les plus favorables, ue put jamais obtenir une séparation complète des couleurs, et il en conclut avec raison que les rayons lumineux qui forment le spectre n’ont pas sept réfraligibililés appartenant chacune à une couleur spéciale, mais qu'en réalité toute couleur est formée par une multitude de rayons lumineux dont les réfrangibilité» varient par degrés insensibles d'une extrémité à l'autre du spectre, et que les réfrangibilités croissent d'une manière continue du rouge au violet extrême.

Mais une particularité importante, oderlc par le spectre et qui avait échappé à Newton, a été plus tard reconnue par Wollaston et étudiée par Fraunhofer. Le spectre est divisé en une multitude de petites bandes, qui sont séparées les unes des autres par des espaces noirs très-étroits, ou plutôt par des ligues obscures dont la direction est perpendiculaire aux côtés du rectangle qui limitent le spectre. Un leur adonué le nom de raies du spectre.