PROPAGATIÜN UE LA LUMIÈRE

i|u'eii constituant la source avec des dimensions excessivement faibles. Décrivons l’expérience.

1518. Ex^érienee. — Une lentille ifig. 757), placée sur le trajet des rayons solaires qui pénètrent dans la chambre noire, donne une image

Fip. 1S7.

luiiiiiieuse de très-petites dimensions. Plus loin se dispose une plaque ■uélallique brunie dont un bord est vertical. Sur un écran placé à ilistance on reçoit les franges. Si l’on veut prendre des mesures, le snp- |H)rt de chacune des trois pièces de l’appareil doit pouvoir glisser sur une règle graduée, pour être ensuite fixée par une vis de pression dans une position déterminée. De plus, la loupe’inicrométrique de Frcsnel remplace l'écran. La largeur de la plaque étant mesurée, la distance du celle plaque au foyer de la loupe et an tll du réticule étant données par des lectures faites sur la règle graduée, on observe au moyen de

Kig. :aa.

la loupe la position des franges et l’on peut reconnaître qu’elles se trouvent aux distances indiquées par la théorie. A l’oeil nu, on les aperçoit telles qu’elles sont représentées dans la figure 758, qui montre un fragment de l’écran éclairé.

Si l’on change la distance relative des trois pièces qui constituent l’ap-

526 (n'TlyUE.

|iareil, si par exemple la luupe est rapprucliêe de la plaque, le phéiiuiiiém' ehaiif^e d’aspect, mais le changement est exactement celui que les déductions de la théorie auraient annoncées. Ainsi, que l’on s'attache à suivre une frange 1’,, celle par exemple qui correspond à une différence

<lc marche égale à n fois | c’est-à-dire la n' frange à partir du bord.

ou verra en l’observaut avec la loupe, approchée ou éloignée du bord à cet effet, que le milieu de cette frange se trouve sur un arc d’hyperbole dont A et S sont les foyei-s. Eu effet, la condition relative à cette frange est SA-t-AP, — SP,= «^ qui revient à la suivante SP, — Ai',

= SA — n Cette dernière équation est caractéristique de l’hyperbole indiquée, car SA — n' est constant.

1519. Aatrea phénomène* de diffraction. — Le mode de raisonnement, qui vient d’être employé pour expliquer les anomalies relatives à la propagation de la lumière, s’applique aux cæs très-variés où une partie de l’onde sphérique est interceptée par un corps opaque. Les phénomènes qui se présentent alors, forment un groupe nombreux connu sous le titre général de phénomènes de diffraction. Les apparences que le bord de l’écran nous a offertes, celles que nous avons constatées au passage d’une ouverture étroite sont comprises panni celles dont la diffraction s’occupe. Nous les avons choisies entre toutes parce qu’elles sont simples à déduire des principes; mais tout autre phénomène de diffraction, après des raisonnements plus ou moins complexes, prouve irréfutablement que la raison des choses est trouvée, que la théorie est bien complète.

Sans vouloir développer ces raisonnements qui n’introduiraient dans l'esprit du lecteur aucun principe nouveau, nous devons faire couuaitre rime des principales expériences de diffraction, celle dis rrscuux, parce qu’elle fournit le meilleur procédé à employer |KHir la détermination des longueurs des ondes lumineii.ses.

1520. Phénomé*ie dm réaeanx. — Si l’oii place devant l’a'il une plaque de verre divisée par des traits parallèles très-peu distants, éloignés j)ar exemple de de millimètre, et que l’on regarde dans la

chambre noire une source lumineuse éloignée, on voit apparaître une bande de spectres solaires distribués symétriquement de part et d’autre de la source éclairante. Ces spectres ont tous leur partie violette du eôlé de la source; ils vont, se serrant de plus en plus, à mesure qu’ils sont

IMKKKAOTION.

plus oloigiiés du jilaii iiiédiaii ; entiii, à uiiegraiidt; dislaiice, iIss'efTareiit et s»! confondent en une lueur incertaine. Le phénomène, tout en restant le même, varie dans se.s dimensions et son éclat, selon la distance des Iraits. Il n’est guère besoin de dire qu’il se réduit à une série d’espaces noirs séparés par des espaces brillants d’une seule couleur, si la source est monochromatique. Kniin des dispositions convenables ]>ermettent de le projeter ou de l’observer avec une lunette.

1521. ConKlderatioaa preHmlaalrea. — Avant d’aller plus loin, il est nécessaire de rappeler la sensation que produit une onde plane : c’est, on le sait, celle d’un point lumineux. Sans en chercher l'explication dans la théorie des ondes, nous pouvons nous en rap- [lorter sur ce sujet à notre observation journalière. En effet, une source très-éloignée, comme l’est une étoile, et qui, à cause de sa distance, forme une onde que l'on peut regarder comme plane à son arrivée à l’œil, nous donne la sensation d’un point lumineux. Nous pouvons aussi, en nous servant de l’étude de l’o-il que nous avons déjà faite, reconnaître que cette sensation résulte de ce que sur la rétine se peint un point lumineux. Nous savons également quesi l’étoile est devant notiv œil, c’est-à-dire si le plan de l’onde est perpendiculaire à l’axe de l’œil, le point lumineux nous p.irait sur cet axe. Mais si l’étoile est dans une direction obli(|iie, c’est-à-dire si l’onde plane est obli(pie par rapport à l'axe optique de l’œil, le point lumineux parait dans la direction où se trouve l'étoile, c’est-à-dire dans une direction normale à la surface de l’onde.

1522. Théorie «les reseoax. — Les traits gravés sur le verre ne laissent passer la lumière qui y parvient qu’en faible quantité, nous les regarderons comme tout à fait opaques, et des réseaux constimits avec, des lils tendus sont dans ce cas ; ils laissent voir le phénomène comme ceux dont nous avons parlé et même avec plus d’éclat. Dans un millimètre de longueur, nous avons donc cent espaces alternativement opaques et transparents. Faisons une coupe (|ui passe par la source et (|iii soit perpendiculaire au milieu de chaque ligne du réseau. Dette coupe, dont les dimensions sont considérablement exagérées, est représentée par AB dans la ligure 759. L’onde lumineuse qui vient en AB est une onde sphérique émanant de la source. .Mais la distance de la source, comparée à la largeur AB du réseau, est toujours extrêmement grande-, Fonde sphérique, qui est tangente au réseau disposé normalement au rayon incident, peut donc être considérée comme le louchant en tous les jwints ; c’est-à-dire que le mouvement, qui à un moment donné anime les différents |>oinls

528 OPTIOIIE.

de Ab, est le même pour tous ; c'est le mouvement (juc possédait à une époque antérieure la source lumineuse. A l'onde spliérique, esi ainsi substituée une onde plane se coiil'nndant avec AB.

(]eci posé, l'appurition de la lumière à travers le réseau, ù la place même où on la verrait s» le réseau n’était pas interposé, résulte de ee que l’onde plane continue sa route. Les parties opaques n'ont d'autre effet que de diminuer les vitesses des molécules d’éther mises en mouvement dans les points éloignés. C’est un résultat qu’il était facile de l>rëvoir : il ne doit pas nous arrêter.

lotlô. Explication «le In prenrtiére ImaKC. — IJuaill ù la première image déviée, pour l’expliquer, admettons qu’on ojh'iv avec une lumière monocliroiiiatique, et considérons un intervalle CL dont la longueur .suil la soiiinie d’uii intervalle opaque et d’un intervalle transparent, et menons parles points C, 1), E trois parallèles CC', DD', EE' dans une direction telle que si, du point C, on abaisse une perpendiculaire CF sur EE', la longueur EF soit égale à la longueur X d’une ondulation. Enfin considérons sur DD' un point P si éloigné du réseau que les lignes menées de ce point puissent être regardées comme parallèles. La molécule d’éther située en ce point P ne recevrait de la portion de fonde transmise aucune vitesse si le réseau n’existait pas, et cependant tous les

llIFFRACTKW.

|Hiintü de l'onde plane AU sont les centres de mouvements vibratoires qui se propagent en ondes sphériques, et dont un nombre considérable vient atteindre cette molécule; l’absenec de mouvement résulte de la destruction des vitesses égales et de signes contraires. Mais par l'intervention du réseau, cette destruction cesse de s’effectuer. Parmi les vitesses égales et de signes contraires (|ue communiquaient en P les ondes incidentes, celles qui viennent de l'espace transparent DE continuent à produire leur impulsion ; mais l'espace opaque CD n’exerce plus d’impulsions en discordance avec les premières ; la molécule située en P est animée d’un mouvement oscillatoire qu'elle n'aurait pas eu si la lumière n’avait pas été interceptée.

Le même raisonnement s’applique aux autres espaces composés d’un intervalle transparent et d'un intervalle opaque; des lignes parallèles aux précédentes étant tracées, les points P', P”, l‘"', obtenus comme l’a été le point P, seront éclairés par suite des vibrations qu’y exécutent les molécules d'étber.

Les mouvements vibratoires de tous ces points sont d’ailleurs concordants sur un plan mené perpendiculairement à toutes leslignestelles que CC. En effet, menons par le point P un plan PY perpendiculaire à CC', et prenons P', P"..., P’") dans ce plan ; les distances PD, D'h', P"D”..., P' If’tne différent entre elles que de X ou de ses multiples; donc les mouvements qui animent les molécules P, P', P".. ., P'’isont concordants, PY est la surface de l’onde, et il en sera de même de tous les plans parallèles à celui-ci. L’onde qui se propage est donc une onde plane, et l’œil apercevra un point lumineux dans une direction inclinée de l'angle .\EY par rapport à la normale XX' au réseau. Telle est la raison de la première image qui se voit, soit ê droite, suit à gauche de la fente centrale.

15'J3 bix. ExplieatioB d<« autre* laiaffe*. — Pour expliquei' une des autres images quelle qu’elle soit, prenons les lignes parallèles CC', EE' iliy 7ÜÜ) dans une telle directiun que la longueur EE, qui est déterminée par la perpendiculaire CF, soit égale à un nombre entier d'ondulations; les vitesses, transmises au point éloigné P, se détruiraient si l’onde plane AB agissait tout entière; mais, à cause de l'intervalle opaque CD, il ne reste que l'action des parties DE de cette onde; et comme toutes les actions de DE ne se détruiront pas exactement l'une l’autre, le point P sera lumineux; de même P', etc. Une onde plane perpendiculaire à CC' se propagera, et l’œil verra une droite éclairée dans une direction parallèle à celte ligne CC'.