PLATEAU. THÉORIE DE SIR DAVID BREWSTER SUR LES COULEURS

ACCIDENTELI.ES.

Il est impossible de suivre à travers l’atmosphère la trace d’un rayon solaire, sans éprouver le désir le plus vif de connaître sa nature, les diverses modifications qu’il subit de la part des surfaces et à l’intérieur des substances terrestres, et le pouvoir par lequel il franchit l’immensité de l’espace. ..il

Sir Isaac Newton prouva la nature composée de la lumière blanche, telle qu’elle émane du soleil, en faisant passer un rayon solaire à travers un prisme de verre*, qui, en séparant les rayons par la réfraction, forme un spectre ou une image oblongue du soleil , consistant en sept couleurs, savoir : le rouge, l’orangé, le jaune, le vert, le bleu, l’indigo et le violet. De toutes ces couleurs, c’est le rouge qui est le moins réfrangible, et le violet qui 1 est le plus; mais lorsqu’au moyen d’une lentille on réunit de nouveau ces sept rayons, le rayon composé redevient d’un blanc pur

» îiotc 1 85.

[SeCl. XIX. J ABSORPTION DE LA LUMIÈRE.

comme auparavant. Newton trouva ensuite que chaque rayon isolé est incapable d’éprouver une nouvelle décomposition par une nouvelle réfraction, d’où il conclut que la lumière blanche est un composé de sept sortes de lumière homogène, et que la meme réfrangibilité appartient toujours à la même couleur, et la même couleur à la même réfrangibilité : il parait cependant, depuis la découverte des milieux absorbans, que telle n’est point la constitution du spectre solaire.

Nous ne connaissons aucune substance qui soit ou parfaitement opaque ou parfaitement transparente. L’or même peut être réduit en lames assez, minces pour donner passage à la lumière; et dans le sens contraire, le cristal le plus clair, l’eau ou l’air le plus pur, arrêtent ou absorbent les rayons solaires en les transmettant, et finissent même peu à peu par les faire disparaître entièrement, lorsqu’ils pénètrent dans ces milieux à de grandes profondeurs. C’est pour cela que les objets ne peuvent être vus au fond d’une eau très profonde,et que du sommet des montagnes l’on aperçoit à l’œil nu un bien plus grand nombre d’étoiles que celui qu'on peut apercevoir des vallées. Sur quelque substance transparente que ce soit, la quantité de lumière incidente est toujours plus grande que la somme des rayons réfléchis et réfractés. L’imperfection du poli qui nous permet d’apercevoir la surface, occasionne la réflexion irrégulière, dans toutes les directions, d’une petite quantité de cette lumière, dont une partie bien plus grande est absorbée par le corps. Les corps qui réfléchissent tous les rayons paraissent blancs; ceux qui les absorbent tous semblent noirs; mais la plupart des substances, après avoir décomposé la lumière blanche qui tombe sur elles, ne réfléchissent que quelques couleurs seulement, et absorbent les autres. Une violette, par exemple, ne réfléchit que les rayons violets, et absorbe les autres; le drap écarlate absorbe presque toutes les couleurs, ex-

ABSORPTION DE LA LUMIÈRE. [Sect. XIX.]

eepté le rouge; le drap jaune réfléchit les rayons jaunes en plus grande abondance que les autres, comme le drap bleu, ceux qui sont bleus. La couleur n’est donc point une propriété de la matière, mais elle provient de l’action de la matière sur la lumière. Ainsi, un ruban blanc réfléchit tous les rayons; mais lorsqu’il est teint en rouge, les particules de soie dont il est composé acquièrent la propriété de réfléchir les rayons rouges très abondamment, et d'absorber entièrement les autres. C’est de cette propriété d’inégale absorption que dépendent les couleurs des milieux transparens; car ils doivent aussi leur couleur à la faculté qu’ils ont d’arrêter ou d’absorber plusieurs espèces de rayons, tandis qu’ils transmettent les autres. Ainsi, par exemple, l’encre noire et l’encre rouge, quoique également homogènes, absorbent des rayons de natures différentes, et acquièrent, exposées au soleil, des degrés différens de chaleuv; tandis que l’eau pure semble transmettre tous les rayons également, et n’est pas sensiblement échauffée par le passage de la lumière solaire. La riche couleur sombre transmise à travers le verre bleu semblable à celui qu’on emploie pour faire des carafes à fleurs, n’est pas une couleur homogène, comme le bleu ou L’indigo du spectre, mais un mélange de toutes les couleurs de la lumière blanche que le verre n’a pas absorbées. Les couleurs absorbées sont telles, que, mélangées avec la teinte bleue, elles formeraient de la lumière blanche. Vues à travers une lame mince de ce verre, les sept couleursdu spectre sont toutes visibles; mais si la lame est très épaisse, chaque couleur est absorbée entre l’extrême rouge et l’extrême violet, et l’intervalle qui sépare ces deux couleurs est parfaitement noir. Enfin, si cette lame est d’une épaisseur intermédiaire entre les deux premières, le milieu de l’espace rouge, tout l’orangé, une grande partie du vert et du bleu, un peu de l’indigo, et une faible partie du violet s’évanouissent,' étant absorbés parle terre bleu; tandis que

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[Sect. XIX. ^ SPECTRE SOLAIRE. 209 *

les rayons jaunes occupent un espace plus grand qu’auparavant, couvrant une partie de celui précédemment occupé par l’orangé d’un côté, et le vert de l’autre; de sorte que la lumière rouge, qui, mélangée avec le jaune, constitue l’orangé, et la lumière bleue dont le mélange avec le jaune forme la partie de l’espace vert, voisine du jaune, sont absorbées par le verre bleu. Au moyen de l’absorption , la lumière verte est donc décomposée en jaune et en bleu, et la lumière orange en jaune et en rouge. Ainsi, les rayons verts et orangés dont la décomposition avait résisté à la réfraction, sont forcés de céder à l’absorption, et consistent en deux couleurs différentes, possédant le même degré de réfrangibilité. La différence de couleur n’étant donc pas une preuve de la différence de réfrangibilité, la conséquence déduite par Newtota n’est plus admissible comme vérité générale. Cette analyse du spectre, faite non seulement à l’aide du verre bleu, mais à l’aideencore de plusieurs autres milieux colorés, conduisit sir David Brewster, si justement célèbre par ses découvertes en optique, à prouver que le spectre solaire consisteen trois couleurs primitives, savoir : le rouge, le jaune, et le bleu, lesquelles y existent, chacune dans toute son étendue, mais avec différens degrés d’intensité, dans ses différentes parties; et que leur superposition produit les sept nuances, selon que chacune des trois couleurs primitives est en plus ou en moins. Puisqu’une certaine portion des rayons rouges, jaunes et bleus, constitue la lumière blanche, la couleur d’un point quelconque du spectre peut être considérée comme le mélange de la couleur prédominante à ce point, avec la lumière blanche. Conséquemment, en absorbant en un point quelconque du spectre, la quantité de couleur qui surpasse la proportion nécessaire à la formation de la lumière blanche , celle que l’on aura ainsi obtenue différera de la lumière blanche ordinaire,en ce sens quelle possédera la propriété rcmarqua-

Di

LIGNES DE FRAUNHOFEU. [SeCl. XIX.]

ble de n’éprouver aucun changement par l’effet de la réfraction, et de n’être susceptible de décomposition que par l’absorption.

Quand le rayon solaire est extrêmement petit et le prisme très pur, de sorte que le spectre puisse être reçu sur une feuille de papier blanc dans son état de pureté le plus parfait, il offre l’apparence d'un ruban ombré et composé de toutes les couleurs prismatiques, dont la largeur est irrégulièrement barrée ou subdivisée en un nombre indéfini de lignes noires, ou plus ou moins sombres. Ces lignes, pour la plupart, sont tellement étroites, qu’il est impossible de les distinguer dans les circonstances ordinaires. La meilleure méthode pour les rendre visibles est de les grossir suffisamment, en recevant le spectre sur l’objectif d’un télescope. Cette expérience peut être faite encore, quoique imparfaitement, d’une autre manière, qui consiste à diriger la vue sur une ouverture étroite pratiquée entre les deux volets d’une fenêtre, presque entièrement fermés, à travers un bon prisme, tenu tout près de l’œil, et dont l’angle réfringent soit placé parallèlement à la ligne de lumière. Quand le spectre est formé par les rayons du soleil, soit qu’ils proviennent directement de cet astre, ou qu’ils soient envoyés par les corps qu’il éclaire, — tels que le ciel, les nuages, l’arc-en-ciel, la lune ou les planètes, — les bandes noires se trouvent toujours dans les mêmes parties du spectre, et dans tous les cas conservent les mêmes positions relatives , la même largeur, et la même intensité. L’on aperçoit aussi des lignes noires semblables, mais différemment arrangées, dans ■la lumière des étoiles, dans la lumière électrique, et dans la flamme des substances combustibles ; chaque étoile et ■chaque flamme ayant un système de lignes sombres qui lui est particulier, et qui reste invariable sous chaque circonstance. La découverte de ces lignes dépourvues de rayons est due au docteur Wollaston et à M. Fraunhofer de Mu-

[Sect. XIX. ] DISPERSION DE LA LUMIÈRE.

nich, qui la firent chacun de leur côté. M. Fraunhofer trouva que leur nombre s’élevait à peu près à six cents, parmi lesquelles il en choisit sept des plus remarquables, dont il détermina si exactement les distances, qu’au jourd’hui elles forment des points de repère invariables, et comme un étalon, dont on se sert pour mesurer les puissances réfringentes des différons milieux sur les rayons de lumière, ce qui rend cette partie de l’optique aussi exacte qu’aucune autre des sciences physiques. Les rayons qui , manquant dans le spectre solaire, occasionnent les lignes sombres, sont peut-être absorbés par l’atmosphère du soleil ; car, s’ils l’étaient par celle de la terre , les mêmes rayons manqueraient dans le spectre provenant de la lumière des étoiles fixes, ce qui n’est pas, puisque nous avons déjà établi que la position des lignes sombres n’est pas la même dans le spectre de la lumière des étoiles, et dans celui de la lumière du soleil. L’on pourrait supposer que les rayons solaires réfléchis par la lune et les planètes sont également modifiés par leurs atmosphères respectives, mais il n’en est rien; car les lignes sombres ont précisément les mêmes positions dans lespectre, soitque lalumièrc du soleil soit directe ou qu’elle soit réfléchie.

Un rayon solaire que l’on fait entrer par un petit trou de forme circulaire pratiqué dans un volet, et que l’on reçoit sur un écran, présente l’apparence d’un point rond et blanc; mais si l’on interpose un prisme sur son passage, il cesse d’occuper le même espace, et s’étend sur une ligne d’une longueur considérable, tandis que sa largeur reste la même que celle du point blanc; en même temps, il se partage en autant de parties qu’il y a de couleurs prismatiques, chacune d’elles occupant une de ces parties. Le fait rie l’allongement ou de la séparation des rayons colorés est ce que l’on appelle leur dispersion. La dispersion s’opère toujours dans le plan de la réfraction , et est d’autant plus grande que l’angle d’incidence eût plus grand. Les substances de

TÉLESCOPE ACHROMATIQUE. [ SeCt. XIX.

natures différentes ont des pouvoirs dispersifs très différens; c’est-à-dire, que les spectres formés par deux prismes d’une grandeur égale, mais de substances non semblables, sont de longueurs différentes, quoique exactement placés sous les mêmes conditious. Ainsi, par exemple, si un prisme de ilint-glass et un prisme de crown-glass, possédant des angles réfringens égaux , sont présentés à deux rayons de lumière blanche, il arrivera que l’espace occupé par les rayons colorés dispersés par le flint-glass sera beaucoup plus grand que celui occupé par les rayons dispersés à l’aide du crown-glass; et, comme la quantité de la dispersion dépend de l’angle réfringent du prisme , les angles des deux prismes peuvent être disposés de telle sorte que lorsque les prismes sont placés l’un contre l’autre, et de manière que leurs bords se trouvent tournés à l’opposite l’un de l’autre, ils se contrarient réciproquement , et réfractent les rayons colorés d’une quantité égale, mais en directions contraires, d’où résulte une compensation parfaite, et une réfraction sans coloration*. C’est sur ce principe que repose la construction du télescope achromatique. Cet instrument consiste en un tube terminé à l’une de ses extrémités par un objectif ou lentille, destiné à concentrer les rayons dans un foyer, et à former une image de l’objet éloigné, soumis à l’observation ; à 'autre extrémité se trouve une loupe, à l’aide de laquelle on observe l’image ainsi formée. Dans cette construction , l’objectif, au lieu de faire converger les rayons en un seu point , a l’inconvénient de les disperser, et de donner une image confuse et colorée: mais en le formant de deux lentilles en contact, l’une de ■flint-glass, l’autre de crown-glass, et ayant certaines formes et proportions déterminées, la dispersion n’a plus lieu, et l’on obtient une image parfaitement netle et sans couleurs ’ .

■ Note 1S6. — • Note i$;.

[Secl. XIX.] COULEURS ACCIDENTELLES.

On avait toujours cru qu’il était impossible de produire la réfraction sans coloration; jusqu’à ce qu’en , M. Hall, gentilhomme du Worcestershire construisit un télescope d’après le principe que nous venons d’expliquer. Vingt-cinq ans après , le télescope achromatique fut amené à son degré de perfection par M. Dollond, célèbre opticien de Londres.

Il est très rare de trouver une couleur parfaitement homogène, mais les teintes de toutes espèces de substances deviennent plus brillantes lorsqu’elles sont éclairées par une lumière de leur propre couleur. Ainsi, le rouge d’un pain à cacheter, par exemple, est beaucoup plus vif dans une lumière rouge que dans une lumière blanche; tandis que si on le place dans une lumière homogène jaune, il ne pourra plus paraître rouge, attendu qu’il n’y a pas un seul rayon rouge dans la lumière jaune; et, si ce n’était que le pain à cacheter, de même que tous les autres corps, soit colorés ou non , réfléchit la lumière blanche à sa surface extérieure, placé dans une lumière jaune, il paraîtrait toutà-fait noir.

Si après avoir fixé pendant un moment un objet coloré, tel qu’un pain à cacheter rouge, .nous venons ensuite à porter les yeux sur une substance blanche, une image verte du même pain à cacheter se présente à notre vue ; cette image verte est appelée la couleur accidentelle du rouge. Toutes les teintes ont leurs couleurs accidentelles: — Ainsi la couleur accidentelle de l’orangé est le bleu ; celle du jaune, l’indigo; celle du vert, le blanc rougeâtre; celle du bleu , le rouge orange; celle du violet, le jaune; celle du blanc, le noir; et vice versd. Quand les couleurs directes et accidentelles sont de la même intensité, la couleur accidentelle est désignée sous la dénomination de couleur complémentaire , parce que deux couleurs quelconques sont

214 COULEURS ACCIDENTELLES. [SeCt. XIX.]

dites complémentaires l’une de l’autre , lorsqu’étant combinées elles produisent du blanc.

D’après les expériences récentes de M. Plateau de Bruxelles, il parait que deux couleurs complémentaires provenant d’impression directe, et qui, étant combinées, donneraient naissance au bladc, produisent le noir, ou s’éteignent réciproquement par leur mélange, lorsqu’elles sont accidentelles; et aussi, que la combinaison de toutes les teintes du spectre solaire produit la lumière blanche, lorsque Tes teintes proviennent d’une impression directe sur l’œil, tandis que le noir résulte du mélange des mêmes teintes quand elles sont accidentelles. Suivant sir David Brewster, ce phénomène était connu depuis long-temps, mais on l’attribuait à l’effet produit sur l’œil par les couleurs accidentelles, et non à leur combinaison directe; une couleur accidentelle ne pouvantse combiner avec une autre, à la manière des rayons de couleurs ordinaires. Au moment où l’œil perçoit une couleur accidentelle, telle, par exemple, que le rouge accidentel, il devient insensible à toute autre couleur. Si larétine vient alors à être subitement excitée par une autre couleur accidentelle, telle que le vert accidentel, l’œil voit du noir; non parce que le rouge accidentel et le vert accidentel forment du noir, mais parce que l’œil est devenu successivement insensible aux deux couleurs qui forment la lumière blanche. II suffit qu’un objet ait été imprimé sur la rétine pendant quelques momens , pour que l’image qui en reste soit exactement de la même couleur que l’objet; mais au bout d’un très court instant , cette image est remplacée par l’image accidentelle. Si l’impression dominante est une très forte lumière blanche, son image accidentelle n’est pas noire , mais successivement de diverses couleurs. En y faisant attention, l’on s’aperçoit qu’en général chaque fois que l’œil est affecté par une

[Sect. XXX.] COLLEURS ACCIDENTELLES. 215

couleur dominante, il voit au -même instant la couleur accidentelle. C’est ainsi que dans la musique, l’oreille est sensible tout à la fois à la note fondamentale et à ses sons harmoniques. L’imagination a une influence puissante sur nos impressions optiques : il a été reconnu qu’elle fait revivre les images d’objets infiniment lumineux, des mois, et même des années, après qu’ils ont disparu de notre vue.