APLANIE PAR LE PROFESSEUR AIRY

Les phénomènes nombreux des couleurs périodiques qui résultent de l’interférence de la lumière, et n’admettent aucune autre explication satisfaisante que celle basée sur le principe de la théorie des ondes, sont les argumens les plus puissans en faveur de cette hypothèse. De plus, une investigation suivie a conduit à reconnaître que les circonstances mêmes , qui au premier abord semblaient défavorables à cette théorie, tiraient d’elle seule leur origine. L’objection errônée que l’on a faite à l’occasion de la différence qui, dans un certain cas, existe sous les mêmes circonstances, dans le mode d’action de la lumière et du son, doit trouver place ici. Quand un rayon de lumière venant d’un point lumineux, et un son divergent, sont transmis tous les deux à travers un très petit trou dans une chambre obscure, la lumière s’avance en ligne droite, et n’éclaire qu’un petit point sur le mur opposé, laissant le reste dans l’obscurité; tandis que le son, en entrant, diverge en tous sens, et s’entend dans toutes les parties de la chambre. Ces phénomènes, toutefois, loin d’être en désaccord avec la théorie des ondes, en sont des conséquences directes.

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résultant de la différence énorme qui existe entre la grandeur des ondulations du son et celle des ondes lumineuses.

Ces dernières sont incomparablement moindres que le : diamètre de la petite ouverture, tandis que les autres •' , sont beaucoup plus grandes. Ainsi donc, quand la lumière, • • ' émise par un point lumineux, entre dans le trou, les rayons situés alentour de ses bords sont obliques, et par conséquent de longueurs différentes, tandis que ceux du centre sont directs , et à peu près ou tout-à-fait de longueurs semblables; de sorte que les petites ondulations situées entre le centre et les bords sont dans des phases ' • ■

ou états différens d'ondulation. De là il suit que le plus grand nombre de ces ondes interfèrent, et qu’en se détrui-4* sant mutuellement, elles produisent l’obscurité tout alentour des bords de l’ouverture; tandis que les rayons du centre, étant dans le même état ondulatoire, se combinent et produisent un point lumineux éclatant sur le mur, ou sur un écran placé directement à l’opposite du trou. Les ondulations de l’air qui produisent le son, étant ! • au contraire très grandes, en comparaison du trou, ne divergent pas dune manière sensible en y entrant, et sont toutes, par conséquent, de longueurs si peu inégales, et dans des états ondulatoires si peu différens, qu’aucune d clics n interféré suffisamment pour donner lieu à leur desti uclion mutuelle. Dès lors, toutes les particules de l’air contenu dans la chambre entrent en vibration , ce qui fait que 1 intensité du son est très à peu près partout la même. Il est probable, cependant, que si l’ouverture était * • . assez grande , le son divergent d’un point situé en de- . , hors de la chambre, serait à peine perceptible, excepté pour le point situé immédiatement à l’opposite de l’ouverture. Quelque déterminantes que soient en apparence contre la théorie des ondes les circonstances précédentes, l’expérience suivante , faite par M. Arago , il y a vingt ans

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' environ, semble être décisive en faveur de cette hypothèse. Supposez qu’une lentille plan-convexe d’un très grand rayon

• soit plaçée sur une plaque de métal parfaitement polie. Quand un rayon de lumière polarisée tombe sur cet appareil sous un angle d’incidence très grand, l’on aperçoit au point de contact les anneaux de Newton. Mais comme l’angle de polarisation du verre diffère de celui du métal, il arrive

! que le point noir et le système d’anneaüx s^évanouissent quand la lumière tombe sur la lentille sous un angle égal à l’angle de polarisation du verre. Car, bien que la lumière k continue à être réfléchie en abondance de la surface du jiiétal, pas un rayon n’est réfléchi de la surface du verre qui est en contact avec le métal , et par conséquent il n’y a point d’interférence. Ce fait prouve de la manière la plus évidente que les anneaux de Newton résultent de l’interférence de la lutnière réfléchie des surfaces en contact apparent *.

Malgré l’heureuse application de la théorie des ondes aux phénomènes, l’on ne peut nier qu’il existe encore une objection dans la dispersion de la lumière , à moins que l’explication donnée par le professeur Airy soit jugée suflisante. Au lieu d’être réfracté eh un seul point, un rayon solaire tombant sur un prisme est dispersé ou éparpillé sur un espace considérable, de sorte que les rayons du spectre coloré, dont les ondes sont de longueurs inégales , ont des degrés différens de réfrangibilité , et se meuvent par conséquent avec des vitesses différentes, soit dans le milieu qui transmet la lumière du soleil, soit dans • • le milieu réfringent, ou dans tous les deux; tandis qu’il a

. été démontre que les rayons qui réunissent toutes les cou-

leurs se meuvent avec la même vitesse. Si , en effet , les w vitesses des divers rayons étaient différentes dans l’espace ,

' !totc 189.

[SeCt. XXIII.] DIFFICULTÉ REL. A LA DISPERSION. 261

l’aberration des étoiles fixes, qui est en raison inverse de la vitesse, serait différente pour les différentes couleurs, et chaque étoile offrirait l’apparence d’un spectre dont la longueur serait parallèle à la direction du mouvement de la terre, ce qui n’est point d’accord avec l’observation. D’ailleurs, line telle différence n’existe pas dans les vitesses des ondulations longues et courtes de l’air, dans le cas analogue du son, puisque les notes du ton le plus haut et le plus bas sont entendues dans l'ordre où elles sont frappées. Nous empruntons au professeur Airy ses propres expressions pour rendre compte de |a solution donnée par lui de ce cas anomal, d’après un exemple semblable qui se retrouve dans la théorie du son, dont nous avons déjà parlé. « Nous avons tout lien de croire , » dit-il , « qu’une » partie de la vitesse du son dépend de la circonstance sui- » vante : savoir, que la loi de l’élasticité de l’air est altérée . « par le développement instantané de la chaleur latente qui «s’opère dans l’acte de la compression , ou par l’effet » contraire qui a lieu pendant l’expansion. Or, si cette » chaleur avait besoin d’un certain temps pour son déve- » loppement, la quantité de chaleur développée dépen- » drait du temps durant lequel les particules resteraient » à peu près dans le même état relatif, c’est-à-dire du » temps de la vibration. Conséquemment , la loi de l’é- » lasticité serait différente pour différens temps de vibra- » tion, ou pour différentes longueurs d’ondulations ; et par » suite, la vitesse de transmission serait différente pour des » ondes de longueurs différentes. Si nous supposons » qu’une certaine cause, mise en action par la vibration des » particules , affecte d’une manière semblable l'élasticité v du milieu de la lumière, et que le degré de développement >■ de cette cause dépende du temps, nous aurons une cx- » plication suffisante de l’inégalité de réfrangibilité des « divers rayons colorés. »

2(»2 DIFFICULTÉ UEL. A LÀ DISPERSION. [SeCt. XXIII.]

Lors même que cette solution serait sujette à quelque objection, au lieu d’être étonné qu’un cas anomal se présente, l’on doit plutôt être surpris que la théorie touche de si près à son point de perfection, si l’on considère qu’aucun sujet, dans tout le cours des recherches physico-mathématiques, n’est plus abstrait que celui de la propagation du mouvement à travers des milieux élastiques, ce sujet exigeant qu’on ait sans cesse recours à l’analogie, par suite des difficultés insurmontables qu’il présente.