CHAPITRE VIII

MIGROMÉTRIE.

Mesure de Camplificaiion des microscopes et de la grandeur réelle des

objets (1).

La micrométrie flt long-temps le désespoir des observateurs ; die semblait exclusivement réservée aux hommes versés dans la connaissance des sciences exactes , c'était une partie du n^ystère cachée derrière le voile que ne pouvaient soulever les néophytes. La détermination du pouvoir amplifiant de^ microscopes présentait surtout de nombreuses difficultés» car pour établir un calcul exact, il fallait connaître parfaitement la théorie des foyers et se livrer ensuite à une série d'opérations qui exigeaient l'étude préalable des mathématiques.

Le physicien, habitué à résoudre les problèmes les plus difficiles, pouvait se faire un jeu de ces recherches dont la complication et l'aridité paraissaient insurmontables à l'amateur avide de résultats prompts et faciles.

Aujourd'hui encore, on considère la micrométrie comme une partie difficile de la science microscopique. Cette opinion est basée principalement sur une idée fausse. On s'imagine que pour

(1) Voir rexplicaiion des figares^ page 153.

mesurer la grandeur réelle d'un objet, il faut connaître le pouvoir amplifiant du microscope.

Disons de suite que cette conns^issance est absolument inutile. D ailleurs, quand bien même elle serait nécessaire, nos procédés pour mesurer Tamplification sont tellement simples, que la difficulté n'existerait plus pour les personnes, qui les mettraient en usage.

Examinons rapidement les méthodes de nos prédécesseurs.

Le premier moyen qui dut se présenter à lesprit pour mesurer les corps, fut la comparaison d'objets inconnus avec d'autres objets dont la grandeur avait été déterminée à l'avance. Ainsi Leeuwenhoek employait le sable de mer dont il mesurait les grains en en plaçant un certain nombre dans une étendue d'un pouce, il posait ensuite quelques uns de ces grains auprèa des objets soumis au microscope et les comparait ensemble. Le docteur Jurin remplaça les grains de sable par de petits fragmens d'un fil métallique. Pour déterminer leur grosseur, il enroulait ce fil sur une épingle et comptait le nombre d'anneaux compris dans un pouce , puis il coupait le fil en très petits morceaux qu'il mettait sur la platine avec l'objet. Ces deux procédés et surtout le premier, ne pouvaient fournir que des résultats inexacts.

On doit accorder plus de confiance au procédé dont le docteur Hooke. fesait visage pour mesurer le grossissement. Ce physicien célèbre plaçait à la hauteur du porte-objet , une règle divisée en fractions du pouce, et tenant les deux yeux ouverts, il r^ardait en même temps cette échelle et l'objet amplifié par le microscope ; il transportait pour ai^si dire ce dernier sur la règle et comptait le nombre de divisions qu'il occupait.

Mais quoique bien simple en apparence , ce moyen exigeait une grande habitude et n'était pas sans difficultés pour quelques oIh servateurs. Il faut en effet une certaine pratique pour voir avec les deux yeux , simultanément et d'une manière distincte , deux ob-

jets différens ; où ne peut compter sur une grande exactitude^ car la moindre circonstance peut faire naître une illusion au moment où Ton s'efforce de transporter l'image de lobjet sur la règle. Cette méthode a été remise en lumière il n'y a pas longtemps , par M. Raspatl.

Les astronomes s'occupaient activement de la recherché d'un bon micromètre applicable à Leurs lunettes ; en Angleterre, Casceigne construisit le premier instrument de ce genre antérieurement à 1640 et cette tentative donna naissance à un grand nombre d'inventions nouvelles. Les réseaux métalliques , les cheveux , les fils d'araignée, eto.» furent successivement mis e& œuvre pour la confection des nouveaux instrumens; ensmte on traça des divisions sur des plaques minces de nacre de pçrle, de corne et de verre. Tantôt l'indicateur du micromètre était mobile et mu par une vis dont les révolutions étaient indiquées 8«(r un cadran , tantôt l'appareil était immobile.

Plusieurs de ces mensurateurs astronomiques étaient applicables au microscope et dans le nombre, nous citerons principalement les micromètres à vis. Mais aussitôt que l'on fut parvenu à tracer sur une lame de verre des divisions bien nettes et égales , on put reconnaître que ces derniers instrumens l'emporteraient sur tous les autres.

Le moyen le plus simple et que Ton employa en premier lieu, n'était guère applicable qu'aux objets excessivement minces , bien transparens et non suspendus dans un liquide. On plaçait d'abord la lame divisée sur la platine , et sur cette lame, l'objet à mesurer : le nombre de divisions couvertes par ce dernier , indiquait exactement ses dimensions. Mais ainsi que nous l'avons dit, la moindre épaisseur, une goutte de liquide, etc., entravaient l'opération à l'instant, car l'objet et le micromètre n'étaient plus situés sur le même plan et ne pouvaient se trouver placés tous deux au foyer de la lentille. Malgré sou imperfection.

ce procédé était encore employé par M. Le Baillif en 1824. Gepen* dant B. Martin, dans son SyUème d'optique imprimé en 1740, décrivit son micromètre oculaire associé au micromètre objectif. Ce moyen est celui que Ton emploie encore aujourd'hui et la des-^ cription que nous en donnons plus loin , nous dispense de nous y arrêter davantage. Ce fut encore Martin qui inventa le micromètre à aiguille et à cadran. Cet instrument était composé d'une vis dont on connaissait exactement Técartement du pas ^ terminée à Tune de ses extrémités par une aiguille déliée, à l'autre par un indicateur qui parcourait les divisions tracées sur un cadran fixe et donnait la mesure exacte de la progression de la vis. On fixait l'appareil sur l'oculaire en fesant pénétrer l'aiguille' déliée qui 'terminait l'une des extrémités de la vis, dans le tube» exactement au point où venait se forn^r l'image de l'objet. En tournant alors la vis, la pointe de l'aiguille traversait TimagQ tandis que l'indicateur marquait sur le cadran le point de départ et celui d'arrêt ; un calcul fort simple donnait enfin un résultat assez exact. Cette métbode a été proposée , il y a quelque temps , pour mesurer les laines. Frauenhofer construisit d'après ce principe, un micromètre qui a joui d'une grande r^utation. 11 plaçait cet instrument sur la platine du microscope et la vis fesait marcher l'objet; un fil placé dans Voculaire servait de point de repère. Au reste, le duc de Chaulnes appliquait à «son microscope, la plupart de ces micromètres dont on trouvera la description dans son ouvrage.

Il nous parait inutile de nous occuper plus long-temps de ce$ différons moyens presque tous abandonnés aujourd'hui , surtout par les personnes auxquelles nous avons communiqué nos procédés. Nous ne parlerons pas davantage des graines de Lycopode, du Lycoperdon-Bovista , du crystallin des poissons, des pelures d'oignon de Dellebare, etc., qui loin de nous faire fairç le moindre progrès, nous ramèneraient infailliblement aux pre-

miers temps de la micrométrie et aux graias de sable de Leeuwenhoek.

Depuis loûg-4emps , on fesait des recherches dans le but de simplifier les procédés micromélriques , mais il fallait en même temps conserver ou plutôt augmenter leur exactitude. H Âmici publia un mémoire ( De^ Micro$copi catadiottrici , memoria pre^ sentaia ed inserita nel tomo 18 délia società italiana délie scienze résidente in Modena) , traduit en firançais et publié dans les Annales de CkinUe et de Physique^ tome 17. Août 1821.

Notre curiosité fut vivement excitée par cette publication qui contenait de bons renseignemens sur l'application de la caméra à la micrométrie. Nous devons dire toutefois que pour nous » ces instructions manquaient peut-être de clarté.

Ceux de nos lectwrs qui seront curieux de connaître la mé-' thode du savant professeur de Modène, pourront consulter les mémoires indiqués plus haut, il nous eût été impossible de les re{>roduire ici.

Des expériences répétées nous mirent bientôt en possession des procédés que nous allons décrire. Pour plus de certitude, nous les avons communiqués à un grand nombre de personnes qui ont bien voulu les vérifier et les emploient exclusivement aujourd'hui.

Il faut remarqua, que M. Âmici n'avait pas déterminé d une mani^ précise, la distance de l'oculaire au papier sur lequel on dessine. Cette détermination était cependant importante et nous devons en dire quelques mots avant de commencer notre description.

Les physiciens varient dans leurs estimations de la distance de la vue moyenne. Cette variation amène nécessairement des diffé-* rences dans les calculs et si l'on n'en tient pas exactement compte,, on s'expose à commettre de grossières erreurs. Nous croyons qu'on pourrait faciliter les opérations en admettant un terme

moyen représenté par une mesure décimale, Ain^i donc, nous avons depuis long-temps adopté une distance de vingt-cinq centi^ mètres, sans prétendre en aucune manière que ee soit la véritable distance, mais parce que cette mesure décimale simplifie eïicore les calculs déjà fort simples de nos procédés et que d'ailleurs , elle ne s'éloigne pas trop des différentes évaluations indiquées par les physiciens.

Nous avons déjà parlé plusieurs fois de micromètres divisés sur verre; il devient indispensable d'en donner une courte description.

On est parvenu à l'aide du diamant et d'une machine , à tracer sur une lame de verre , un grand nombre de divisions égales dans un très petit espace; ainsi nous obtenons aujourd'hui le milli^ mètre divisé en cinq cents parties. Plusieurs artistes et quelques amateurs exécutent ces divisions avec une grande perfection. Parmi ces derniers, nous citerons IML. LeBaillif qui avait lui-même construit une machine à tracer que nous possédons aujourd'hui : M. le baron Séguier, grave des micromètres pour ses expériences et il serait difficile d'obtenir des instrumens exécutés avec plus de netteté et d'exactitude. M. Le Baillif eut le premier, l'heureuse idée de donner des longueurs différentes aux traits de ses divisions ; on ne saurait s'imaginer combien cette disposition, est avantageuse. Ainsi par exemple , cet habile observateur indiquait distinctement cinq ou dix divisions par des traits plus ou moins longs semblables à ceux que l'on trace sur les échelles métriques ordinaires.

Quoiqu'on soit parvenu à diviser le millimètre en cinq-centièmes, on fait rarement usage d'une échelle aussi délicate et si l'on comprend bien nos procédés, on reconnaîtra qu'elle est tout à fait inutile, puisqu'on peut à volonté obtenir des fractions aussi petites que l'on veut , en reculant la mire à une distance plus ou moins considérable.

Les micromètres objectifs sopt ordinairement fixés dans louverture d une réglette en cuivre ainsi qu'on Ta représenté fig. 14, planche 2.

Il fout distinguer deux choses dans la micrométrie : 1^ l'évaluation du pouvoir amplifiant du microscope; 2^^ la mesure de la grandeur réelle des objets. Commençons par le pouvoir amplifiant et pour aller du simple au composé, prenons d'abord le micros* cope solaire.

Lorsque l'écran sera placé à la distance convenue, (O'^^S) on introduira dans le porte-objet ou platine , un micromètre divisé par exemple, en millimètres, dont l'image ira se peindre sur l'écran. Avec un compas, on mesurera exactement la grandeur de cette image ou d'une de ses parties ; ensuite on portera les pointes du compas sur une échelle métrique^ et l'on obtiendra de suite, l'évaluation du pouvoir amplifiant des lentilles. Supposons par exemple, qu'un millimètre du micromètre occupe sur l'écran un espace égal à un décimètre, nous aurons une amplification de 100 fois et l'opération sera toujours aussi facile, quelles que soient les quantités.

Nous avons dit qu'on pouvait augmenter la puissance du microscope solaire, soit en changeant les lentilles, soit en éloignant l'écran. Il arrivera donc, que plus on éloignera ce dernier, plus l'image du millimètre paraîtra amplifiée.

On peut employer le même moyen pour estimer la force du microscope simple ordinaire, en fixant la lentille ou le doublet à la place des lentilles achromatiques ;• cependant, nous allons indiquer un procédé tout aussi simple et qui donne des résultats très exacts.

Notre petit microscope horizontal peut être converti en microscope simple et par conséquent, ce dernier peut prendre la position horizontale. On aura donc la faculté d'y adapter la chambre claire horizonto-vertieale deM. Amici, oulemiroirdeSœmmering.

Plaçant alors le papier à 0"*, 25 de Taxe de la laUiUe, et sur la platine, un micromètre divisé par exemple, en centièmes de millimètre ; on marquera sur le papier deux points correspondons à une ou plusieurs divisions amplifiées du micromètre, et la comparaison de cet intervalle avec les divisions d'une édielle métri* que, donnera pour résultai, la mesure exacte du pouvoir amplifiant.

Exemple. — Soit un micromètre divisé en centièmes de milli-* mètre. Si l'image amplifiée de cinq centièmes ou un vingtième de millimètre correspond à un centimètre de la règle, le pouvoir am<plifiant de la lentille sera égal à deux cents. Si on pose de suite la règle métrique k la place du paftter et que Ton fasse concorder ses divisions avec cdles du micromètre vu au moyen de la len^ tille , on pourra fiaiire ropération avec la plus grande rapidité.

Hais tous les microscopes simples ne sont pas dispoBés de ma-* nière à pouvoir prendre la position horizontale , il Êdlait donc modifier le procédé ou plutôt renverser le système.

Placez à 0"" , 25 de Taxe et à la hauteur de la leitille , «me mire ou tableau sur lequel on aura collé préalablemeiit une jfouille de papier Uanc. Posez sur la lentille, le mircnr percé d'Amici eu dirigeant sa surfece réfléchissante vers la mire. Si VOIS jnettez alors le micromètre sur la platine et que vous regar-r diez par Touverture ceutrale du miroir, vous verrez en v^^m^ temps la mire et les divisions amplifiées du micromèfre qui «pcibleront tracées sur le papier. Si vous pr^ez sur Técranla distance d'une ou plusieurs divisions du micromètre avec un compas^ voua n'aurez plus qu'à comparer cette distance aux divisions de l'échelle micrométrique et vous obtiendrez le résultat par la mtoia opération que ei-dessus. Oa conçoit aussi qu'il est également possible de placer la règle sur la mire ou de tracer sur cette deraière des divisions correspondantes..

Nous pensons qu'il est impossible d'employer des procédés

plus simple et plus à la portée de toutes les intelligences; ain&i donc sans nous arrêter davantage sur ce point , nous passerons de suite aux méthodes dont nous fesons usage pour déterminer la grandeur réelle des objets soumis à l'action du microscope simple.

Et d'abord, nous engageons de nouveau le lecteur à bien se pénétrer de la vérité de ce fait ; quil en absolument intaile de cannattre le pouvoir amplifiant du microseope pour déterminer la grandeur réelle de$ objets.

Débarrassées de cette complication, les opérations suivantes seront tout aussi simples et aussi fiicilement com{Mrises , que celles dont nous venons de nous occupa.

Pour le microscope solaire , il £aut agir comme pour mesurer son pouvoir amplifiant; il est évident que si un millimètre du micromètre vient se peindre sur le tableau sous les dimensions d'un décimètre, tout ot^et mis à la place du micromètre, devra se peindre avec des proportions relatives , donc , un corps qui occupera sur Téeran un espace correspondant à 0", 1 , aura nécessairement pour grandeur réelle 0*", 001 et ainsi de suite. Lorsqu'on a tracé sur l'écran les points correspondans à 0», Oftl du micromètre il faut donc retirer ce dernier et glisser à sa place l'objet dont on veut trouver la grandeur réelle. Hais il peut arriver que l'objet ne remplisse pas exactement l'intervalle indiqué sir le tableau; cette difficulté n'arrêtera nullement l'opératiofi , car il suffit d'employer un micromètre divisé en centi^nes de millimètre et de tracer sur le tableau toutes ces divisions. Nous verrons tout à l'heure qu'il est un autre moyen d'arriver à connaître la grandeur réelle des pli^s petits corps.

Emploie-t-on le microscope simple dans la position horizontale? Voici la manière de procéder.

On dispose l'appareil comme pour mesurer l'amplification; après avoir dessiné sur le papier l'image amplifiée du Eiicro-

Mètre que l'on enlève , on met sur la platine Tobjet à mesurer et on compare son amplification avec Téchdle obtenue préalablement.

Nous devons parler ici d'une importante modification que nous avons fait subir à ce procédé.

Lorsque les objets sont infiniment petits , dans le cas^ où Ton veut mesurer des détails d'une grande finesse alors même qu'ils sont amplifiés, on éprouve le besoin d'avoir une échelle divisée en parties presque insensibles. Mais l'exiguité de ces divisions les rendrait imperceptibles à l'œil nu et l'on ne pourrait obt^iir une évaluation exacte. Notre procédé fait disparaître tous ces obstacles et donne à la micrométrie une puissance en quelque sorte illimitée. On nous pardonnera donc des détails et des répétitions indispensables.

L'appareil est disposé de la même manière que dans l'opération précédente , mais comme il ne s'agit pas de chercher le pouvoir amplifiant de la lentille, on ne sera point tenu de placer le papier à une distance de 0*, 25. On pourra donc l'éloigner autant qu'on voudra, et cette £abculté constitue toute l'importance du procédé micrométrique.

Supposons que le papier soit placé à O^'ySO de la lentille, admettons encore que le micromètre objectif soit divisé en centièmes de millimètre et que la lentille amplifie cent fois (1). Il est évid^t que si le papier était placé à 0*», 25, un centième de millimètre amplifié correspondrait sur le papier à un millimètre ; donc, si le papier est placé à 0*", 50, ce centième de millimètre correspondra à deux millimètres. Mais on sait que ces deux millimètres ne représentent toujours qu'un centième de millimètre. Quand on aura établi cette proportion, on retirera Je micromètre pour glisser à

(1) Nous sommes forcés ici de mentionner l'amplification ^ par la nature même du problème qui sans cela^ eût été tout-à-fait inintelUgible.

sa place, Tobjet qu'on veut mesurer et dès-lors il sera facile de connaître la grandeur réelle d'une de ses parties , quand bien mâme elle ne serait que d'un cinq-centième de millimètre , car aussitôt que Ion a obtenu sur le papier une image du centième de millimètre du micromètre, on pourra la diviser en cinq ou dix parties et cela, avec d'autant plus de facilité que cette mesure sera plus étendue. Ainsi donc, deux millimètres seront plus faciles à diviser en cinq parties que ne le serait un seul et de plus ces divisions seront visibles à l'œil nu.

La partie de l'objet mis à la place du micromètre , parait-elle remplir sur le papier une, deux ou trois de ces divisions? La grandeur réelle sera de un , deux ou trois cinq-centièmes de millimètre.

Est-il besoin d'ajouter , que plus l'écran sera éloigné , plus on obtiendra de subdivisions et plus il sera facile de mesurer exactement des objets infiniment petits ou même leurs moindres détails.

Si l'on éprouve quelque embarras à tracer les mesures sur un papier placé trop bas, on peut y dessiner à lavance , une échelle divisée en millimètres , centimètres, etc. On établira sa concordance avec le micromètre et après avoir remplacé ce dernier par un objet , on agira comme nous l'avons dit.

Quand on se sert du microscope simple vertical , on le dispose comme pour la recherche de l'amplification et lorsque le miroir d'Amici est placé sur la lentille et le micromètre sur la platine , on porte la mire à une certaine dislance , à deux mètres par exemple, puis on opère comme ci-dessus. ^

Dans le cas où l'on porte la mire trop loin pour pouvoir mesurer l'amplification avec un compas, il est avantageux d'y tracer préalablement une échelle divisée en centimètres ou en parties égales qu'on pourra toujours faire concorder avec les Irails du micromètre en approchant ou reculant la mire.

Celte dernière manœuvre est nécessaire toutes les fois que les traits du micromètre ne coïncident pas exactement avec ceux de Téchelle. On nous permettra de citer un exemple de cette opération. Soit un micromètre divisé ea dixièmes de millimètre. Soit une échelle tracée sur la mire et représentant des centimètres; si Ton recule cette mire à une distance de deux mètres, les dixièmes de millimètre vus au moyen du microscope avec un certain grossissement, correspondront exactement aux centimètres et par suite un millimètre à 0", 10. Si l'objet qui remplace le micromètre remplit une division de Téchelle , sa grandeur réelle sera égale à un dixième de millimètre. Mais quand on veut mesurer quelque détail de cet objet , comme on peut facilement diviser les centimètres de Téchelle en millimètres, si cet objet correspond à un millimètre, sa grandeur réelle sera égale à un centième de millimètre.

Nous allons maintenant passer au microscope composé, toutefois, nous observerons que ces premières explications aideront beaucoup à Tintelligence de la seconde partie de notre travail.

Mais avant d'aller plus loin, il est important de répéter, qu'il n'est nécessaire de placer le papier ou la mire à 0°',25 distance que nous avons adaptée pour la vision moyenne, que lorsqu'il s'agit d'obtenir l'évaluation du pouvoir amplifiant du microscope.

Cet instrument est horizontal ou vertical , il faut donc examiner séparément les procédés applicables aux différentes positions.