I. — Lames transparentes a faces parallèles

Soit un rayon lumineux SI (fig. 4) tombant sur une lame de verre à faces planes, exactement parallèles; ce rayon pénètre dans le verre en suivant la direction IR et émerge dans l'air suivant RS'. Je dis que RS' est parallèle à IS. En effet, c'est un principe qu'on pourrait considérer comme évident et que vérifie, dans tous les cas, l'expérience, que la lumière, quand elle revient sur ses pas, suit exactement, pour le retour, le môme chemin que pour l'aller. Si, dans le cas particulier qui nous occupe, la lumière était tombée sur la partie supérieure de la lame dans la direction S'R, elle serait

RÉFRACTION — 1817

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sortie dans la direction IS. Partant de !.\ et nommant i l'angle d'incidence SIN, e l'angle d'émergence S'RN', et ;-,)•' les angles de réfraction correspondants, on aura

sm i sin ;•'

sin e

' sin (■'

mais les angles r et >■' sont égaux comme alternes internes formés par les parallèles IN, RN" et la sécante IR; leurs sinus sont aussi égaux, donc sin i = sin e, i = e.

Ainsi, dans le cas d'une lame transparente à faces parallèles, le rayon émergent est parallèle au rayon incident; mais il n'est rigoureusement sur son prolongement que lorsque le rayon incident est perpendiculaire à la lame ; il la traverse alors sans déviation.

I! résulte de là — ce que l'expérience confirme du reste — qu'un objet vu à travers une lame de ce genre ne donne point une image sensiblement déformée. Il y a seulement, dans le cas des rayons obliques, un déplacement latéral du point lumineux d'autant plus grand que la lame est plus épaisse.

Prismes.

Les deuT surfaces planes qui limitent le milieu réfringent ne sont pas toujours parallèles, comme dans le cas qui vient d'être examiné. Ces faces peuvent être inclinées l'une sur l'autre, ce qui se présente en particulier pour un prisme triangulaire de verre. Nous aurons à considérer seulement ici la marche de la lumière dans une section principale du prisme (fig. 5). Le rayon incident SI et la normale IN à la première face se trouvant dans le plan de cette section, le rayon réfracté lE dans le verre et le rayon émergent EB dans l'air s'y trouveront nécessairement aussi. Ceci est une conséquence de la première loi de la réfraction qui a été démontrée plus haut. Cette fois, EB ne peut plus être parallèle à SI ; il forme avec lui un angle qu'on nomme angle de déviation. L'expérience et la théorie s'accordent pour établir que ,cet angle de déviation D, variable avec l'angle d'incidence, esicapable d'acquérir une valeur minimum quand on fait tourner le prisme autour de son arête de réfringence, et ce minimum se produit précisément quand l'angle d'incidence SIN est égal à l'angle d'émergence BEN'.

Minimum de déviation. — On montre expérimentalement l'existence du minimum de déviation dans les prismes de la façon suivante : un faisceau de lumière simple (rouge par exemple) pénètre dans une chambre obscure par un trou du volet; ce faisceau rencontre le prisme dans le voisinage

de son arête réfringente — ligne de rencontre des deux faces que la lumière traverse. Ledit faisceau passe en partie au-dessus de l'arête, et cette portion continue sa marche sans déviation puisqu'elle ne change pas do milieu; elle va marquer sa trace lumineuse sur un écran placé à distance. L'autre partie du faisceau incident traverse le prisme, s'y réfracte et va former sa trace rouge sur le même écran, et au-dessous de la première, puisqu'il y a eu déviation. La distance des deux traces lumineuses permet \\ un observateur de juger de la grandeur de la déviation produite. Si maintenant on fait tourner le prisme autour de son arête dans un sens tel que la déviation diminue, ce qu'on constate par le fait du rapprochement des traces rouges sur l'écran, on reconnaît que cette déviation ne décroît que jusqu'il une certaine limite qu'on ne peut dépasser, quel que soit d'ailleurs le sens de la rotation du prisme. Le minimum de déviation est ainsi accusé d'une manière évidente.

Dans tous les cas, l'effet du prisme sur un rayon de lumière est toujours de le rejeter vers sa base, si bien que si un point lumineux se trouve en S, l'œil placé en B qui regarde ledit point lumineux à travers le prisme le voit sur le prolongement de BE et par suite relevé.

Prisme à réflexion totale. — Il ne faut pas croire que tout rayon lumineux qui pénètre dans un prisme par l'une des faces puisse nécessairement en sortir et émerger dans l'air par l'autre face. Je prends comme exemple, parce que ce fait a une application pratique, le cas d'un prisme de

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verre rectaiif^le et isocèle, et je suppose qu'un rayon de lumière pénètre par l'une des faces de l'angle droit et normalement à cette face. Le rayon lumineux passera de l'air dans le prisme sans éprouver aucun changement de direction ; il ira rencontrer la face hypoténuse, où il formera avec la perpendiculaire à cette face au point d'incidence un angle de 45°, angle plus grand que l'angle limite (42° environ! qui appartient au verre. 11 ne pourra donc émerger dans l'air, il siilnr.i la réflexion totale, sera rejeté vers la seconde f.ice de l'angle dièdre droit et la traversera norm:ilemi'nt en formant ainsi un angle de 90° avec sa direction première d'incidence. 'Tout se sera passé comme si le rayon primitif avait trouvé sur sa route un véritable miroir le réfléchissant totalement et formant avec lui un angle de 45°. Ce genre de prisme est souvent employé dans les instruments d'optique et remplace avec avantage le miroir plan ordinaire qti'on placerait sur le trajet du faisceau pour changer sa direction. — V. Luinière.

Si on fait tomber sur un prisme, au lieu d'un rayon de lumière simple, comme nous l'avons supposé jusqu'.^ présent, un rayon de lumière blanche, il y a complication dans le phénomène produit. La lumière blanche est décomposée en même temps qu'elle est réfractée, il se produit à la fois une réfraction et une ilis/.er-sion. — V. Lumière.