DE LA VOIX ET DE LOL'ÏE

s, lient des cris-, il a pu constater aussi , dans les mêmes expériences, que les lèvres de la glotte se rapprochent pour les sons aigus, et qu’elles restent au contraircplus ou moins éloignés pour les sons graves. Plusieurs observateurs ont fait des expériences analogues sur des larynx d'animaux récemment privés de la vie : en souillant avec un fort soufllet dans la trachée-artère, ijs ont obtenu des sons plus ou moins analogues à ceux que pouvaient rendre ces animaux. M. Biot, en répétant ces expériences sur un larynx de cochon , et en serrant la trachée avec la main à la hauteur de la glotte , est parvenu à imiter parfaitement le grognement d’un cochon vivant. {Traité élém. de Phys., tom. i, pag. 462.)

Pour assimiler le son de la voix aux sons des réclames, on regarde les ventricules du larynx comme une espèce de tambour rempli d’air, et les deux glottes comme deux ouvertures correspondantes pratiquées dans les deux bases de ce tambour-, ainsi les ventricules et les deux glottes forment un véritable réclame. L’air, poussé par les poumons dans la trachée , sort avec plus ou moins de vitesse par le larynx; il entraîne dans son mouvement une partie de l’air des ventricules, et bientôt la pression étant devenue trop faible, l’air extérieur se précipite dans la cavité des ventricules; puis il est de nouveau entraîné au dehors , etc. , exactement comme dans les réclames (490). Ces alternatives produisent un son plus ou moins aigu, suivant la rapidité avec laquelle elles se succèdent. Dans celte hypothèse, comme dans la précédente, l’accent et le timbre dépendent des vibrations des lèvres de la glotte , et de toutes les parties qui peuvent prendre diverses formes ou divers mouvemens, depuis l’arrière-bouclie jusqu’aux lèvres.

Les sons dilférens seront produits, soit par diverses formes, que les cavités des ventricules peuvent prendre, soit par diverses dimensions des ouvertures de la glotte, soit

I ()8 Ï4VRR SEPTIEME.

enfin par divers degrés de tension dans les lèvres de la glotte et dans toutes les parties du larynx et de l'arrièrebouche. M. Savart a fait plusieurs expériences qui semblent fortifier cette hypothèse. (Arm. de phys. et de chim tom. xxx , pag. 64- )

•Ces deux opinions paraissent sans doute plus différentes qu elles ne le sont en effet 5 mais quoique liées par des rapport intimes, elles ne peuvent pas encore dans leur ensemble donner une explication complète du phénomène de la voix. On doit les considérer comme des aperçus heureux qui pourront un jour conduire à la vérité.

5o5 . De la voix des oiseaux. Chez les oiseaux, l orgaue la voix n’est pas à l’arrière-bouche, mais il se trouve au contraire à l’extrémité inférieure de la trachée, là où elle se bifurque pour donner naissance aux bronches. M. Cuvier a fait voir , en effet , qu’un canard qui vient d’avoir la tète tranchée pousse encore pendant quelques instans des cris très-forts et très-bien articulés 5 et la même expérience peut-être fai te sur la plupartdes oiseaux. L’observatiorfanatomique confirme ce résultat, car, en suivant l’organisation de la trachée, on trouve qu’à son extrémité supérieure elle se termine en général par un simple rétrécissement, ou par une espèce de glotte qui n’oflfre aucune des dispositions nécessaires à la production des sons 5 tandis qu’à son extrémité inférieure elle présente un appareil très-complexe et merveilleusement ajusté pour produire une longue série de sons graves ou aigus ; mais , comme il nous serait impossible d’en donner une idée sans entrer dans les détails anatomiques qui nous écarteraient trop de notre plan , et comme , d’une autre part , il se présente encore de grandes difficultés dans les théories qui ont été proposées jusqu’à présent pour expliquer tous les phénomènes qui résultent de cette organisation , nous nous contenterons de renvoyer aux ouvrages qui ont été publiés sur ce sujet et particulièrement aux Me-

DE LA VOIX ET DE l’ouÏE. — CIIAP. VH. >99

moires de M. Savart. ( Annales de phys. et de chim.j lom. xxxn. )

5o6. De l’organe de l’ouïe. La seule partie extérieure de cet organe cstle pavillon , dont les replis et les contours ne sont, comme on sait, que l’épanouissement du conduit auditif. Ce conduit, après s’être enfoncé à une petite profondeur, est terminé obliquement par une membrane mince, mobile et élastique que l’on appelle la membrane du tympan. Derrière cettemembraneestla caisse du tympan ,• c’est une cavité osseuse , tapissée de diverses membranes et remplie d’air; elle est fermée de toutes parts, excepté en un. point où aboutit la trompe d’ Eustache qui part de l’arrièrebouche \ par ce moyen l’air peut se renouveler et se mettre sans cesse en équilibre avec la pression atmosphérique. On distingue encore dans la caisse du tympan deux ouvertures fermées par des membranes, savoir: la fenêtre ovale e nhaut, et plus bas la fenêtre ronde. Enfin , dans l’intérieur même de cette caisse est suspendue la chaîne des osselets , qui se compose de quatre petits os irréguliers, que l’on appelle par analogie de forme le marteau , Y enclume, \e lenticulaire et Y ê trier. Le marteau est attaché longitudinalement sur la membrane du tympan , il forme une espèce de rayon solide, qui vient de la circonférence au centre. A son autre extrémité il se lie à l’enclume, l’enclupie au lenticulaire , et le lenticulaire à l’étrier, qui va s’attacher sur la membrane de la fenêtre ovale : plusieurs muscles agissent sur cette chaîne pour la tendre ou la relâcher , et , par conséquent , pour tendre et relâcher en même temps la membrane du tympan et celle de la fenêtre ovale. La membrane de la fenêtre ronde sépare la caisse du tympan d’un conduit osseux , contourné en spirale , qui se ^ nomme le limaçon ÿ l’autre extrémité de ce conduit s’ouvre dans une cavité qui s’appelle le vestibule. Lé vestibule est séparé de la caisse du tympan par la membrane de la fenêtre ovale 5 enfin il communique avec trois

canaux osseux, que l’on nomme canaux semi-circulaires, et qui sont remplis d’une matière grisâtre dont l’usage est inconnu-

Le vestibule et les spires du limaçon sont remplis d’un liquide transparent que l’on appelle liquide de cotunni ; c’est dans ce liquide que viennent flotter les derniers filets du nerf acoustique.

D’après cette disposition de l’organe on peut remarquer d’abord que, si la trompe d’Eustaclie n’établissait pas une communication libre, entre l’air de l'arrière-bouche et celui de la caisse du tympan, il y aurait des inégalités de pression qui donneraient à la membrane du tympan des tensions différentes 5 cette circonstance , qui se présente quelquefois par accident ou par suite de maladie, est en général accompagnée de bourdonnemens plus ou moins incommodes.

En supposant que la membrane du tympan ait une tension convenable , on conçoit qu’elle entre en vibration dès qu’une onde sonore vient la frapper , et si plusieurs ondes viennent la frapper à la fois elle se met à l’unisson avec chacune d’elles , comme ferait une membrane inerte 5 ces vibrations coexistantes sont faciles à concevoir, d’après ce que nous avons dit précédemment. Ce fait est à peu près tout ce que l’on sait de certain sur le phénomène de l’audition.

Comment ces vibrations sont-elles transmises au nerf acoustique? quels rôles jouent dans cette transmission la chaîne des osselets, le limaçon et les canaux semi-circulaires ? Ces questions restent sans solution ainsi que beau* coup d’autres que l’on peut se proposer sur ce sujet.

On sait cependant cpie la membrane du tympan peut être enlevée et même quela chaîne des osselets peut être rompue sans que l’organe cesse de remplir ses fonctions 5 et que, réciproquement, l’on peut être affecté de surdité complète, sans qu il y ait aucune trace apparente de dé-

DK LA VOIX ET DE l’oUÏK. — CIIA.P. VII. 201

sordre dans les diverses pièces qui composent l’oreille.

On suppose que le pavillon sert à renforcer les sons et à juger de leurs directions, sans qu’il soit possible d’assigner précisément comment il remplit ce double but.

On suppose enfin que la chaîne des osselets peut sçrvir à éviter les sensations trop vives, et qu’il suffit, par son moyen, de tendre fortement la membrane du tympan pour amortir à un haut degré le bruit trop violent qui viendrait la frapper. Quelques personnes prétendent en effet qu’elles peuvent se rendre sourde à volonté. Mais il nous reste encore beaucoup de vérités importantes à découvrir sur ce sujet.

rut du septième livre.

• * LIVRE huitième:

OPTIQUE

Notions générales sur la propagation de la lumière.

5o 7. Les expériences les plus simples et les plus familières nous apprennent qu’un corps lumineux quelconque propage la lumière dans tous les sens 5 car , la flamme d’une bougie, par exemple, serait visible de tous les points d’une sphère dont elle occuperait le centre 5 il en serait de même d’un corps phosphorescent , d’une étincelle électrique ou d’un boulet porté au rouge par l’action du feu. Ce qui se montre en petit , dans nos expériences habituelles, se manifeste en grand dans l’immense étendue du ciel : le soleil répand de toutes parts le même éclat dans l’espace , et sa lumière brille à la fois sur la terre, sur les planètes , sur les comètes, et sur tous les corps du firmament, quel que soit le point qu’ils occupent dans la sphère infinie du monde.

Les corps lumineux sont essentiellement composés de matière pondérable : nous verrons que, sans matière, il n’y a point de lumière possible 5 le vide , tel que nous l’avons défini (20), peut bien propager la lumière, mais non lui donner naissance. Il en résulte que les corps lumineux peuvent être divisés eu fragmens pondérables de plus en plus petits , et les derniers fragmens que nous

OPTIQUE

puissions physiquement concevoir sont ce que l’on appelle des points lumineux. Ainsi, comme un corps ordinaire est une réunion de molécules ou d’atomes , un corps lumineux est une réunion de points lumineux.

Chaque point lumineux répand de la lumière dans tous les sens ; car on distingue très-bien la flamme d’une bougie au travers de la flamme d’une autre bougie ; et quand les deux flammes se touchent , on reçoit, en les regardant de profil , une impression plus vive qu’en les regardant de face. Cette expérience est surtout frappante dans l’éclairage au gaz , lorsqu’on observe une nappe de flamme en éventail : de face la lumière est tolérable , de profil elle est éblouissante. Dans un boulet chauffé au rouge , ou ne peut guère douter que les points du centre ne propagent de la lumière comme ceux de la surface; cependant celte lumière n arrive pas à 1 oeil , elle est absorbée dans l’épaisseur de la matièx'c ; il eu est de même de la lumière qui est propagée en dedans par les points de la surface. Ainsi par sa nature la lumière se répand toujours dans tous les sens, mais elle n’est pas toujours transmise dans tous les sens avec la même facilité.

5oS. Dans un milieu homogène la lumière se propage toujours en ligne droite. En disposant, par exemple, sur une longue règle, trois disques percés en leur centre d’un trou très-petit , ou voit à une grande distance la flamme d’une bougie, ou bien 011 cesse de l’apercevoir, suivant que les trous sont ou ne sont pas eu ligne droite. On conçoit qu il y a uue foule de moyens , indépendans de la lumière, pour s’assurer que trois points sont en ligne droite. Quand In lumière vient rencontrer une glace polie ou un miroir de métal mm', suivant la direction u, par exemple ( Fig. 1 3 1 ) , elle est renvoyée suivant une autre direction ik, et continue de se mouvoir en ligne droite suivant cette nouvelle direction tant qu’elle reste dans un milieu sensiblement homogène.

Cette déviation que la lumière éprouve en tombant sur des surfaces polies s'appelle la réflexion de la lumière.

5og. Dans un milieu hétérogène la lumière se meut tou~ jours en ligne courbe : ainsi l’atmosphère , par exemple , formant un milieu hétérogène à cause de l’inégale densité de l’air, la lumière du soleil ne nous arrive jamais en ligne droite, et il en résulte que nous ne voyons jamais cet astre au lieu où il est en réalité. Nos observations sur les étoiles et sur tous les corps très-élevés ou très-éloignés sont accompagnées des mêmes illusions.

Quand la lumière passe de l’eau dans l’air ou de l’air dans l’eau , l’hétérogénité des milieux qu’elle traverse est encore plus grande ; aussi la déviation des objets est encore plus frappante : pour s’en assurer il suffit de prendre un vase vv' (Fig. i32),de placer l’œil eno de manière que l’on aperçoive à peine le premier bord d’une pièce de monnoie mm' , le reste étant caché par le bord b , et de verser ensuite de l’eau dans le vase ; à mesure que le niveau s’élève , la pièce mm' semble s’avancer vers le centre, et l’on parvient enfin à l’apercevoir dans toute sa largeur, quoique en réalité elle continue d’être cachée par le bord du vase. Donc , la lumière ne vient pas en ligne droite de la pièce mm' vers l’œil : mais elle se propage en ligne droite dans l’eau et en ligne droite dans l’air, car chacun de ces milieux est sensiblement homogène dans une si petite épaisseur, et nous démontrerons plus tard qu’elle suit alors une ligne brisée analogue à mio.

Au moyen de l'air atmosphérique , nous voyons déjà les astres avant leur lever et nous les voyons entore après leur coucher 5 c’est un résultat analogue au précédent, car nous apercevons la pièce mm' au moyen de l’eau, bien quelle soit cachée par le bord du vase comme le sont les astres par les montagnes ou les plaines qui limitent notre horizon. Il y a seulement cette différence qu’en traversant les couches successives de l’atmosphère, la lumière ne rencon-

OPTIQUE

üo5

trant pas de changemens brusques de densité , ne se brise pas brusquement , comme elle fait en passant de l’eau dans l’air, et alors elle suit une ligne courbe au lieu d’une ligne brisée.

Cette déviation que la lumière éprouve en traversant des milieux hétérogènes s’appelle la réfraction.

5 io. Uii rayon lumineux ou un rayon de lumière est la direction que suit la lumière en se propageant. — Un pinceau est la réunion de plusieurs rayons voisins. — Un faisceau est la réunion de plusieurs rayons ou de plusieurs pinceaux voisins ou séparés.

Si d’un point quelconque de la flamme d’une bougie l’on conçoit des lignes droites dans toutes les directions, suivant chacune de ces lignes droites il y aura un rayon de lumière , puisque la lumière sc propage dans tous les sens et en ligne droite 5 mais lorsqu’on s’éloignera assez de la flamme pour que le milieu devienne sensiblement hétérogène , les rayons de lumière commenceront à se courber , et les lignes droites primitives ne représenteront plus leurs directions.

Quand la lumière se propage dans un milieu homogène autour d’un point lumineux, et qu’on la reçoit sur une surface quelconque , l’on a coutume de dire que cette surface est éclairée par un pinceau lumineux quand elle est petite, et par un faisceau lumineux quand elle est plus grande. Alors on regarde cette surface comme la base d’un cône dont le point lumineux est le sommet , et la lumière du pinceau ou du faisceau est la lumière comprise dans le cône. Mais quand la lumière passe dans un milieu hétérogène , tous les rayons d’un même faisceau commencent à se propager suivant des lignes courbes, et en général suivant des lignes courbes différentes, et il n’est plus vrai de dire alors que le faisceau est un cône droit.

Un pinceau ou un faisceau de lumière est naturellement divergent , c’est-à-dire que sa section est d’autant plus

ao6 LIVRE HUITIÈME.

grande quelle s’éloigne davantage du point lumineux. Cependant, quand le point lumineux est très-éloigné on dit que le faisceau est parallèle , parce que toutes les sections sont sensiblement égales , ou, ce qui revient au même, tous les rayons sont sensiblement parallèles. Ainsi , par exemple , la lumière que nous envoie le centre du soleil forme un faisceau parallèle, car deux lignes qui sont à la surface de la terre distantes de quelques pouces, ou même de quelques lieues, et qui vont se rencontrer au centre du soleil, sont deux lignes parallèles.

Les faisceaux de lumière naturelle, convenablement modifiés, peuvent devenir des faisceaux convergeas , c’est-à-dire que les rayons sont ramenés dans une telle direction qu’ils concourent tous au même point. Ce point de concours de tous les rayons d’un faisceau se nomme un foyer. Mais c’est une chose digne de remarque qu’après s’être ainsi rassemblés et concentrés en un foyer, tous les rayons continuent leur route, comme si chacun d’eux était seul , d’où il suit qu’au-delà du foyer, le faisceau devient divergent , comme un faisceau naturel.

5ir. L’intensité de la lumière d’un point lumineux décroît comme le carré de la distance augmente.

On sait que les sections Ab et aV d’un cône droit (Fig. 1 33 ), sont entre elles comme les carrés des distances au sommet sc et sc'; sc' étant, par exemple , double de sc , la section aV sera quadruple de la section ab. Or, ce cône étant un faisceau lumineux, il est évident que la lumière qui passe en ab est la même que celle cpii passe enAV, et puisqu’ici elle est répandue par un espace quadruple, elle doit en éclairer chaque partie avec une intensité quatre fois moindre.

Cette proposition ne s’applique pas rigoureusement à Un corps lumineux d’une grande étendue, dont on recevrait la lumière à de petites distances. Car le point s' n’éclaire pas ab tandis qu’il éclaire AV,ct les points qui se-

OPTIQUE

raient compris entre s et s' enverraient tous en A V plus de lumière qu’en ab 5 par conséquent un corps lumineux qui s’étendrait de s et s' donnerait sur Ab un éclat qui 11e serait pas quadruple de celui qu’il donnerait sur A~V.

5x2. Les corps qui ne sont pas lumineux par eux-mèmes se distinguent en corps opaques , comme le bois, la pierre et les métaux ; corps diaphanes ou transparens , comme l’air, l’eau et le verre ; et corps translucides , comme le papier mince et le verre dépoli.

Les corps opaques ne transmettent point de lumière au travers de leur masse. Mais l’opacité est plutôt dépendante de l’épaisseur que de la nature des substances , car tous les corps réduits en lames ou en feuilles assez minces laissent passer une partie de la lumière qu’ils reçoivent ; ainsi , au travers d’une feuille d’or collée sur du verre on distingue une lueur verdâtre txès-sensible , lorsqu’on regarde une bougie ou môme la lumière du ciel ou des nuées.

Les corps diaphanes transmettent la lumière et laissent apercevoir nettement au travers de leur substance toutes les formes des objets. Les gaz , les liquides et la plupart des corps cristallisés semblent, en général, avoir une diapbanéité parfaite lorsqu’ils sont en petite masse •, car ils sont absolument incoloi’es et ils laissent apercevoir nonseulement les formes des objets , mais encore toutes les nuances de leurs couleurs. Cependant les plus diaphanes de ces corps deviennent colorés quand ils ont une épaisseur suffisante, et c’est une preuve qu’ils absorbent alors une partie de la lumière qui les travei’se. Ainsi , une goutte d’eau est parfaitement limpide; l’eau prise en masse est bleue ou verte, et l’on calcule qu’un observateur qui serait plongé à i5o pieds de profondeur dans la mer la plus diaphane , 11c trouverait pas plus d’éclat à la lumière du soleil que nous n’en trouvons à la lumière de la lune.

L Les corps translucides laissent passer une partie de la

LIVfiÈ HUITIÈME.

lumière qu’ils reçoivent , mais ils ne laissent distinguer ni la couleur, ni la distance, ni la forme des objets. Dans le langage ordinaire, le mot transparent s’applique souvent aux corps translucides comme aux corps diaphanes.

5i3.D el' ombre et de la pénombre. Quand un corps opaque est éclairé par un seul point lumineux, la forme de l’ombre qui en résulte est facile à trouver : en effet , si l’on, conçoit une ligne droite qui passe par le point lumineux et qui fasse une révolution autour du corps en s’appuyant sans cesse sur son bord , cette ligne décrit une espèce de surface conique dont le prolongement au-delà du corps donne la trace du contour de l’ombre, Fig. x 34- Nous devons prévenir cependant que cette ombre géométrique ne coïncide jamais avec Y ombre physique, parce que la lumière se diffracte ou semble s’infléchir en passant près des limites des corps, et l’effet de cette diffraction est toujours de faire paraître de la lumière dans une partie plus ou moins grande de l’ombre géométrique et de faire paraître, au contraire , de l’ombre au-dehors.

Ce qui précède s’applique à un assemblage quelconque de points lumineux , mais alors on distingue l’ombre et la pénombre. L’ombre est encore le lieu de l’espace qui ne reçoit aucune lumière , et la pénombre est l’ensemble des lieux qui sont dans l’ombre par rapporta quelques-uns des points , tandis qu’ils reçoivent la lumière des autres.

La lumière qui pénètre par une petite ouverture dans une chambre noire, c’est-à-dire, dans un espace exactement fermé de toutes parts, présente aussi des phénomènes d’ombre et de[pénombre. Par exemple, vv', {Fig. 1 35), étant la petite ouverture pratiquée au volet , le faisceau qui vient du point lumineux l et qui pénètre dans la chambre est un cône indéfini, ayant l pour sommet et v v' pour base. La surface de ce cône est la limite géométrique qui sépare la lumière de l’ombre absolue -, mais dans ce cas , comme dans le précédent, l'ombre physique est loin de coïncider

OPTIQUE

avec l’ombre géométrique, car on observe de la lumière au dehors du cône et de l’ombre au dedans. Pour prendre une idée plus nette de ce phénomène de diiïraction, supposons que l’ouverture soit circulaire et de deux ou trois millimètres de diamètre , que le point lumineux n’envoie que de la lumière rouge et qu’on aille présenter, au faisceau un grand tableau blanc à deux ou trois mètres dans l’intérieur de la chambre ; alors , au lieu d’avoir sur ce tableau une tache circulaire rouge environnée d’ombre complète, telle que b b ',(Fig. i36), on aura, au contraire, desanneaux alternativement rouges et noirs (Fig. i3^),soit au dedans, soit au dehors de la base géométrique du cône lb b', (Fig. 1 35). Quand le point lumineux envoie delà lumière blanche ordinaire, alors , au lieu de ces alternatives d’ombre et de lumière, on distingue simplement des anneaux colorés où diverses nuances se succèdent à de petits intervalles. Une ouverture très-grande produit encore des phénomènes analogues, mais seulement à une petite distance autour de la limite géométrique de l’ombre. Cependant nous devons pour le moment faire abstraction de ces effets remarquables, et supposer d’abord que la lumière se propage géométriquemenl en ligne droite, sans être modifiée ou dilfractée près des limites des corps.

Dans cette hypothèse, chaque point lumineux donnant un faisceau brusquement séparé de l’ombre , il est clair que plusieurs points lumineux, tels que l, l', l", (Fig. i38), donneraient dans la chambre noire des faisceaux qui se propageraient comme s’ils étaient seuls, et qu’il en résulterait des espaces diversement éclairés. En A , par exemple , il arriverait des rayons des trois points lumineux, en c des rayons de deux points seulement, en d des rayons d’un seul point*, et les espaces e seraient complètement dans l’ombre, comme les espaces extérieurs f.

Mais si l’on suppose que i/l" est le diamètre d’un disque dont tous les points soient également lumineux, il y aura h. 14

2 \ o LIVRE HOTlÊME.

dans la chambre noire un grand faisceau vv'bb' composé d’un nombre infini de faisceaux venant chacun d’un point différent, et le cercle dont b b' est le diamètre se trouvera inégalement éclairé dans tous ses points. Pour savoir, par exemple , quelle est la lumière qui arrive en k. , il faut alors regarder ce point comme le sommet d’un cône ayant pour base v v', et tous les points du disque lumineux que ce cône prolongé vient envelopper donnent de la lumière au point k, les autres n’en donnent pas.

Cette construction peut s’appliquer au disque du soleil j seulement, au lieu d’un faisceau conique, chaque point de cet astre envoie un faisceau parallèle, (Fig. 1^9); ce' est le faisceau envoyé par le centre, s s' le faisceau envoyé par le bord supérieur, et 1 x' le faisceau envoyé par le bord inféi'ieur. L’angle soi, ou son égal , s' o' 1' est de 3a' environ , car c’est sous cet angle que nous apercevons le disque du soleil* Un point k étant donné, sur une section bb' du faisceau delà chambre noire, il est facile, d’après ce que nous venons de dire, de déterminer quels sont les points du soleil dont il reçoit des rayons -, et l’on calculerait aisément à quelle distance du volet le point central m cesse de recevoir les -rayons des bords.

Les esprits les moins attentifs ne manquent pas d'observer une foule de phénomènes qui s’expliquent au moyen des notions précédentes. Nous en indiquerons ici quelques exemples.

i° Lorsqu’on fait entrer daus la chambre noire un faisceau de lumière solaire par une petite ouverture de forme quelconque, ce faisceau donne toujours une image parfaitement ronde, en tombant perpendiculairement sur ur tableau à une distance suffisante du volet. Supposons, pai exemple, que l’ouverture soit un carré abcd, (Fig. x/jo): chaque point du soleil donne dans la chambre noire un fais ! ccau carré dont la sectionpei’pcndiculaire est partputégabl à abcd, et pour avoir le contour de l’image, il suffit dtl

OPTIQUE

concevoir que l’un Je ecs faisceaux tourne dans l'ouverture eu s’appuyant sur les bords de l’astre. Ainsi , quand l’image sera reçue à une distance assez grande par rapport à la grandeur de l'ouverture, son contour extérieur sera toujours semblable au contour extérieur du corps lumineux, quelle que soit la forme de l’ouverture. Pendant une éclipse, 1 image du soleil dans la chambre noire est tantôt annulaire, tantôt eu forme de croissant, etc.*, elle est toujours parfaitement semblable à la portion du disque qui n’est pas cachée. Des phénomènes analogues peuvent s’observer sous les ombrages des arbres touffus et élevés : les rayons qui passent entre les feuilles viennent peindre sur le sol des images elliptiques du soleil , quand ils tombent obliquement, et des images rondes, quand ils tombent perpendiculairement ; au moment des éclipses ces images prennent aussi différentes formes suivantl’obliquité du sol .

9." Pendant une belle nuit, toutes les étoiles qui brillent dans la voûte du ciel, vont peindre leurs images dans l’intérieur d’une chambre noire dont l’ouverture est trèspetite. Chaque étoile, en effet, donne un faisceau parallèle, dont toutes les sections parallèles au volet sont égales à l’ouverture", ces faisceaux , en tombant sur une surface blanche avec des obliquités différentes, donnent des images dont le contour et la grandeur sont faciles à déterminer.

3° Pendant le jour on distingue dans l'intérieur de la chambre noire, une image renversée du ciel, des nuages, de l’horizon et de tous les objets cpii sont au-devant de la petite ouverture. Chaque point d’un arbre, par exemple, envoie un faisceau sensiblement parallèle, dont la section est d’un millimètre si l’ouverture n’a qu’un millimètre de diamètre-, ainsi, sur le mur ou sur le tableau de la chambre noire , les faisceaux A A et b b' de deux points voisins, (Fig. i4®)> se superposent en partie et d autant plus que le tableau est plus près de l’ouverture-, tandis que les

faisceaux a a' et ce' de deux points un peu éloignés se dégagent l’un de l’autre pour former des images distinctes de cc s points. On aura donc une image renversée de l’ensemble qui sera toujours un peu confuse vers les bords, mais d’autant moins que l’ouverture sera plus petite et le tableau plus éloigné. On voit en même temps, sur la Fig. i425 la cause du renversement.

5 1 4- Les notions précédentes peuvent nous donner une première idée du phénomène de la vision. L’oeil , comme nous le verrons , est un appareil analogue à une chambre noire : l'ouverture de la pupille donne passage aux faisceaux de lumière, et le réseau nerveux de la réline qui tapisse le fond de l’oeil est comme le tableau sur lequel viennent se peindre les images; mais pour qu’un seul point d’un objet extérieur n’ébranle qu’un seul point de la rétine, il y a, derrière la pupille, un corps de forme lenticulaire et presque solide, nommé cristallin, qui concentre les rayons d’un même faisceau et les fait converger tous exactement sur le même point de la rétine. Ainsi, quand nous regardons un point éloigné, nous voyons chacun de ses points par deux côues de lumière , opposés à leur base ; le premier de ces cônes est divergeai , son sommet est au point que l’on regarde, et sa base a pour largeur l’ouverture de la pupille; le deuxième est convergent, et pour que la vision soit parfaitement nette son sommet doit tomber exactement sur la pupille. Quand nous regardons un objet plus ou moins étendu , le même phénomène se produit pour chacun des points visibles de sa surface. C’est par cette disposition organique, si simple dans son principe et si merveilleuse dans ses détails, que tous les objets du plus vaste paysage viennent dans un instant imperceptible se peindre à la fois sur la rétine, avec tontes les variétés de leurs formes et tout l’éclat de leurs couleurs.

Comme nous jugeons de la situation d’un point dans

OPTIQUE

Ul3

l'espace par le lieu de son image sur la rétine et par la direction que nous donnons à l’œil pour la recevoir, il en résulte que par une habitude constante nous supposons toujours quele pointdont les rayons nous affectent est situé au sommet extérieur du cône qui peut directement donner naissance au cône intérieur de lumière. Ce principe habituel de nos jugemens est la source de toutes les illusions d’optique qui tiennent à la situation des objets. Ainsi , le point A , (Fig. i43), fait son image au point k' au moyen des deux cônes opposés p\p' et pa'p'; mais si la] lumière, au lieu de venir à l’œil en ligne droite, se trouve brisée ou déviée par quelque cause, un point placé en n , par exemple, ou en c pourrait donner naissance au même cône intérieur r k' v' cl à la même image a', et alors nous jugerions faussement que ccs points sont A, sans qu’il y ait aucune donnée pour faire cesser notre illusion, car, les faisceaux de lumière des points c et b, venant enfin se confondre dans leur direction avec le faisceau qui serait parti du point a, rien ne peut nous avertir des divers changemcns de route qu’ils ont pu subir. Il est donc vrai de dire que , par l’organe de la vue , nous jugeons toujours en ligne droite , et que nos jugemens sont inévitablement faux toutes les fois que la lumière éprouve la plus légère déviation entre l’objet qui l’envoie et l’œil qui la reçoit.

5i5. La lumière se propage avec une si grande vitesse, quelle vient du soleil à la terre en 8' i3". C’est par l’observation des éclipses du premier satellite de Jupiter que Roemer fut conduit à cette importante découverte, en i6y5 et 1676; car il ne fallut pas moins d’une année pour la bien constater. La Fig. pourra donner une idée de ces observations, s est le lieu du soleil, tabmcd l’orbite de la terre et j la position de Jupiter. Supposons que Jupiter soit dans le plan de l’écliptique comme il est représenté dans la figure, qu’il reste immobile pendant une révolu-

tiou entière de la terre, et que le premier satellite tourne dans le cercle eigh; ce cercle, le diamètre de Jupiter et le cône d’ombre qu’il projette derrière lui sont ici fort amplifiés. Pendant une moitié de l’année, quand la terre parcourt la partie tabm de son orbite, nous pouvons observer les émersions du premier satellite, c’est-à-dire, le moment où il sort de l’ombre, et pendant l’autre moitié nous pouvons observer ses immersions , c’est-à-dire le moment où il se plonge dans l’ombre. L’intervalle de deux immersions ou de deux émersions successives est la durée d’une révolution. Quel que soit le point de l’orbite de la terre d’où l'on fasse les observations , cette durée est toujours de 42'' 287 35" ou environ 42*1 i/2* Par conséquent , si du point A , par exemple , on observe une émersion, à un instant donné on peut prédire que la ioo* émersion suivante aura lieu précisément après ioo fois 4a1' i8' 35", et qu’elle sera vue du point b où le globe de la terre sera alors parvenu par son mouvement de translation. Or, on trouve par expérience qu’elle arrive toujours un peu plus tard , et l’on en conclut que la différence est le temps que met la lumière pour passer de a en b ; on en déduit la vitesse de propagation , en divisant la distance connue a b par le retard observé. Cette conclusion se trouve vérifiée pendant la seconde moitié de l’année; car si l’on observe une immersion du pointe, par exemple , la ioo“ immersion suivante devrait avoir lieu après ioo fois 42’1 28' 35", quand le globe de la terre serait parvenu en d. Or, on trouve par expérience quelle arrive un peu plus tôt , et celte avance est précisément le temps que met la lumière pour passer de d en c. C’est par des observations semblables et souvent répétées que l’on a pu constater enfin que la lumière parcourt en 1" près de 80,000 lieues ou 79,572 lieues de 2000 toises, et qu’elle met 8' i3" à venir du soleil à la terre.

Il est facile d’après cela de calculer le temps que met

OPTIQUE. 2 1 5

la lumière pour aller du soleil aux diverses planètes. Voici le tableau des résultats :

Planètes. Distance moyenne des Temps que met la

planètes au soleil lumière pour

en lieues de 2000 toises.' aller du soleil aux planètes.

Mercure. .

. . . oi»

\ énus. . .

Mars. . . .

Ycsta. . .

Junon. . .

Cérès. . .

. . io8,555,5oo .

Pallas. . .

Jupiter.. .

Saturne. .

Uranus. .

Le temps que la lumière emploie pour venir, par exemple, d’Uranus à la terre est tantôt moindre, tantôt*plus grand que 41' ÿ' suivant les positions relatives de ces deux planètes ; mais on petit dire, sans trop s’écarter de la vérité, que l’astronome qui regarde le globe d’Uranus ne le voit pas oii il est , mais où il était 4U auparavant, et que si cette planète était anéantie à un instant donné, on la verrait encore pendant 4h après qu’elle aurait cesséd’être.

Nous ne savons pas à quelle distance de la terre sont dispersées les étoiles, mais nous savons avec certitude qu’il n’y a pas un de ces astres qui ne soit au moins à 200,000 fois la distance du soleil à la terre, et dont la lumière, paé conséquent, ne mette pour arriver à nous au moins 200,000 fois 8' 1 3", c’est-à-dire , n4i jours ou 3 ans et 45 jours, et, sans doute , il n’y a pas d’exagération à supposer que nous voyons des étoiles qui sont quelques centaines de millions de fois plus éloignées et dont la lumière met par conséquent quelques millions de siècles à venir jusqu’à nous. Tout ce qui existe dans le ciel , au-delà de notre système, pourrait être brisé, confondu, anéanti, et nous,

liabitans paisibles de la terre, nous passerions encore de nombreuses années à contempler comme aujourd’hui ce grand spectacle d’ordre et de magnificence qui ne serait plus alors qu’une illusion trompeuse , une image sans réalité.

La matière pondérable parait par sa nature n’être pas susceptible d’un mouvement aussi rapide que le mouvement de la lumière. Les plus grandes vitesses que nous puissions observer à la surface de la terre , sont celles qui résultent de l’explosion des poudres fulminantes, ou des actions mécaniques les plus violentes. Or, un boulet qui sort du canon parcourt tout au plus deux ou trois mille pieds par seconde, c’est-à-dire, qu’en conservant toute sa vitesse il ferait en un an beaucoup moins de chemin que la lumière en i". Si nous passons du mouvement de petites masses pondérables à celui des grandes niasses qui composent les corps célestes, nous reconnaîtrons facilement que de tous les astres de notre système > c’est Mercure qui a le mouvement de translation le plus rapide, et cependant son centre ne parcourt que 12 lieues et 3/io en 1". Le centre de Vénus fait q,ieues,x5, et celui de la terre y'*eues,y4- Pour les vitesses qui résultent des mouvemens de rotation autour de l’axe , ce sont les points de l’équateur de Jupiter qui reçoivent la plus grande, et ils ne parcourent en 1" que 3lieues,i. Ainsi , sur la terre et sur les autres planètes , par l’action des forces artificielles les plus promptes et par celle des forces naturelles les plus puissantes, la matière pondérable 11e peut recevoir qu’une vitesse qui est toujours cinq ou six mille fois moindre que la vitesse de la lumière. Ce résultat nous annonce d’une manière assez frappante que, si la lumière est un mouvement, elle est sans doute le mouvement d’une substance essentiellement différente de la matière pondérable.

5 16. Pour entrer maintenant dans l’étude de l’optique, c’est-à-dire , dans l’étude des modifications diverses que

OPTIQUE. 217

les corps peuvent imprimera la lumière, nous distinguerons les propriétés qui sont relatives seulement à la direction des faisceaux lumineux, et celles qui sont essentielles aux rayons eux-mêmes et indépendantes de leur direction. INous étudierons la première partie sous le titre général de lumière non polarisée , et la deuxième sous le titre de lumière polarisée.