UR

En supposant que ces sept arcs représentent les sèpi couleurs simples, savoir, ko le rouge, oj l’orangé, etc. ,leurs centres de gravité o, j, v , Z>, i , u, ainsi que le centre de gravité c de la circonférence entière, sont les forces qu’il faut composer entre clics pour avoir la nuance qui résulte de plusieurs couleurs simples données.

D’abord , si l’on veut savoir la couleur que donne le mélange de toutes les nuances , il faut composer ensemble les sept centres de gravité des sept arcs, comme on compose des forces parallèles -, leur résultante passant évi-

demment par le ccnîrc, c’est une preuve que la nuance du mélange est le Liane parfait.

Pour composer, par exemple, le rouge avec une certaine proportion de blanc, il faudra attribuer au centre de gravité c une certaine valeur dépendante de la proportion de blanc que l’on veut mélanger ; cette valeur sera égale à la somme des valeurs des centres de gravité, /•, o, ;, etc., si la proportion de blanc est celle qui résulte du mélange de toutes les nuances; elle en sera la moitié, si l’on ne prend qu’une proportion de blanc moitié, etc. ; ensuite, on composera ce centre de gravité avec r , la résultante tombant évidemment sur la ligne rc; c’est une preuve, que la teinte du mélange sera rougeâtre et d’autant plus lavée de blanc, que la résultante tombera plus près du centre c. On agirait de même pour composer avec du blanc l’une quelconque des nuances simples.

En suivant la même règle, il est facile de voir,

i° Que deux couleurs simples consécutives donnent toujours par leur mélange une nuance intermédiaire. Le rouge et l’orangé donnent un rouge plus voisin de l’orangé, ou un orangé plus voisin du rouge, etc.

Newton cependant recommande de ne pas appliquer celte règle au rouge et au violet, qui ne se suivent pas dans le spectre.

20 Que deux couleurs distantes d’un rang donneront, par leur mélange, la couleur qui les sépare. Ainsi , on a le tableau suivant :

Le rouge et le jaune donnent de l’orangé.

L’orangé et le vert . du jaune.

Le jaune et le bleu . du vert.

Le vert et l’indigo . du bleu.

Le bleuet le violet . de l’indigo.

Mais l’indigo et le rouge donnent une espèce de pour-* pre qui diffère sensiblement du violet.

OPTIQUE. — CHAP. III. OliCOMPOSITION. 297

3° Que deux couleurs distantes de deux rangs donnent aussi l’une des nuances qui les séparent, mais que celte nuance est comme si elle était lavée d’une assez grande quantité de blanc.

On peut appliquer aisément le calcul à cette construction empirique, et trouver la nuance qui résulte du mélange d’un nombre quelconque de couleurs simples prises dans des proportions quelconques.

542. Joule lumière composée éprouve en se réfractant une décomposition et une recomposition .

Suivons maintenant la marche d’un pinceau de lumière blanche qui traverse obliquement une lame à faces parallèles. Soit a a', Fig. 22 5 , la face supérieure de cette lame, b b' sa face inférieure, et ni la direction du pinceau incident qui sera supposé venir de l’infini. Le rayon li sera décomposé par la réfraction en une infinité de rayons diversement colorés, depuis le rouge extrême qui prendra la direction m, jusqu’au violet extrême qui prendra la direction m; et la loi de Descartes (025) s’appliquant aux premiers comme aux derniers, chacun d’eux produit un rayon émergent parallèle à li, ce qui donne en somme un petit pinceau parallèle dont les rayons depuis re à tje présentent toutes les nuances du spectre. Ce résultat semble d’abord contraire à l’expérience, car on sait que la lumière blanche n’est pas décomposée en traversant les lames parallèles, quelle que soit leur nature. Mais il subit déconsidérer l’ensemble des rayons voisins du rayon li, pour se rendre compte de cette contradiction apparente. En effet, l V, par exemple, donne comme l i dans l'intérieur de la lame un pinceau dilaté qui présente toutes les nuances du spectre, et à l’extérieur, un pinceau parallèle r/e', tj'e', en tout pareil à re, tje. De plus, chacun des rayons du second est parallèle à son homologue dans le premier -, il en serait de même de tous les rayons compris entre L 1 et uV, et ccst là précisément ce qui explique la blancheur

du faisceau émergent. Car il y a près de li un rayon incident , qui donne un rayon orangé suivant R e ; un peu plus loin , il y en a un autre qui donne un rayon jaune suivant la môme ligne, un autre qui en donne un vert, un autre un bleu, etc.: d’où il résulte enfin que tous les rayons émergens sont des rayons blancs, excepté toutefois ceux qui se trouvent aux bords du pinceau en re et xj'e'; mais ceux-ci sont en général modifiés par la diffraction, et il n’est pas possible d’y reconnaître les nuances que la simple décomposition leur donne.

O11 voit en même temps que la décomposition subsiste dans l’intérieur même de la lame, et l’œil qui serait placé quelque part dans son épaisseur, recevant les rayons rouges dans une direction, et les violets dans un autre, verrait en des points différens, le rouge, le violet et les nuances intermédiaires, c’est-à-dire, quil distinguerait un spectre au lieu d’une image blanclie. Cependant , les Corps éclairés par ces divers rayons seraient comme s’ils étaient éclairés par des rayons blancs, parce que les rayons qui concourrent eh un point d’un corps Opaque, en suivant des directions peu différentes, produisent le même effet que s’ils arrivaient en ce point dans la même direction.

L’analyse précédente nous fait voir que c’est aux surfaces des corps réfringens que s’accomplissent à la fois les réfractions , les décompositions et les recompositions de la lumière. Nous pourrions citer un grand nombre d’exemples de ces phénomènes, mais nous nous bornerons à indiquer encore deux expériences qui montrent d’une manière assez curieuse le jeu de ces décompositions et recompositions successives.

i° Lorsqu’on fait tomber un petit pinceau de lumière solaire sur un prisme équilatéral abc, Fig. 220, dans une direction convenable l 1 , et au tiers à peu près de son côté, on observe six images autour du prisme ; chaque face en

donne deux, l’une blanche, et l’autre colorée formant un spectre complet. En suivant sur la figure la marche de la lumière, on pourra facilement se rendre compte de ce phénomène : on verra qu’à la deuxième incidence i2, le rayon violet u tombant plus obliquement que le rayon rouge r, doit sortir aussi plus obliquement ; c’est pourquoi , ces rayons et les rayons intermédiaires formeront un premier spectre sJ ; à la troisième incidence 13, qui résulte de la réflexion eu i2 , le rayon violet u tombe moins obliquement que le rayon rouge r -, ils sont l’un et l’autre comme s’ils venaient d’un point i', après être entrés par une face b c' parallèle à A c -, ainsi, ils doivent sortir parallèlement et donner une première image blanche 5 à la quatrième incidence 14, ils donnent un deuxième spectre s2; à la cinquième incidence 13, une deuxième image blanche B2, etc., etc.

20 On forme une image du soleil au foyer d’une lentille au moyen d’un large faisceau de lumière directe, Fig. 22 1 , ensuite on présente un carton blanc successivement au foyer, puis à une moindre, puis à une plus grande distance' de la lentille. Au foyer en c, l’image est complètement blanche , plus près de la lentille en c', elle est blanche aü centre et entourée vers ses bords d’une auréole rouge et jaune; plus loin en c", elle est encore blanche au milieu , mais vers ses bords elle est entourée d’une auréole bleue et violette.

Ce premier résultat est facile à expliquer ; chaque rayon incident est décomposé par la lentille comme il le serait par un prisme; il en résulte par conséquent un nombre infini de spectres dont la superposition est tantôt complète, tantôt imparfaite. Le rouge, comme moins réfrangible, va faire son foyer plus loin en u, tandis que le violet fait son foyer en u ; ainsi, quand le tableau est en c', on a une image blanche h h' avec une auréole g h , g'h' dont le rouge est en dehors. Quand il est en c", on a une

3oo

image b] an clie njs1 avec une auréole violette vu, v'k'; enfin, quand il est en c, on a une image b b' complètement blanclic, parce que les rayons violets qui se sont croisés en u viennent tomber au même point que les rayons rouges qui vont se croiser en r. Mais, le célèbreprofesseur Charles avait coutume, dans scs leçons, de rendre l’expérience plus piquante par l’artifice suivant : on découpe dans une carte, Fig-. 222, un petit anneau dans l’intérieur duquel il reste un cercle plein, d’un diamètre un peu plus grand que b b', Fig'. 221. Cette carte, placée en b b', arrête toute la lumière, et le tableau plus ou moins éloigné ne reçoit aucune image, ensuite on meut graduellement la carte soit pour l’approcher, soit pour l’éloigner de la len tille, et en la tenant toujours de manière que le centre de l’anneau découpé coïncide avec l’axe du faisceau 5 alors, clans le premier cas, on voit paraître sur le tableau une large auréole de lumière rouge très-vive, puis une autre auréole jaunâtre, et enfin , une auréole blanche; et, dans le second cas, les auréolesqui se succèdent sont violettes, bleues ou blanches, et toujours très-éclatantes.

54d. Les couleurs naturelles des corps sont en général des couleurs composées.

Le prisme qui vient de nous servir à décomposer la lumière solaire, peut être employé avec le même succès pour analyser les diverses couleurs naturelles des corps. Les phénomènes qui se présentent alors sont très-variés , mais il nous suffira d’indiquer les conditions sous lesquelles ils se produisent, et le principe qui sert à les expliquer.

i° Au milieu d’une feuille de papier noir, on pose à la suite l une de l’autre deux petites bandes de papier r et u, l’une rouge et l’autre violette, de 1 ou 2 centimètres de longeur et de 1 millimètre de diamètre, Fig. 21G; puis on les regarde avec un prisme à quelques pieds de distance en tenant les arêtes du prisme parallèles à la longueur des bandes, On aperçoit alors une image déviée de chaque

OPTIQUE. — CHAP. III. DÉCOMPOSITIOxV. Soi

bande, mais l'image violette u est bien plus relevée vers le sommet du prisme que n’est l’image rouge r. Ainsi , le violet est plus réfrangible que le rouge, et c’est par l’inégale réfrangibilité que l’on voit au travers du prisme les deux bandes séparées, tandis qu’on les voit unies et sur la même ligne lorsqu’on les regarde directement.

2° Si au lieu de peindre l’une des bandes en rouge et l’autre en violet, on mélange d’abord les deux couleurs ensemble, pour peindre une seule bande v avec la couleur composée, qui est une espèce de pourpre; alors, au travers du prisme, cette bande p donne à elle seule deux images distinctes et séparées r et u , l’une rouge et l’autre violette. Ainsi, la puissance réfringente du prisme sépare les deux couleurs élémentaires qui composent le pourpre , et dévie chacune de ces couleurs suivant les lois qui lui sont propres , exactement comme si elles provenaient d’un corps lumineux par lui-même.

3° Les corps qui sont naturellement blancs, comme la neige, les fleurs, le papier , etc. , ne pouvant tirer leur blancheur que de la lumière qui les éclaire , on peut juger d’avance que leur couleur doit reproduire toutes les nuances du spectre -, comme le pourpre de l’expérience précédente a reproduit les nuances élémentaires de rouge et de violet qui entraient dans sa composition.

En effet, une petite bande & de papier blanc (Fig. a iG) éclairée par la lumière des nuées et regardée avec le prisme, ne donne plus aucune trace de couleur blanche dans son image u r ; mais si elle est assez étroite, elle donne,, d’une manière parfaitement distincte, le rouge, l’orangé, le jaune , le vert, le bleu, l’indigo et le violet, dans le même ordre et avec les mêmes proportions que la lumière solaire. Si cette même bande b était éclairée avec la flamme d’une bougie, elle reproduirait les teintes de la flamme ; le jaune s’y trouverait en plus grande proportion.

4° Une large bande de papier blanc, b ( Fig, 21 6) pré-

3o2 livre huitième.

sente d'autres apparences : l’image de la lumière rouge qu’elle envoie se trouvant déviée en rr1, celle de la lumière violette en uu' , et les couleurs intermédiaires dans des positions intermédiaires, il arrive que dans l’intervalle ur' toutes les couleurs simples se trouvent superposées et reproduisent du blanc ; mais en même temps la recomposition est incomplète vers les bords, et l’on aperçoit entre u' et r' des bandes violettes, indigos, bleues, et entre r et u des bandes rouges, orangées , jaunes. Le vert ne paraît jamais, ni dans les bandes supérieures, ni dans les bandes inférieures , parce que, dans les premières, les couleurs qui manquent pour former du blanc sont successivement :1e rouge, le rouge et l’orangé,- le rouge, l’orangé et le jaune, etc. -, qui ont pour couleurs complémentaires le bleu et les nuances qui s’approchent du violet. Tandis que, dans les bandes inférieures, les couleurs qui manquent sont successivement : le violet; le violet et l’indigo, etc., qui ont pour couleurs complémentaires le jaune et les nuances qui s’approchent de l’orangé et du rouge.

5° Une large bande noire N ( Fig. 216) sur un fond blanc, présente, au travers du prisme, des phénomènes qui sont précisément l’inverse des précédens; le milieu ur de l’image uj est noir, et, «à partir de ce milieu , les bandes colorées sont successivement rouges , orangées , jaunes, vers le haut; et violettes, indigos bleues, vers le bas. Pour se rendre compte de cette inversion, il suffit de remarquer que les couleurs résultent de l’espace blanc qui limite la bande noire w; celles d’en haut proviennent du fond blanc qui est immédiatement au-dessus de w, et celles d’en bas proviennent du fond blanc qui est immédiatement au-dessous.

6° Une bande noire u très-étroite (Fig. 216) ne donne plus de noir au milieu ; son image se compose simplement de bandes rouges et violettes , au dehors desquelles sc

OPTIQUE. — CIIAP. III. DECOMPOSITION. 3ü3 trouve, d’un côté, l’orangé et le jaune, et de l’autre, l’indigo et le bleu. C’est comme si le milieu noir de l’expérience précédente diminuait de plus en plus au point de disparaître.

y0 Les résultats que nous venons d’obtenir avec des bandes rouges, violettes, pourpres, blanches et noires, indiquent d’une manière suffisante ceux que l’on obtiendrait en regardant avec un prisme des taches d’une forme cl d’une couleur quelconque, sur un fond qui aurait aussi une couleur donnée ; et l’on conçoit combien il est facile d’analyser, parce moyen, les couleurs naturelles de tous les corps. On peut ainsi passer en revue toutes les couleurs des substances minérales, végétales et animales, et constater que , parmi toutes ces substances , il n’en est pas une qui donne de la lumière simple. Par exemple , les pétales des lleurs dont les couleurs sont les plus éclatantes et les mieux tranchées , donnent toujours des nuances diverses lorsqu’on les dispose sur un fond même très-noir pour les regarder avec un prisme.

La lumière que nous pouvons produire artificiellement, soit par la combustion, soit, en général, par les forces chimiques , soit par les actions physiques ou mécaniques, peut être analysée par le même moyeu , et toutes les expériences qui ont été faites sur ce sujet, conduisent jusqu’à présent aux deux conséquences suivantes :

x° La lumière artificielle, quelle que soit son origine, ne contient aucune nuance simple qui ne sc retrouve dans la lumière solaire.

2° Il n’existe aucune lumière artificielle qui reproduise les nuances simples de la lumière solaire avec leurs intensités et leurs proportions relatives. La nuance qui domine dans une lumière artificielle est aussi la nuance qui domine dans le spectre que l’on obtient en la regardant avec un prisme. Ainsi, les flammes rouges, jaunes, vertes ou bleues , donnent des spectres où la couleur dominante est

le rouge, le jaune, le vert ou le bleu. Quelques observateurs avaient pensé que le jaune de la flamme du soufre en combustion est un jaune simple, et qu’il en est de même du jaune que l’on obtient en brûlant avec une mèclie en éponge de l’alcool très-étendu ( Biie\vster , Edinburg Transact. , vol. g). Mais les'expériences plus précises deFrauenliofer, dont nous parlerons dans le chapitre suivant, font découvrir encore plusieurs nuances simples dans ces couleurs artificielles 5 et en même temps elles donnent le moyen cl’élablir des caractères distinctifs indépendans de la couleur, soit entre les diverses lumières que nous pouvons produire, soit entre la lumière du soleil et celle des étoiles.

OPTIQUE. — CIÏAP. IV. ACHROMATISME. 3û5

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