LIVRE VI. — OPTIQUE

longemeai éepr^;tif que par Pautre moitié de la pupille on Terra directement le point d*un tableau horizontal, sur lequel cette image se projette. Ainsi, en tenant avec la main la pointe d*un crayon sur ce point do tableau , on pourra distinguer à la fois limage et la pointe du crayon. Ce raisonnement s*appliquant aux poinfs Toisins du point s, il en résulte que Ton verra sur le tableau une image d'une certaine étendue, et la pointe du crayon en pourra tracer les contours les plus délicats. Tel est le principe sur lequel repose la con« struction de la chambre claire de Wollaston , et c*est seulement pour fixer les idées que nous avons supposé la pupille partagée en deux parties égales par la verticale du sommel a , car il est évident qu'elle peut varier de position dans de certaines limites : la seule condition importante est qu'elle reçoive à la fbis des rayons réfléchis et des rayons directs.

Pour que cet instrument soit commode dans la pratique et ne fatigue pas la vue , il faut employer des verres colorés afin de donner à peu près le même éclat aux deux images , et des lentilles pour donner à leurs rayons le même degré de divergence. On peut faire aussi une chambre claire avec un simple miroir métallique percé d'un trou de 5 ou 4 millimètres ; alors les objets s'aperçoivent directement par le trou, et le crayon est vu par réflexion sur le miroir.

407. Chambre noire. --Lsi chambre noire est destinée à produire sur un tableau l'image réelle d'un champ de vision plus ou moins étendu. Dans sa construction la plus simple , elle consiste en un seul verre convergent / f (flg. 702), placé dans l'ouverture du volet d'une chambre complètement fermée fghv. Si du centre opdque c de la lentUle on décrit un cône dont l'angle a cl soit égal au champ qu'elle peut embrasser, tous les objets compris dans ce cône viendront former des images nettes à des distances plus ou moins grandes dans l'intérieur de la chambre noire. Il semble par conséquent qu'il soit impossible d'avoir à la fois l'image distincte de tout le paysage a i : mais , si le tableau est concave , et s'il est une portion de sphère & ci d'un rayon égal à la distance focale principale de la lentille, il suffira de l'incliner convenablement en c' a'', par exemple , pour avoir une représentation fidèle de tout le champ de vision; seulement, s'il y avait des objets très-voisins , comme un arbre h , il serait impossible , en le regardant du point c, d'avoir en même temps son image et celle du sol sur lequel il se projette.

Dans cet appareil , les images sont renverséei : pour les redresser et les amener à la portée de la vue , on place ordinairement un miroir étamé au-dehors et en avant de la lentille; on obtient même par là un autre avantagevc'estjqu'en [faisant tourner le miroir ou en l'inclinant de diverses manières , on peut amener sur le tableau successivement tous les points de vue qui sont au-devant du volet. On parvient au même résulUt au moyen du prisme ménisque de la figure 703 , dont la base a ^ fait l'office de réflecteur» tandis que les

faces aoeie b font Pottee de lenUUe ceavetsMile.

Pour que les images soient plus vives et plus nelttt , il est bon d'intercepter , avec des tubes et des écrut convenablement ajustés, tous les rayons IndaeufBi ne paKent pas du champ de rinstrument

La figure 701 représente une chambre noire portatiie. Il sera facile, d'après ce que nous venons de dire, d'à saisir la disposition.

408. Microscope êolaire. — Cet iottrtment, doBtki effets peuvent être comptés parmi les plus corieia et les plus instructif^ de l'optique, se compose d'un sysite de verres pour éclairer l'objet et d'un système de leatilles d'un court foyer pour en donner une image réelk. La figure 704 représente , sur une échelle du quart de grandeur , le microscope solaire de Chevalier , qiisille plus partit.

Le miroir m réfléchit la lumière solaire, et dirige dans le tube t , parallèlement à son axe , un iiisceaoqii en doit remplir toute l'étendue ; la lentille éclairsate ir imprime à la lumière de ce faisceau un premier degré de convergence ; le fècus f qui la reçoit ensuite la bit converger davantage , et de telle sorte qu'elle aille dire son fbyer à très-peu près sur robjet qui est en eipéneace. Pour remplir cette condition, U est nécessaire qae li focus soit mobile, et on le Mi mouvoir en eiet a moyen d'une crémaillère qui règne le long de m aeature et d'un pignon dont le bouton b est au-dehort di tube.

L'ajustement de l'objet est un point importait : Isfiqu'on veut observer par exemple les corps très-petits contenus dans les liquides , comme les globules du smg ou les animalcules de différentes espèces , ou les noiécules cristallines que déposent les dissolutions en s'enporant, il suffit d'éUler une goutte du liquide sur as lame de verre à faces parallèles , et de porter cette laae sous la lumière du focus en tournant le liquide de iob côté. Dans plusieurs autres circonsUnces, l'objet dit être simplement placé entre deux lamea de verre, et il y a des cas enfin où il faut l'enfermer dans une boite i faces de verre remplie de liquide : c'eat ce qui anire quand on veut observer la circulation du sang dam la queue des têtards ou dans les extrémités de ^eéqm poissons , et aussi quand on veut observer la circulation des globules du chara. Tous ces objeU, dispoiéi comme nous venons de le dire , peuvent être ijustés ai microscope d'une manière commode au moyen da aiicanisme qui est représenté figure 704 : petp' sootdei lames carrées de cuivre , unis aux quatre coins par de petKes tiges de même métal; sur chaque tige eetas ressort en spire qui pousse la troisième plaque f ooaM la plaque p^ ; c'est entre qeip^ que se gUssent les laaMi ou les assemblages de lames qui portent l'oliiiet. Ce système de plaques doit encore tourner autour du tabef, pour qu'il soit possible de donner à l'objet toutes lei positions sans le déranger et même sans perdre devae son image.

L*objet ainsi ^nsté et convenablement éclairé par le

CHAP. V. — VISION ET INSTRUMENTS

I , n est radie d*eii obtenir nmage amplifiée : pour eela , on ftiK momroir la lentille achromalique /, qui est térUaMement la lentille objecUve; cette lentille se déplace au moyen d'une crémaillère adaptée à sa monture et d*ito pignon dont le boulon est en ^; on rapproche et on réioigne de Tobjet jusqu'à ce qu'on obtienne enfin une image nette et brillante sur un grand tableau de toile blanche ou de papier placé à la distance de 10, 15 , ou 10 pieds. Puisque l'image est réelle, il en résulte que robjet se trouve au-delà du fbyer de la lentille /, et il sera facile, d'après nos formules sur les lentilles, de déterminer a?ec précision la position de l'objet ^ lorsqa*oo connaîtra la distance focale principale de la lentille et la distance du tableau ; il sera facile aussi d'en déduire le grossissement : mais , si l'on veut observer le grossissement d'une manière directe , il faudra prendre pour objet iin micromètre en verre portant des divisions de grandeur connues , et mesurer l'étendue que ces di- Titions occupent sur le tableau.

La lanterne magique repose sur les mêmes principes : seulement les objets grotesques que l'on y fait voir d*ordinaire sont peints sur verre et coloriés ; ils ont de grandes dimensions et sont éclairés par la lumière d'une lampe qui permet seulement de les grossir quinze ou TlDgt féis,

409. Mégaecope. — Cet instrument estdestiné à donner des copies réduites ou amplifiées , d'une gravure , d'un tableau ou d'un bas-relief , qui n'a pas une trop grande étendue. H a été imaginé par Charles vers 1780, et depuis cette époque on en a fait plusieurs applications Intéressantes pour les arts. Le mégascope ne dlfi'ère du microscope solaire que par la nature des objets dont il donne les images, et par la manière dont ces objets sont éclairés. Ainsi , en dernier résultat , il se réduit à une seule lentille achromatique / {fig. 705), au-devant de laquelle on place l'objet b dont on veut avoir l'image réelle sur le tableau , ou dont on veut prendre la copie.

Mais , voici les principales conditions qu'il faut remplir pour avoir en même temps des images parfaitement nettes et pour varier les grossissements.

1* La lentille / doit avoir 8 à 10 centimètres de diamètre afin d'embrasser un champ assez étendu et de donner assez de clarté à Timage i elle doit être montée dans un tube un peu long qui arrête la lumière des nuées et les reflets latéraux; on peut encore, pour mieux assurer cet effet , mettre dans le tube un diaphragme coorenable ; enfin , au lieu d'une seule lentille, on peut en mettre plusieurs à une petite distance l'une de Vautre, pour donner plus de convergence aux faisceaux incidents.

3* An-devant de l'ouverture, à laquelle on adapte avec soin la monture de la lentille , se trouvent fixées au noéme niveau deux barres de fèr horizontales qui supportent une espèce de char c qui roule sur des galets , et dont la planche verticale v est destinée à recevoir les objets ; une double corde, dont les extrémités reviennent dans la chambre noire, est attachée au char, et sert à

le faire avancer ou reculer , pour approcher ou éloigner l'objet b ; enfin deux ou plusieurs miroirs plans de verre étamé sont disposé au-devant du volet pour réfléchir sur l'objet l'image du soleil , et projeter les ombres dans un sens ou dans l'autre : lorsqu'on expérimente sur des bas-reliefs , les miroirs peuvent être fixés au char pour se mouvoir avec lui.

S*" Le tableau sur lequel on reçoit les images peut être en papier ou en mousseline comme pour le microscope solaire ; alors on observe par devant ; cependant, les jeux de lumière que donnent les reliefi se font beaucoup mieux sentir lorsqu'on reçoit les images sur une grande glace convenablement doucie ou dépolie ; alors on observe par derrière, et dans ce dernier cas les images peuvent être calquées avec beaucoup de facilité.

410. Mieroêcope compoêé. Principe de la con* etruciion du microscope composé. — Le microscope composé est destiné , comme le microscope simple , à faire voir la forme, la structure et tous les déUils des objets très-petits. On l'appelle microscope dioptrique, catoptrique ou catadioptrique , suivant que les amplifications y sont produites par la réfraction, par la réfiection, ou par la réflection et la réfraction réunies.

Nous nous occuperons plus particulièrement ici do microscope dioptrique , parce qu'il est à la fois le plus utile et le plus répandu.

Les dispositions très-diverses que l'on a successivement données à cet instrument reposent en dernier ré* sultat sur les deux principes suivants :

1* Les objets que l'on veut soumettre à l'expérience se placent au-devant d'une lentille convergente 6 , et un peu au delà de la distance focale principale (flg 700). Cette lentille , simple ou composée , achromatique ou non achromatique , se nomme la lentille objective ou l'o6/ec/f/du microscope.

3« Les images réelles et amplifiées , que donnent les objets, à une distance plus ou moins grande derrière l'objectif, sont regardées avec une simple lentille con« vergente c qui fait l'office d'une loupe. Cette seconde lentille , qui peut aussi être simple ou composée, achromatique , ou non achromatique , se nomme la lentille oculaire ou Voculaire du microscope.

Ainsi , tout microscope dioptrique est essentiellement composé d'un objectif et d'un oculaire , et le grossissement définitif est le produit des grossissements qui résultent de chacun de ces verres ou de chacun de ces systèmes de verres. Si l'objectif groMit, par exemple, 5 fois en diamètre, et l'oculaire dix fois, le grossissement sera 50 en diamètre , et par conséquent 3,500 fois en surface , il serait 1,000 fois en diamètre, et 1,000,000 de fois e^ surface ; si ift amplifications de l'objectif et de l'oculaire étaient respectivement 100 et 10, ou 50 et SO, ou 40 et 35, etc.

En ne considérant que ces principes fondamentaux du microscope , il serait facile d'en calculer en même temps les dimensions et les effets. Supposons, par exemple, que l'objetif ait 5 millimètres de distance fo-

UVRE VL'i-.OPTiQUEL

€•16 prioeipâlf « et roralair* M i rol4«i «Unt plaeé à 1|10 de oniiliBièlre m del* de U diMenee fuie principale , ion Ifliase réelle ee formerait à 965 nilUaièirea, et raniplifioaiion de Poculaire serait 40 1 pour un objet de 1|10 de millimétré de diamètre f rimage anralt donc 4 millimèlree d*élendue. EneuKe, pour l-esarder celte image avec Toculaire, il faudrait placer celui-ei à 18»B, 6d au-devant de Timage (en auppoaant une vue moyenne de 10 pouces ou 970 aiillimèlres)| et Ton aurait encore un grossissement de 14,5 ; ee qui donnerait uu grossissement définitif de 40 X 14,5 , sc5S0 1 dans cède liypoibèse, l'instrument devrait avoir une longueur de 955 + 18,63 3= 373"»,C8.

Avec le même objectif et le même oculaire on pourrait obtenir d'autres amplifications « moindres ou plus grandes , suivant que Ton placerait Tobjet à des dis-' tances plus grandes ou moindres au-devant de Tol^ectifj mais en même temps il faudrait pouvoir raccourcir ou allonger rin«lrument, c*esl-à-dire diminuer ou augmenter la dislance des deui verres , car le lieu de Timagc réelle se rapprecberait ou s'éloignerait de robjectif.

L'instrument dont nous venons d'indiquer la ibéorie est le microscope dit»ptrique dans toute sa simplicité, ou plutôt dans toute son imperfection, et tel qu'il sortit des mains des premiers inventeurs, vers 1630) mais, depuis cette époque , on y a fait de nombreux changemenls. M. Amiei, de Modéoe , est parvenu , par d'beureuses recbercbes , A lui donner enfin , il y a quelques années , un degré de perfection qui laissait peu à désirer j et M. Cb. Cbevalier , profitant de ces recbercbes , en a varié avec succès la disposition pour l*approprier à tous les genres d'observation. Nous décrirons donc de préférence le microscope de M. Cb. Cbevalier.

41 1. Le mioroêcopê cow^fOêi est représenté dans la figure 707 au quart de grandeur naturelle. L'ob{jeclif est en b , l'oculaire en c $ le laisoeau de lumière par lequel on voit l'objet s'élève d'abord verticalement , mais , au moyen d'une réflexion totale sur l'bypoténuse du prisme r , ce faiMcau est renvoyé borifontalement vers Toculalre, ce qui permet à l'observateur de prendre une position commode, soit pour varier ou prolonger ces expériences, soit pour dessiner les images qu'il aperçoit»

Voici , maintenant I la disposition des diverses pièces et leur mécanisme.

1* Objectif. L'objectif scfompoee d'une, deux ou trois lentilles achroasaUques ,'dont les dtstancee ft>cales principales sont de fi à 10 milHmèlres \ eUee portent les tt^ 1, 9, 8; on peut employer la lentille n* 1 eeule» ou les lentilles n* 1 et n» 9 avec l'attention de vIskt la première sur le tube , et U seconde sur la premièrei ou les lentilles n* 1 , n« 9 et o« S, Vec l'attention de coneervir encore leur ordre naturel en viaeani le n* fi sur le n* 9. Dans le premier cas , on a le moindre grossiete BMUt, et Pobjet ee trouve le pins loin poeeiMe de l'fbjeetif; dans le aecond cae, le groesliseaaent cet pliie fërt , et FMjet plue prèe ) enfin , dane le tmisiène eee , le groesisaeaMnt est plue fort encore, et l'olMet se

trouve amené à une trèe-petUe distance de Xikim*

9* Ocutoire. Pour cbacune des eoodMnaisoai ds Pibjeotif , on peut adapter à rinstrumenl l'un dss ili eielaires qu'il porte sous les n*« 1 , 9, S, 4, 5 et 6. U« quin premiers sont construits sur le même principe ) «hioii d'eux se compose de deux verres plans convoes, dsst la convexité est tournée du côté de l'image; saut en verres , et au point précis oà vient se faire rinuigiridli de l'objet , se trouve un diapbragme dont roeitrlon est convenablement déterminée) dans cette ouTcrlive on place ordinairement, * angle droit , deux fili tièfins qui servent de micromètre. Les oculaires B*Sd U9 6 sont de simples loupes d'un foyer très-ceurt.

50 Àjuêt&ment et éoiairage de$ objets trtmtpdnniii — Les objets transparente doivent toujours être piicii entre deux lames de verre , et on les mouille éHuu goutte d'eau pure pour qu'ils soient complélemeotMvironnés de ce liquide : Ces lames en général se Baiitiennent d'elles-mêmes à une distance convenable «it altérer l'objet. S'il arrive, dans quelques occasioBt,qiie l'objet doive être simplemeo t placé à sec sur une lam transparente, on peut bien encore l'obsenrer avec le même grossissement, mais son image est toujourtaioiDi claire et moins distincte. Le système des lames le place sur l'ouverture v du porte-objet, et la pièce d, ^ s'élève ou s'abaisse à frottement , sert à les mataleairet à les presser.

Le miroir concave m rassemble la lumière d^ naiei ou celle d'une lampe pour la concentrer sur l'omet. U diaphragme mobile ^sert à modérer l'éclat de la lumière ; on le fait tourner plus ou moins pour amcDer celle des ouvertures qui convient le mieux à Toliijet qui est soumis à l'expérience : en général , les corpt tiitminces et très-transparents exigent une lumière BMisi éclatante. Au-dessous du diaphragme se trouve eecore un verre dépoli , que l'on tourne de manière à receroir le faisceau lorsqu'on veut employer la lumière loUiR ou celle d'une forte lampe.

Enfin , l'objet est amené près du foyer au moyen te pignon dont le bouton est en je» , et la vis micrométrifiM // sert è le mettre exactement au |)oint«

4» 4juit$ment et éclairage des corps opapM* - Les corps opaques doivent être placés sur un trèi-pelH disque de verre noir collé sur une lame transparente, et mis ensuite sur le porte-objet : alors, pour les éclairer, on peut se servir ou d'une lentille ou d'un miroir, os de ces deux moyens réunis.

5* Mciyens de parcourir le champ. — Il y • pwtf cela deux vis micrométriques i^ et ^ : la première lert à pousser en avant ou à retirer en arrière le cbar de porte-objet et tout ce qu'il porte; la seconde sert à le faire marcher latéralement de droite à gauche ce ^ gauche à droite. Au moyen de ces deux moufeaieBli combinés , on peut parcourir toute l'étendue de Tobjet dans un sens ou dans l'autre sans perdre de viieioB

6« Grossissement. L'un des meilleurs aryens dedé-

CHAP. V. ^ VI810N ET INSTRUMENTS

3«tl

tarminer la force ampliâuild du niioroseope est d*eoiployer ane ehanbre claire qui s*adap(e à Toeulaire dont on ftiit usage, afin de voir eo même temps un micronaèlre de Terre rois au-devant des lentilles comme objet, et une règle divisée mise dans la verticale de roculaire à une distance convenable : Timage amplifiée du mieromètre se projette sur la règle , et Ton peut lire aisèment le nombre des divisions qu^elle y occupe. Dans ce microscope, les combinaisons d*objectifs et d'oculaires , qui ne grossissent pas plus de 500 fois en diamètre , donnent des images d'une netteté remarquable. Les combinaisons qui portent le grossissement à 1000, 9QQ0f 5000 ou 400Q fois , donnent des images Un peu eofiftiset.

Quelquefois, oo se contente de mesurer le grossissement ou plutôt la grandeur réelle des objets au moyen des vis micromélriques k ei q dont nous avons parlée ces Tis ont un pas très-petit et déterminé d*avance; eo outre , leurs léles sont divisées, en sorte qu'il suffit de yoir combien de tours ou de fractions de tours il faut tourner pour faire passer un objet d'un côté à l'autre du fil micrométrique de l'oculaire dont la disposition est indiquée plus haut.

Ce microscope peut être placé verticalement. Il suffit pour cela de dévisser le prisme^ de mettre les lentilles dans le prolongement du tube, et de faire tourner celuici auteur du genou a; on peut même « au moyen du second genou a', rendre la pièce zz' verticale, mettre le tube horizontal , et observer sur le porteobjet , qui eti alors vertical. Enfin, le même instrument prend avec la plus grande focillté la disposition convenable pour les observations chimiques: pour cela, on tourne la pièce ^r, qyj tient au tube par un mouvement de baïonnette , et on lui donne la position indiquée dans la figure 708; sur le porte-objet se dispose un petit verre de montre contenant la dissolution soumise à Texpérience) un miroir m' sert à Téclairage.

La figure 709 représente le microscope catadiopirvfssa^ dont la théorie est indiquée dans la figure 710. l.*otijet est en t/ ; un petit miroir plan m! renvoie les rayons sur le grand miroir métallique concave m , d'où ils reviennent former une image réelle qui s'observe avec les oculaires ordinaires.

413. Détermination des indices de réfraction dès liquides et des corps mous translucides au tnoxen du microscope. — Supposons que Ton ait formé avec deux substances différentes, ayant des indices de réfraction n et it', des ménisques plans concaves de même rayon r : on sait que les distances focales principales /et/' de ces ménisques seront :

ce qui donnerait fi' au moyen de n > si Ton connaissait le rapport-^.

Pour former des ménisques de diverses substances qui soient tous plans concaves et de même rayon de courbure « il suffit de placer un fragment de ces diverses substances sur un verre plan à faces parallèles « et ensuite d'exercer une pression avec une lentille convexe, au point que le sommet de la convexité touche presque la surface du plan.

Or , si 4 pour faire cette expérience , on prend la len* tille objective d'un microscope, et qu'on la reporte ensuite à rinslrument pour faire successivement trois observations sur un objet quelconque, la première avec la lentille seule et isolée , la deuxième avec la même lentille et un ménisque d'eau , et la troisième avec la même lentille encore et un ménisque d'une substance quelconque, de cire par exempte, pn pourra facilement en déduire l'indice de réfraction de \à cire. En effet , soit ^, ^' et l/^ , la distance de l'objectif à l'objet dans la première, la deuxième et la troisième observation ; soient e , e' et e" les distances focales principales de la lentille objective seule , de la lentille objective avec le ménisque d'eau, et de la lentille objective avec le ménisque de cire; soit enfin m la dislance à laquelle Hmage se forme derrière Tobjectif , distance qui reste la même dans les trois cas. On a évidemment , pour la première et la seconda observation :

Mais f ' étant la distance focale principale du système, lentille et ménisque d'eau, il est clair que, si Ton mettait un point lumineux à une distance ^, au-devanl du ménisque d'eau seul , le point lumineux formerait son imagé à une distance 9 ; et , puisque nous avons supposé que /était la distance focale principale du ménisque d'eau seul , on aura :

Cette équation, combinée avec les deux précédentes , donne :

La première et la troisième observation , combinées delà même manière , donneront pareillement :

fi^eti l*on déduira le rappoH cherché -C*

415. Télescopes. — La pièce essentielle de tous les télescopes est un grand miroir concave de métal qui est tourné vers l'ol^et et qui en donne une image réelle et

sie