CHAPITRE VI

Dm loUrfért n«#t «4 d# U DiihMiiMi.

418. UypùêkiêBê mr h mêé$ tPêmiêtâmêê ^0 le Im* Mtère. — HmM avons pu expestf lat lois géairatat é$ la réflaeifâa, de la réfraetion §t d« la déceapoiitlM de la iumilra , an noui appuyant taulavant tur l'espé* rianae« tant qu'il fti betoin, pouptot fairaoonpfandpa, da recourir à aucune eontidéradan Ikéoriqm avr la nalura de la lumière ou tur ton mode d*exltlenefl. Gella méthode purement expérimentale ne peut plut t*appli< quer aTec la même timplicité aux phéoomènet de dif» fraction, qui mettent en évidence det propriéiéa toutet nouvellet et li intimement liéet à la (liéorle qu*il teralt impotsible de les prétenler d*uae atanlère claire et précité , tant avoir une idée générale du mode de mouvament qui constitue la lumière. Nous commesceront donc par rappeler en peu de mott let deux tystèmet auxquelt, dans tout let tempt, let physiciens te tout arrêtés, tavoir : le êystème de Cémiêtiom etiè ^êtèfm thê frikmiiom oudâêûndulmiiônê.

Le trttème de Témittion tuppete que la lumière ta propage par un mouvement de imnêmiêeiên ou dt irmn$i0iûm, c*est-è-dire que let moléculet lumineuses reçoivent des corps lumineux une impulsion qui les lance de toutes parts, qpmme de petite prcjectilet ani* met d'une prodigieute vitetH. Ainti, quand nout regardent le soleil, les molécules qui nous frappent seraient sorties de la substance propre de cet astre 8' if auparovant, et s'éloignant sans cesse d*un mouvement continq elles auraient, dans cet intervalle , franchi les 4» millions de lieues qui nous en séparent Ces moléculet auraient une existence matérielle indépendante du mouvement qui let anime; malt leur mette, inSniment petite» ne terait point toumise à Taction de la gravité , elle constituerait une matière différente de la nuilière pesante. La diversité des couleurs résulterait delà diversité des vitesses; la réflection serait analogue è celle des corps élastiques ; la réfraction supposerait : l*" que les milieux diaphanes laissent entre leu>s molécules pondérables ée$ espaces assex grands pour que les molécules lumineuses pussent let traverser librement} 9** que les molécules pondérables exercent une puissance attractive qui , en se combinant avec les vitesses acquises, produit les déviations que Ton observe.

Le système des vibrations ou des ondulations suppose au contraire que la lumière te propage par un mouvement de vibratlont qui te communique de proche en proche avec une grande vitette dans une substance Impondérable que Ton nomme éiher. Ainsi, dans cette hypothète , la lumière ett analogue au ton, du moint dant ce tent que le ton ett un mouvement de vibration dantTair ou en général dant la matière pondérable,

tendit que la lumlèra ett un mouveamnt de vikition dant la tubstanac étbérée. Partout eè le sta 11 propage , Il y a de la matière; partout oè U les^iR H propage, il y a de réthar. Donc l^her reaipUtf» paoa, car a n^ a pat un point de Tetpaee qii misk aocettible à la lumière t 11 ta troave antre le s(M st h tarr«« entra tous let corpt de notre tyttème plaaétaifi, et dant Tespace Indéfini qui nous sépare des étoQit In pl«s éloignéN, car, il n'y a pas un point de estte In. mense étendue qui ne soit à chaque instant traversé pir dMnnombrables rayons de lumière ; et ce n'est paiieolaatent dans le vide des cleux que l'étber est répiaA^ malt il pénètre dant tout lescorpt,ilreaipUitaaiiii intervalles qqa laist^nt entra eux let atomes peadérf blet, §i l'éthar n'exisUit pas dans toute i'étsaéai k l'atmosphère, la lumière des astres u'arrivaraii^ Jsi* qu'è nous; s'il n'existait pas dans l'eau, le vem,leéltmant, et tous les oorps diaphanes, ces corps et m lai» seraient par traverser par let ondes lumineutesisals, t'Il n*exittait pat dans les intervalles qui sé^reathi atomes de notre enveloppe matérielle, laluKiènsi pourrait pas noua aflFacler, les ondulations ne pansniiBt pas dent let humeuH de Tmil et Jusqu'aux âhrusvvautee de la rétine, dernier terme vltible oh naheisison puisse les suivre. Les corps opaques eax-Béne< sont remplis d*éther , car ils deviennent traosparesti lorsqu'ils ont une ténuité sullbante.

Ainsi, le système des ondulations nous conduit à admettre l'existence d'une matière, ou plutôt d'une «distenoe, au sein de laquelle se trouvent dispersés, suiiast des lois éternelles , les divers fragments de nslihe pondérable qui constituent les planètes et les sidti.

Cependant, si l'élher est partout, il n'est pas psrtsst identique à lui-même, il est probable que daaslevtfi des espaces célettes, comme dana le vide artilciei prsdult par nos machines, U n*y a nulle diférenee dsaita distribution de cette substance, et par conséquent aalle différenee dans la marche de la lumière. Mais, daai Pistérieur des corps, la lumière se meut diverseorat; le< ondulations changent de vitesse et de longueur, par conséquent i'éther prend des élasticités différealei. Nous verrons même , par les expériences de polarintlon , que, dans la plupart des corps cristalfisés, i0b élasticité n'est pas la même dans tous les sens.

Si, dans toute son immense étendue, Télber était a repos parfait, le monde entier serait dans les téaèèrci: mais, qu'il soit ébranlé dans quelques poinU, è llaitaBl la lumière Jaillit et se propage indéfiniment de tsutei parts ; comme dans une atmosphère parfaiteaieattratquille, la timple vibration d'une corde fait nahreaa son qui se propage au loin suivant des lois détenoieéu. La lumièrOi qui est le mouvement, doit donc seéiatii* guer de la substance éthérée elle-même dans laqaeiiile mouvement s'accomplit , comme le mouvement vibratoire qui constitue le son doit se distinguer de Tsir su en général de la matière pondérable dans laqirilt ht vibrations a*accomplitaent.

CHAP. VI. -^ DES INTEHFÉREMCE8 ET UE LA DIFFRACTION

Si9

En parlant des ondes sonores, nous avons admis que le aiouTeiiieDt des molécules se fail dans le sens du rajOQ fonort, c'est-à-dire qu'elles s'éloignent et se rap* prêchent allernaUvement du centre d'ébranlement î mais, nous deroos considérer ici le mouvement de vibration d*une manière plus générale, e( reconnaître que to ëéplaoentnt àe9 molécules ou des portions del'éther pent tout aussi bien se faire perpendiculairement au rayon que dans le sens même du rayon : ainsi , quand OD allume une bougie dans les ténèbres , la lumière se propage dans un tem|»s infiniment court , suivant la ligne qui va de la bougie à rœll ; mais rien n'empéclie que les mouvements vibratoires que l'acte de la combustion communique à l'éther environnant ne s'accomplisfafit perpendiculairement à cette ligne et dans un plan quelconque. C'est sous ce point de vue tout ù fait général que nous examinerons les phénomènes dans le système des ondulations, sauf à chercher des caractères dislinctifi pour constater, s'il est possible, le sens dans lequel les vibrations s'exécutent en réalité.

41(l, Expérience de Fresnel sur les ftranges proiiuiieê paria rencontre de$ rayons réfléchis, - Deux miroirs métalliques plans sont disposés verticalement à côté Tun de l'autre (à peu près comme les feuillets d'un livre ouvert) de manière qu'ils fassent entre eux un angle très-obtus, ( La figure 730 représente une coupe boHzontale des miroirs et du faisceau de lumière qui tart à l'expérience. ) Au-devant de ces miroirs, une lentille cylindrique d'un court foyer a concentre en f un iajKeau de lumière homogène , qui vient ensuite tomber eo partie sur le miroir m et en partie sur le miroir *•'; les rayons, après s'être réfléchis, loin de Vinlerêeciian des miroirs, el loin de leurs bords, viennent se rencontrer dans l'espace, et là ils forment des Aangei, c'est-à-dire de petites bandes alternativement sombras et brillantes, que l'on peut observer avec une loupe ou avec un micromètre que nous décrirons un peu plus loin. Ces franges présentent les caractères suivants :

1* £lles sont parallèles à la commune intersection des miroirs ;

S* £lles sont symétriques de |)art et d'autre du plan / 0 f, qui passe par cette intersection commune et par le milieu de la ligne pp^ qui joint les images du point/* aur cbacun des miroirs; la frange centrale qui est sur ce plan est toujours une frange brillante ;

8« Les 9XBS de chacune d'elles se trouvent sur des bjperboles dont les foyers sont enpetp' et dont le centre commun est en /;

4« Si l'on couvre l'un des miroirs , ou si l'on arrête avec un écran la lumière qui tombe sur sa surface, iouieê\t% franges disparaissent;

5<» Si le faisceau réflérhi par Kun des miroirs traverse une lame transparente à faces parallèles , soit avant, soit après |a réflectiou, toutes les franges soqt déplacées à droite ou à gauche ; lorsque chacun des faisceaux traverse une lame de même substance , ce n'est plus en raison des épaisseurs absolues , mais en raison de la différence des épaisseurs da ^% lames que le déplacement a Heu.

Cette expérience est l'une des plus importantes de Topllque, parce qu'elle démontre de la manière la plus évidente cette vérité fondamentale , savoir , que , sous certaines conditions, delà lumière ajoutée i de la lumière produit les ténèbres. En effet , il est évident , par txtmple, que la première frange sombre, qui est à côté de la frange brillante centrale, reçoit delà lumière des deux miroirs comme la frange centrale elle-même, et que c'est le concours de ces deux lumières qui produit les ténèbres, puisqu'en couvrant l'un des miroirs, cette bande prend un éclat beaucoup plus vif. C'est Grimaldi qui a le premier constaté celte action mutuelle de deux rayons de lumière ( Physico-mathesis de lumine coloribus et iride, Bologne, 1665. Prop. 93, p. 187 ); plus tard, le docteur Toung l'a démontrée de nouveau par d'autres moyens, et il en a déduit le principe général des interférences, qui exprime à la fois cette action elle-même et les conditions sous lesquelles elle s'exerce. Ce mot interférence , introduit dans la science par le docteur Young, signifie donc en général l'action mutuelle que deux rayons de lumière exercent l'un sur l'autre.

490. Principe des interfêrenoes^-^Ce priooipe gé- Qéral peut être énoncé de la manière suivante :

Deux rayons homogènes, émanés d'une même source, ajoutent leur éclat quand ils se rencontrent sous une petite obliquité, après avoir parcouru des chemins dont

la différence est o,-^ , -^ , —, c'esl-à-dire un nombre pair de demi-valeurs de €f : au contraire , ils se détruisent et produisent l'obscurité , quand ils se rencontrent après avoir parcouru des chemins dont la dif-

férence est-;

Ed hd

y, -j y etc. , c'est-à-dire un nombre

impair de demi - valeurs de d.

La valeur de d est un nombre différent pour les diverses eouleurs, et même pour les diverses nuances du spectre.

Voici le tableau des valeurs de d , déterminées par Fresnel avec le dernier degré d'exactitude, comme nous le verrons dans un instant.