CH. III. — BIÉGOMP, £T RECOHP. PE LA LUM

éme raisonnement fait Toir que les nuances intermédiaits ont des réfrangibilités intermédiaires.

Mais voici des expériences qui conduisent à la même :>nséquence d'une manière plus frappante.

i^ On reçoit le spectre sur un écran a{/tg. âo4)i percé 'une petite ouverture o'; derrière cette ouverture, on fixe fms une position déterminée un second prisme qui fait pouver une seconde réfraction à la lumière^ et Ton lirque sur le tableau t le point où vient tomber Timage. |h en Elisant tourner le premier prisme, on peut faire ^|ier successivement toutes les nuances par Touverture o' pf écran , et Ton reconnaît ainsi que le violet , qui tombe ^Ji' après la seconde réfraction, est plus réfrangible que !»jouge qui tombe en r\

a* L'expérience des prismes croisés conduit au même pnltat; elle est encore plus simple et plus facile. On mar- H^ sur le tableau le Ueu o de Timage solaire qui est formée gr le faisceau direct (y^. ao6) ; ensuite, on place derrière Iprerture du volet un prisme horizontal ^ qui produit sur ||M>leau un spectre ru; enfin, on place un prisme ver^ ip/ derrière le premier, et l'on obtient un spectre ru\ 1^ ce second prisme, la lumière rouge, qui allait tomber ^fy est réfractée en /, et la lumière violette, qui allait ppber en ti , est réfractée en u : Tobliquité du spectre ru! L une preuve que la réfrangibilité va croissant depuis le ^ge jusqu*au violet, puisque toutes les couleurs ayant gpéme incidence à leur entrée dans le second prisme H en sortant des angles d émergence croissant depuis le f/fgd jusqu'au violet.

^ On (ait tomber successivement toutes les nuances du hcire sur une carte imprimée en caractères très -fins, toprès avoir placé au-devant de cette carte une lentille Imt une grande distance focale principale, on va recevoir, |ine distance convenable, sur un carton blanc, limage m lettres au point où elles sont le plus nettement dessinées,*

on renonnaît ainsi qut* , pour la lumîère rouge, le cartftîT doit être très-sensiblement plus loin que pour Toningi^^rt pour ceUe-cî plus loiu que pour le jaune, etc., etc*

Les expériences précédentes ne s'appliquent par s*?u]^ ment aux sept nuances que nous avons remarqué*?* d,Tns le spectre, mais «lies s*appliquent aussi aux divers rajout d*un6 même nuance* Par exemple, le rouge r, qui estto*^ à fait à lextrémité du spectre {J^g* aûS), et que Von ap-j pelle pour celte raison le rouge ea^trème, se trouve ^«-n*?-' blemetit moins réfrangible que le rouge moyen , et '-ï il forte raison moins réfrangible que le rottge Umiie dt h rang/'. Il en est de même de tous les rayons dans toute longueur du spectre, depuis le rouge exireme jusqu violet extrême, Cest cette refrangibilité griiduellemei croissante qui nous a conduit à admettre qu'il y dam lumière blanche une infinité de couleurs difîér^îiles,i d'après ce principe, le spectre peut être analysé de la ii ïiière suivante r

Imaginons , pour un instant, qu il n y ait dans k mière blanche que le rouge extrême et le violet extrêil alors, il est clair qu'au lieu d*uîi spectre, nous aurions lement deux images du soleil, rondesj colorées et sépara Tune rouge en r, et l'autre violette en u {fig> 107) le rouge qui avoisine te rouge extrême , et qui est utt f plus réfrangible que lui| donne aussi une image ronctf se superpose en grande partie sur la première, en sen procliant du violet; le rouge suivant donne encore image pateille, qui se superpose en grande partie sur précédente^ et ainsi de suite jusqu* au violet extrême, Aii dans les expériences ordinaires, le spectre est comm d'une infinité d'images circulaires empiétant les ucei4 les autres, el, rigoureusement parlant, une i^ne étnl quelconque fïè, faisant partie d'un grand nombre de ci clés voisins j se trouve composée d'un grand nombre Je )rtiière§ qui fliffèrent en couleurs et réfrangiinllié:

CH. III. — d£comp. et recomp. de la lum. 217

ment, si les cercles sont d'un petit diamètre, les couleurs seront à peu près identiques, et les réfrangibilités à peu près égales; c'est pourquoi cette zone peut être considérée comme composée d'une seule et même lumière.

391. Chaque couleur du spectre est une couleur simple. -«> Une couleur est simple quand elle se retrouve toujours la même , sans qu'il soit possible par aucune action d'en fiaire sortir des nuances différentes; et nous allons faire ▼oir qu'en effet les couleurs du spectre peuvent bien être détruites, mais qu'elles ne peuvent par aucune cause être modifiées pour nos yeux.

I* Après avoir isolé, avec un écran percé d'un petit trou, un pinceau quelconque du spectre , le violet , par exemple, on peut le faire passer par un nombre quelconque de prismes, de lentilles ou d'autres corps réfringents, sans y découTiîr d'autre nuance que le violet primitif [Jig. ao4).

a^ Si l'on fait tomber ce pinceau violet sur un coips d'une couleur différente , rouge , jaune , vert , etc. , ce corps devient violet, sans qu'on puisse y découvrir aucune trace de la couleur primitive qu'il offre naturellement et qui lui semble propre et inhérente. On en peut faire l'expérience sur les feuilles des plantes, sur les fleurs, le vermillon. For, etc., etc.; tous ces corps prennent alors la même nuance, ils deviennent violets, comme si cette couleur était leur véritable couleur naturelle. Pareillement, dans le rouge, tous' les corps sont rouges, jaunes dans le jaune, rerts dans le vert, etc.

3^ Un pinceau violet qui se présente pour traverser un corps diaphane rouge , jaune ou vert , se trouve absorbé et détruit, ou bien, s*il passe, il est violet à sa sortie comme il l'était à son entrée. Cette expérience est surtout frappante avec des verres colorés en rouge : tel de ces verres laisse passer librement la lumière violette, tel autre l'absorbe en totalité, bien qu*àles regarder tous deux à la lumière du ciel ils paraissent également colorés et également

318 UVEE Vf. ^ — ^ OPTIQUE- ^

transparents: eelui qui absorbe le violet absorbe , en gëoé- TEilj toutes lt!5 auireâ nuâuces du5pectre|exc:eptele rougÊ^ ainsi , c'est un corps transparent pour h rouge et plus ou moins opaque pour les autres couleurs.

On dit quelquefois, d'après Newton, que la luioière simple est homogène : mais cette expression est itiexâcle^ parce qu elle semble indiquer que toutes les parties de cette lumière éprouvent toujours les mêmes effets. Or, il est h* cile de vc ri fier qu'un rajon de lumière simple est ea partie réHechi à la surface d'un corps diaphane , et en partie réfracte dans son inièrieur ; ainsi , ces deux parties ne sont pas identiques, puisqu elles éprouventdes effets difTércats. Il en est de même lorsqu*on fait tomber un pinceau de lu* mière simple sur un corps doue de la double réfraction , car ce pinceau se partage alors en deux autres qui suivent des routes difftVentes, En général , il n arrive presque ja* mais qu'un rayon simple du spectre éprouve identique* ment les mêmes efi'ets dans tout son ensemble,

392- On recompose la lumière blanche en ramenant tou* tes lés couleurs simples dans la même tUreciéou ou en la Jaimnî toutes concourir au même poitU, — Quand \e$ cou* leurs ont été séparées par un prismCj on peut les ramener dans la même direction par un second prisme de même substance et de même angle réfringent que le premier , mais tcmrné en sens inverse {Jig, ao8). Alors le faisceau^ qui est coloré entre les deux prismes, devient blanc au sortir du second, et va peindre sur le tableau une imaïc ronde du soleil. Si le second prisme est à larges faces , on peut le placer très-loin du premier, de telle sorte quil reçoive le spectre très-complet. Celte expérience montre assez clairement qu'il ny a dans un prisme aucune force particulière pour décomposer k lumière blanche ou pour la recomposer, mais que la séparation des couleurs sita- \ pies ou leur réunion se fait d'elle-même par riné^le ré- { frangibiUté des divers rayons. Pour opposer deux prismes |

CH. m. DKGOMP. ET REGOMP« DE LA LUM. 219

qui soient exactement de même angle , on peut encore employer une cuve rectangulaire de glace , séparée en deux compartiments prismatiques par une cloison diagonale , pareillement en glace, dd {fig, ^09). Lorsqu'on met de leau dans le premier compartiment, le faisceau émergent forme un spectre; mais il reprend sa direction et sa blancheur primitive dès qu*on remplit d*eau le second compartiment comme le premier.

Il n'est pas nécessaire que toutes les couleurs simples soient, comme dans Texpérience précédente, ramenées dans la même direction pour former du blanc : il suffit seulement qu*elles concourent au même point, comme nous allons le voir par les expériences suivantes.

1° On reçoit le spectre sur un grand miroir concave m (/ig^. aio),et l'on dirige le faisceau réfléchi, soit dans le fais^ ceau incident lui-même , soit au dehors, comme le représente la figure. Alors , toutes les nuances du spectre réflécliies dans des directions différentes viennent concourir au même pointy*, et là , l'image solaire reçue sur un petit écran ou sur un verre dépoli parait d'une blancheur éblouissantCi comme si le faisceau incident était un faisceau de lumière blanche. Il suffit donc du concours de toutes les nuances simples pour produire du blanc. Mais si, au lieu de recevoir le faisceau réfléchi au foyer même où le concours est complet, on le reçoit plus près ou plus loin du miroir, on n'ob* serre qu'une recomposition imparfaite: plus près, les couleurs extrêmes du spectre reparaissent dans leur ordre ; plus loin, elles reparaissent dans un ordre inverse. Enfin, si Ton place au foyer un petit miroir métallique très-pol! 171', ilo'y a aucun doute que la lumière qui tombe sur lui ne soit blanche comme celle qui tombait tout à l'heure sur récran , et cependant l'image réfléchie par ce miroir est un spectre; ce qui prouve évidemment qu'en se réunissant au foyer les divers rayons conservent leur existence indépen* (lante et ne se modifient nullement les uns les autres.

2" On reçoit le spectre sur une lentille / (ffgm i), et au point y*où convergent tous les rayons divers on obtient une lumière blanche comme au fnyêr du miroir précédent, Uimage ronfle qui en résulte est seulement colorée vers S€* bords j parce que les rayons de refranglbilîtes dîfïérentes m peuvent pas faire leur foyer exactement à la même distance derrière la lentille. Au delà du foyer le spectre reparaît, mais renversé en /«' , ce qui est une nouyelle preuve que les rayons peuvent se croiser au même point sans se modilier, et que chacun d'eux se comporte toujours comme s'il était seul.

3" Il y a enfin un moyen mécanique de recomposer la lumière blanchej dont F effet semble toujours fort surprenant Imaginons un cercle de carton , ayant environ 3 décimètres de diamètrej perce en son centre d un petit trou, et offrant deux zones peintes en noir, Tune près du centre, Tanire pm du bord. Dans rintervalte de ces deux zones on colle et petites bandes de psipier; la première d^un rouge qui imite autant qu'il est possible le rouge du spectre, la deuxiem* orangée, la troisième Jaune, etc.; quand la période dei sept nuances est épuisée ^ on recommence dans le même ordre pour achever le cercle , avec l'attention que toutes les périodes soient complètes, et que dans chacune dVlb les bandes aient des largeurs à peu près proportion ni lia à fespace que les diverses couleurs occupent dan s la longuetir du spectre. Lorsqu'un tel carton est mis en mouvement lipide autour de son centre y soit avec la main sur une tige qui passe par Touverture centrale, soit par quelque antre moyen ^ toutes les nuances des bandes colorées dispnralfsent, etTiniervalle des zones noires paraît d'un blanc plus ou moins complet. Ce phénomène singulier peut s*eîplî* quer de la manière suivante : s*il n*y avait qu'une seule 4>ande rouge sur un fond noir, on verrait par la rotation un cercle, rouge, comme dans l'expérience si connue à^ charbon allumé que Ton tourne en rond avec une grand»'

CH. IIJ. DÉGOMP. ET RECOMP. DE L/k LUH. 221

rapidité; s'il n y avait qu une seule bande violette, on verrait par la même raison un cercle violet , puis un cercle vert pour une bande verte, etc. Or, si toutes ces bandes existent et tournent en même temps , on verra à la fois au même lieu un cercle rouge, un orangé, un jaune, etc., et par conséquent un cercle blanc, puisque la sensation du blanc n'est que la sensation simultanée de toutes ces nuances.

393* Des couleurs complémentaires et des nuances pro^» duitespar le mélange de diverses couleurs simples en dtuerses proportions, — Puisque toutes les couleurs simples, prises ensemble dans leur proportion naturelle (cesl-k^dire dans la proportion que donne le spectre), reproduisent la lumière blanche, il est évident que, pour altérer la blancheur, il suffit de supprimer Tune des couleurs simples , ou seulement d'en altérer la proportion. Ainsi, en supprimant le rouge dans le spectre , et en composant entre elles toutes les couleurs restantes, on obtient une teinte bleuâtre; cette teinte mêlée au rouge reproduit du blanc. Toutes les fois que deux couleurs simples ou composées remplissent cette condition , c'est-à-dire toutes les fois que , mêlées ensemble, elles reproduisent du blanc, elles sont dites complet mentaires [l'une de l'autre. Il n'y a pas de couleur, quelle ({u'elle soit, qui n'ait sa couleur complémentaire ; car, si elle n est pas blanche, il lui manque seulement quelques-uns des éléments de la couleur blanche , et ces éléments mélangés entre eux forment sa couleur complémentaire. Mais, si au mélange de ces éléments on ajoutait du blanc en di- Terses proportions, on aurait autant de nuances différentes^ qui seraient toutes également efficaces pour reproduire la couleur blanche avec la couleur donnée. Il y a donc rigoureusement une infinité de nuances différentes qui ont la même couleur complémentaire , et une infinité de nuances complémentaires qui appartiennent à la même couleur donnée. La plupart des verts ont pour couleurs complémentaires des violets plus ou moins rougeàtres, et les jaunes des

222 lîVïtB Vf. — OWÎQITf-

indigos plus ou moins violacés. Pour étudier, par l'expérience, les teintesqui résultent de plusieurs couleurs simples mélangées, on paut einplojûr lîn appareil composé de sept miroir» ; on le placiï à une grande distance du prisme paur que le spectre soit bien étalé, et Ton incline conTenablement les miroirs pour diriger en un même point d*une feuille de papier blanc celles des nuances dont ou veut observer la composition. Il paraît que Newton a fuît un gant! nomUre d expériences sur ce sujet, soit par celte méthode, soitpf crautres analogues ^ et il est ensuite parvenu à une cons^ traction géométrique très*remarquable qui représente av^ une fidélité étonnante le résultat de toutes ces expérienceSi Nous pouvons seulement décrire cette construction et en indiquer l'usage; car Newton, après lavoir vérifiée psr rexpërîeïîce, ne la justifiée par le raisonnement dans aucun de ses ouvrages , et personne jusqu'à présent n'a pu deviner k liaison cachée qu elle a sans doute avec la théorie.

On divise ta circonférence du cercle rojvbm {pg* îiâ) en sept parties qui aient les grandeurs suivantes :

ro

-wA

bi

ur

En supposant qtie ces sept arcs représentent les sept cou* leurs simples , savoir , ro le rouge , oj T orangé , etc. , leuR centres de gravité r'^ o',/, ^, A', i" u\ ainsi que le centre de gravité c de la circonférence entière, sont les forces qull &ul composer entre elles pour avoir la nuance qui résulte de plusieurs couleurs simples données.

D'abord , si Ton veut savoir la couleur que donne le m^ lange de toutes les nuances^ il faut composer ensemble 1t^ sept centres de gravité des sept arcs , comme on compose

CH. III. — BlfCOMP. ET REGOlffP. DE LA LUM. 2î3 ï forces parallèles ; leur résultante passant évîdemnient r le centre , c'est une preuve que la nuance du mélange t le blanc parfait.

ft)nr composer, par exemple, le rouge avec une certaine oportion de blanc, il faudra attribuer au centre de gravite ine certaine valeur dépendante de la proportion de blanc ic 1 on veut mélanger : cette valeur sera égale à la somme ■ valeurs des centres de gravité r', o\fj etc., si la prortion de blanc est celle qui résulte du mélange de toutes nuances; elle en sera la moitié, si Ton ne prend qu'une ^portion de blanc moitié, etc. : ensuite on composera centre de gravité avec r', la résultante tombant évidemml sur la ligne rr; c'est une preuve que la teinte du merge sera rougeâtre, et d'autant plus lavée de blanc, que ■luttante tombera plus près du centre c. On agirait de ^me pour composer avec du blanc Tune quelconque des ances simples.

En suivant la même règle , il est facile de voir : U^ Que deux couleurs simples consécutives donnent ■joiu's par leur mélange une nuance intermédiaire. Le ige et l'orangé donnent un rouge plus voisin de l'orange, un orangé plus voisin du rouge^ etc. Newton cependant ommande de ne pas appliquer cette règle au rouge et violet, qui ne se suivent pas dans le spectre- !• Que deux couleurs distantes d'un rang donneront, par r mélange, la couleur qui les sépare. Ainsi,

Le rouge et le jaune donnent de Torange.

L'orangé et le vert du jaune.

Le jaune et le bleu du vert.

Le vert et l'indigo du bleu.

Le bleu et le violet de Tindigo.

Oais l'indigo et le rouge donnent une espèce de

\ qui diffère sensiblement du violet.

V^ Que deux couleurs distantes de deux ^^'^6*'

Mi Tune des nuances qui les séparent , lua ^«c tSKt^.

224 LIVÏLB \l. OPTIQUE.

nuance est comme si elle était lavée d'une assex gr^tiilfi (Quantité de blanc.

On peut appliquer aisément le calcul à cette cotistnicUtiîi empirique, et trouver la nuance qui résulle du mélange d'un nombre quelconque de couleurs simples pmes àkM des proportions quelconques,

394. Toute iiimièt^ composée éproupê en se rcfracUint tau décomposition et une recompositîotu — Suivons maintei^ant la niarclie d*un pinceau de lumière blanche qui traverie obliquement une lame à faces parallèles. Soit a {Jig* ai 3) la face supérieure de cette lame, b sa fece inférieure, et U la direction du pinceau incident qui sera supposé venir Je I*in(ini» IjC rayon /fsera décomposé par la réfraction enuot infinité de rayons diversement colorés^ depuis le rou£eei* trèmequi prendra la direction îr, jusqu'au violet extrême qui prendra la direction in; et| la loi de Descaites s'applî^ quant au premier comme au dernier^ cbacuii A'eax pm^ duit un rayon émergent parallèle à U^ ce qui donne en somme un petit pinceau parallèle dont les rayons depuis re et ue présentent toutes les nuances du spectre. Ce résultat semble d'abord contraire à rexpérietice ^ car on sait que la lumière blanche n est pas décomposée en traversant les lames parallèles , quelle que soit leur nature : mais ilsaffil de considérer Fensenible des rayons voisins du rayon U pour se rendre compte de cette contradiction apparenlii* En effet, r/'j par exemple, donne comme /* dans Tin teneur de k lame un pinceau dilaté qui présente toutes les nuances du spectre, et a Textérieur un pinceau parallèle ^V^wV', en tout pareil i\ r^, ae; de plus j chacun des rayons du second est parallèle à son homologue dans le premier, lien serait de même de tous les rayons compris entre U et /VV et c'est là précisément ce qui explique la blancheur du fekceau émergent ; car il y a près de // un rayon incident qui donne un rayon orangé suivant re; un peu plusloiR, i^J L en a un autre qui donne un rayon jaune suivant la m^