LIVRE QUATRIEME

De la Réfraction de la Lumière.

Jtolr qu'on puisse comprendre plus facilement l'explication que je vais donner de la réfraction dont on ignore encore la véritable cause, il convient de poser quelques principes et de faire connaître certains effets variés qu'on a remarqués dans la marche de ce phénomène.

On donne en général le nom de milieu aux corps transparens que pénètre un rayon de lumière; Tendroit par où entre ce rayon se nomme point d'immersion ; et on appelle point d'émergence , celui par lequel il en sort.

Le détour que fait un rayon de lumière, lorsqu'il rencontre d'une manière oblique la surface d'un milieu , se nomme réfraction , et le rayon ainsi réfracté paraît rompu ou brisé au point d'immersion.

On dit qu'une ligne est perpendiculaire sur la surface d'un milieu , quand elle ne penche pas plus d'un côté que d'un autre.

Si le rayon arrive perpendiculairement sur cette surface , il se transmet au-delà sans éprouver de réfraction.

Ce rayon , passant obliquement d'un milieu plus rare dans un plus dense , par exemple , de l'air dans l'eau ou dans le verre, se réfracte en s'approihant de la perpendiculaire.

Si le passage s'effectue d'un milieu plus dense

lOO ERREURS DHVOILEES

dans un plus rare , par exemple du verre ou de l'eau dans l'air , ce même rayon se réfracte encore ; mais en s'éloignant de la perpendiculaire.

Si ces effets avaient toujours lieu sans exception, il s'ensuivrait que plus la densité ou la pesanteur spécifique des corps trausparens serait grande , plus la lumière se réfracterait vers la perpendiculaire ; mais il en arrive quelquefois autrement. Effectivement Fhuile d'olive est bien moins dense ou moins pesante que le borax , toutefois le rayon , passant obliquement de cette huile dans le borax , ne souffre aucune réfraction.

Quoique l'eau soit plus dense que l'huile de térébenthine , cependant le rayon , qui passe du premier liquide dans celui-ci, se réfracte en s'approchant de la perpendiculaire.

Il en est de même de la plupart des autres huiles qui, quoique moins denses que l'eau, réfractent néanmoins plus fortement qu'elle le rayon lumineux.

A ces notions générales qu'on trouve surtout dans les anciens traités de physique (i) , il faut ajouter quelques-uns des principes que j'ai déjà fait connaître.

Les molécules des fluides élastiques ont une

(i"* Nota bene. Les nouveaux auteurs de traités de physique ont pris à tâche de ne point parler de ces effets disparates pour ne point contrarier l'opinion de Newton, qu'ils avaient embrassée, f\. qui fait principalement consister, comme nous Talions •voir bientôt, le phénomène de la réfraction , dans 1 attraction que les corps exerceraient sur le rayon de lumière qui parvient sur eux mais par cette réticence n'est-ce pas donner un faux aperçu de la science , et empêcher qu'on ne s'en forme une idée complète? Peut-être ces auteurs ont-ils voulu par-là empêcher que le lecteur ne s'aperçût de la fausseté de 1 hypothèse qu'ils préconisaient. Dans ce cas, peut-on dire qu'ils ont bien mérité de la science ?

atmosphère plus grande que celle des substances solides ou liquides.

Parmi ces fluides , celui qui aura moins de densité , aura aussi l'atmosphère de ses molécules plus étendue. Mais il n'en est pas tout-à-fait de même au sujet des corps liquides et solides , dont la grandeur de l'atmosphère de leurs molécules constituantes ne suit pas toujours la raison de la moindre densité, (r)

Comme l'atmosphère des molécules de la lumière , disséminées dans les pores des diverses substances , est ordinairement proportionnelle à la grandeur des pores de ces dernières , il s'ensuit que cette atmosphère aura plus de diamètre dans les fluides élastiques que dans les liquides et les corps solides.

Les atmosphères des molécules de la lumière dans leur état ordinaire, tendant à conserver leur e.xpansibilité , se repoussent mutuellement ; et comme leur force répulsive est d'autant plus grande que cette atmosphère est plus étendue , il résulte de là que la molécule de lumière dont l'enveloppe atmosphérique sera plus considérable , repoussera celle qui l'aura moindre.

Avant de passer outre, il est bon de remarquer que la molécule de lumière a comme deux parties distinctes , indépendamment de son atmosphère : l'une est la partie intérieure qu'on peut appeler le noyau de la lumineuse , et l'autre est la partie extérieure qui entoure ce noyau. Cette remarque qu'on n'a jamais faite servira pour la

(i) Lorsqu'en parlant des corps liquides , on dit que l'un est plus dense que l'autre , on ne prétend pas que le plus dense ait moins de fluidité, mais seulement plus de pesanteur spécifique que celui auquel on le compare. Celte note est essentielle pour rintelligence de ce qui doit suivre.

parfaite intelligence de la réfraction et de la réflexion ; mais je dois faire observer ici que , lorsque je parlerai du passage de la lumière dans un milieu quelconque , je ne prétends pas dire qu'elle ait un mouvement de translation. Cette manière de s'énoncer conforme au langage usité , signifiera seulement , que les files des molécules de lumière qui se trouvent fixes dans les pores d'un milieu transparent , communiquent aux files des lumineuses d'un autre milieu , la clarté qu'elles ont reçue. Ainsi il ne faut pas considérer le rayon de lumière que je dirai passer par une lumineuse, comme un corps qui traverserait cette molécule. Car le rayon ou la clarté n'est pas précisément une matière , ce nest qu'une modification de la manière d'exister de la lumineuse, et même quand celle-ci est éclairée, elle ne l'est jamais en totalité; mais seulement en partie; aussi devons-nous considérer le rayon ou la clarté qui y pénètre , comme un cylindre lumineux beaucoup moindre qu'elle.

Tant que la ligne centrale ou le milieu du cylindre dont nous parlons , passe par le centre de la molécule de lumière, le rayon est transmis sans déviation , et il n'y a point de réfraction. Mais si cette ligne , s'écartant dHin côté ou d'un autre , ce cylindre adhère encore au noyau de la lumineuse , il y aura alors réfraction ; car ce noyau continuant d'être éclairé par une portion de ce cylindre lumineux, force la ligne centrale de celui-ci à s'infléchir, en faisant un petit mouvement de conversion , pour passer par le diamètre de la lumineuse. Mais dans ce cas on sent bien que le point de l'émergence ou de la sortie du rayon ne sera pas le même qu'auparavant; ce qui changera sa direction, (ij

(i) Voyez la Note à la fin de cet article, TS"' a et 3.

DES PHYSICIENS MODERNES. Io3

Ces différentes notions bien comprises , il ne sera pas difficile et de concevoir comment ce rayon s'approche et s'éloigne de la perpendiculaire , et de se rendre raison des effets en apparence contradictoires que nous présentent les phénomènes de la réfraction et de la réflexion. Il ne sera ici question que de la réfraction; la réflexion sera le sujet d'un autre article.

Or, qu'un corps vitreux soit en contact avec l'air , les lumineuses de ce fluide élastique , qui confinent avec celles placées dans les pores de la surface du verre , repousseront un peu celles-ci par l'effet de leur plus grande atmosphère ; et cette répulsion aura lieu naturellement sur une ligne perpendiculaire à la surface de ce corps vitreux ; cela ne peut pas être autrement. Par ce moyen, un rayon oblique qui, de l'air, aurait dû passer par le centre de la première lumineuse du verre , si elle n'avait pas été repoussé , s'en trouvera écarté ; parce qu'il est entré dans cette molécule par un point plus élevé. Mais comme il n'est pas entièrement séparé du noyau , il sera attiré par son point centrai , et après s'y être infléchi , il sortira nécessairement de la lumineuse par un point plus abaissé ; ce qui le rapprochera de la perpendiculaire, (i)

La marche du rayon sera la même si elle s'effectue du verre dans l'air, mais la réfraction aura lieu en sens inverse ; c'est-à-dire qu'elle s'éloignera de la perpendiculaire. En effet, la dernière lumineuse du verre à travers laquelle le rayon doit passer pour arriver dans l'air , ayant été repoussée en dedans du corps vitreux , s'est ainsi avancée à la rencontre du rayon ; et comme celui-ci est oblique sur la ligne qu'elle a parcourue , il ne peut plus entrer dans cette lumineuse vers un

(i) Voyez la Note à la fiu de cet article , N° 3.

I04 ERREL'RS DJ^VOILÉtS

point de sa circonférence aussi rapproché qu'auparavant 'de la perpendiculaire , mais seulement vers un point plus éloigné ou plus latéral. De là s'infléchissant vers le centre de cette lumineuse , il en sort par un point diamétralement opposé à son entrée , lequel, étant de même plus latéral , l'éloigné tout-à-fait de la perpendiculaire. Ainsi l'on voit que c'est toujours la lumineuse déplacée qui est la cause de la réfraction en quelque sens qu'elle se fasse, (i)

Les effets que je viens de décrire se montrent également quand un rayon passe de l'eau dans le verre, et du verre dans l'eau; mais avec cette différence que la réfraction est moins considérable ; parce que les lumineuses de l'eau ayant une moindre atmosphère que celles de l'air , ne peuvent point , autant que ces dernières , repousser les lumineuses de la surface du verre.

Sera-t-il bien difficile maintenant de concilier les contradictions apparentes que nous présente le phénomène de la réfraction , puisqu'elles dépendent du déplacement des lumineuses, causé par la moindre ou la plus grande étendue des atmosphères de ces lumineuses placées à la surface des milieux réfringens ?

En effet , on sait que les huiles, provenant de la végétation , sont presque toutes plus légères que l'eau ; elles devraient donc réfracter moins que celle-ci la lumière qui sort de l'air, et cependant elles la réfractent davantage, comme on l'a vu plus haut. Quelle en est donc la raison ? La voici :

L'atmosphère des lumineuses des corps denses et liquides , à l'exception des substances métalliques et des fluides élastiques, a une moindre force

(i) Voyea la Note à la fin de cet article, N" V

DES PHYSICIENS MODERNES. Io5

répulsive quand elle est est entourée de bases qui ont l'atmosphère composée en partie d'ignigène, et surtout quand cette atmosphère est toute ignigène. Or, par cette diminution de force, la lumimineuse ne conservera pas autant de particules atmosphériques qu'elle en pourrait avoir dans des pores d'une égale étendue , dans le cas où l'oxigène formerait l'atmosphère des bases opaques, comme dans l'eau. Donc si les lumineuses des huiles ont une moindre atmosphère que celles du liquide aqueux , elles opposeront moins de résistance que ces dernières à la force répulsive des lumineuses de l'air, et par conséquent, rentrant plus en dedans, elles dévieront davantage le rayon lumineux, et le rapprocheront un peu plus de la perpendiculaire.

Ce que je dis ici est encore prouvé par les huiles volatiles dont la différente réfrangibilité ne suit pas non plus le rapport de la pesanteur spécifique. En effet, l'huUe volatile de térébenthine qui a une densité moindre que celle de l'huile volatile de lavande , a cependant un pouvoir réfringent plus grand (i). Or, si nous jetons les yeux sur le tableau des analyses faites par M. de Saussure , sur six essences , nous verrons que l'huile volatile de lavande contient pour cent 1 8,07 d'oxigène; tandis que celle de térébenthine n'en contient point. De même l'huile volatile de karabé ou succin a un pouvoir réfringent plus grand que celui de l'huile volatile de romarin qui a plus de densité qu'elle (i). Or , cette huile de romarin contient de l'oxigène, selon M. de Saussure (3) ; tandis qu'il y a une grande apparence

(i) Voyez Brisson, Dict. de Physique, 2«édit., article Pouvoir réfringent des liquides.

(2) Ibid.

(3) Voyez Thenard , tom. IV, p. 86 de la 5* cdit.

Io6 ERREURS nÉVOILÉES

que celle de succin n'en contient pas , on en contient moins que la première.

On peut remarquer aussi que les huiles d'olives et d'amandes douces ont plus de pouvoir réfringent que l'huile volatile de lavande; mais ce n'est pas parce que les premières ont plus de densité que la dernière ; c'est parce que leurs opaques , contenant moins d'oxigène , leurs lumineuses ont nne moindre atmosphère. D'après cela il est facile de voir que si l'esprit-de-vin ou l'aloohol réfracte moins le rayon que toutes les huiles, ce n'est pas pas à cause de sa moindre pesanteur; mais parce que les atmosphères de ses opaques ont plus d'oxigène; et que celles de ses lumineuses, ayant ainsi plus d'énergie, auront par cela même une plus grande étendue que celles de ces huiles (i), et opposeront plus de résistance à la répulsion exercée par l'atmosphère des lumineuses des fluides gazeux; c'est aussi par cette raison que l'eau qui n'a que l'oxigène a un pouvoir réfringent plus petit que l'alcohol dont l'atmosphère est mélangée d'ignigène. Ainsi c'est le plus ou le moins d'ignigène que possèdent les opaques des liquides et des solides , à l'exception des métaux et des fluides élastiques, qui fait perdre aux lumineuses de ces premières substances , plus ou raoiris de leur énergie , et qui par conséquent affaiblit leur action

(0 Nota. Si les huiles ont moins d'oxigène que l'alcohol , ne devraient elles pas ê're moins pesantes que ce dernier, puisque les parties de l'oxitiene étant plus grosses que celles de 1 ignigene , ont ainsi plus de poid» ? Cela devrait être liaturelleraent , si la quantité des particulss atmosphériques était la même dans ces divers liquides . ou que leurs bases fussent également resserrées <, puisque les bases sont semblables; mais cela ne peut plus avoir lieu , si à caus- de la plus grande énergie des lumineuses de l'alcohol, les opaques de celui-ci sont moins condensées , que celles des huiles, dont l'atmosphère moléculaire est plus compacte.

sur leurs propres particules atmosphériques; d'où s'ensuit une diminution dans 1 étendue de leurs atmosphères , une moindre force répulsive , et une augmentation de leur pouvoir réfrangible.

La présence de I ignigene , dans les opaques des fluides élastiques, augmente au lieu de diminuer l'action énergique de leurs lumineuses, qui prenant alors plus de particules atmosphériques par rapport à l'espace qu'elles occupent, étendent ainsi leur atmosphère.

Si ces atmosphères sont plus étendues , elles repousseront, avec plus de force que celles qui le sont moins , les lumineuses des corps solides et liquides. Le ravon sera donc alors plus réfracté en entrant dans ces corps. Par la même raison , lorsque le rayon sortira de ces derniers pour entrer dans les gaz , il se réfractera davantage dans ceux de ces gaz dont les atmosphères des bases et par conséquent aussi des lumineuses auront plus d'amplitude; parce que celles-ci, par leur plus grand pouvoir répulsif, auront refoulé plus fortement en dedans les lumineuses de ces corps avec lesquelles elles confinent : et tel est le gaz hydrogène pur dont les bases n'ont que rignigène pour atmosphère , et qui par là a plus de pouvoir réfringent que les autres gaz , et surtout que le gaz oxigéne.

Maintenant il ne doit point paraître étonnant que le rayon se réfracte vers la perpendiculaire, en passant obliquement de l'eau dans Ihuile de térébenthine , quoique le liquide aqueux ait une pesanteur spécifique un peu plus considérable. Mais ce même rayon ne souffrira aucune réfraction, en entrant de l'huile l'olive dans le borax , parce que, eu égard à la composition particulière de leurs molécules constituantes, leurs lumineuses ont une atmosphère dont la force répulsive