Traité d'Optique, liv. I, part

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ouge qui passait par l’orifice de la seconde planchette. Ces dispositions prises , il tourna le premier prisme ABC de telle taçon que ous les rayons colorés traversassent successivement les deux orifices, et il marqua les places de ces rayons sur le mur. La différence ide ces places lui permit de constater que les rayons rouges étaient moins réfractés par le second prisme que les rayons orange, que les •ayons orange l’étaient moins que les jaunes, et ainsi de suite, jusqu’aux rayons violets, qui étaient les plus réfractés de tous. Cette expérience capitale , qui devait être si féconde en résultats , inmena Newton à établir en principe que la lumière n'est pas homogène, mais qu'elle se compose de rayons de réfrangibilité

' différente .

Si jamais quelqu’un entreprenait, disait Platon, de décomposer la lumière, il montrerait par là , qu'il ignore entièrement la différence qui existe entre le

Fig. 23

pouvoir de l’homme et le pouvoir de Dieu. Eh bien, ce qui paraissait impossible à Platon, Newton le fit.

Dans l’importante vérité qu’il venait de découvrir, Newton trouva immédiatement la principale cause de l’imperfection des télescopes à réfraction. Soit, par exemple, LL' une lentille biconvexe, recevant les faisceaux lumineux parallèles SL, S'L' (fig. 23) : le rayon violet, contenu dans le faisceau de lumière blanche ordinaire , viendra, par l’effet de son maximum de réfraction, se peindre en v, suivant la ligne La; le rayon jaune ira se peindre en y, et le rouge en U. De là en v une image violette du soleil ou de tout autre objet envoyaut de la lumière blanche; en y, une image jaune, et en R une image rouge, indépendamment des images colorées, intermédiaires entre a et R. L’image de l’objet, reçue sur une feuille de papier blanc, s’y dessinera d’une manière confuse et peinte de différentes couleurs. Newton trouva que l’espace uR, qui reçut le nom d 'aberration chromatique, était, dans le verre, la cinquième partie du diamètre LL' de la lentille. Ainsi, dans les lentilles d’environ G pouces de diamètre, employées par Campani, Divinis et Huygens pour la construction de leurs lunettes de 150 pieds de long, l’espace vR était d’à peu près un 17e de pouce. L’image de l’objet, que l’oculaire M' grossit, se

montra donc à l’observateur confusément peinte entre v et R.

Depuis sa découverte de la composition de la lumière, Newton abondonna les lunettes pour se livrer à la construction des télescopes où l’image focale étaiL formée par réflexion au moyen de miroirs concaves métalliques. Mais ce nouveau genre d’occupation ne l’empêcha pas de poursuivre ses recherches d’optique. Ce fut ainsi qu’il trouva que chacune des couleurs du spectre solaire a sa réfrangibilité propre, et que ni la réfraction ni la réflexion n’y apportent de changement. Pour recomposer avec les rayons colorés du spectre la lumière blanche, il employait plusieurs méthodes, dont la principale consistait à recevoir sur un second prisme BCD (fig. 22) les rayons réfractés du prisme ABC; la lumière, décomposée par ce prisme, sortait recomposée du premier pour former en W, comme nous venons de le voir, une place ronde aussi blanche que la lumière incidente RR'. « La blancheur est donc, ajoute-t-il, la couleur ordinaire de la lumière, assemblage de rayons, revêtus de toutes les teintes de couleurs, qui parlent mélangées de tous les points lumineux descorps. » Il expliqua ensuite parfaitement le phénomène de l’arc-en-ciel, en le considérant comme un spectre prismatique, produit par la réfraction des gouttelettes d’eau suspendues dans l’air.

Newton ne s'en tint pas seulement à l’analyse et à la synthèse de la lumière, il voulait connaître le rapport des sinus de réfraction des différents rayons colorés entre eux. En désignant par 50 le sinus d’incidence, il trouva 77 pour le sinus de réfraction des rayons rouges (lés moins réfrangibles) et 78 pour celui des rayons violets (les plus réfrangibles) ; les sinus de réfraction des rayons intermédiaires, orangés, jaunes, verts, bleus, indigo, étaient

Ce rapport de réfrangibilités différentes, quelque soin que Newton eût mis à le déterminer, ne pouvait être qu’une approximation.

Les couleurs naturelles des objets, sur lesquelles on avait jusqu’alors discuté à perle de vue, Newton les expliquait par la propriété qu’ont les corps de réfléchir certaines espèces de rayons en plus grande quantité que d'autres. « Le minium réfléchit, dit-il, eu plus grande abondance les rayons les moins réfrangibles; c’est pourquoi il paraît rouge. La violette réfléchit en plus grande abondance les rayons les plus réfrangibles ; et c’est de là que vient sa couleur. Il en est de même des autres corps ; car chaque corps réfléchit les rayons de sa propre couleur en plus grande quantité qu’au-

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une autre espèce, et lire - sa couleur de l’excès et de la prédominance de ces rayons dans la lumière réfléchie i. »

1 Newton a trouvé une règle assez singulière pour prévoir la nuauce ni résulte du mélange de deux couleurs simples dans des proportions données : c’est un cercle ( cercle chromatique), de rayon égal ; l’unité et ayant sa circonférence divisée en 7 pallies piopoi lionbelles aux nombres {, tV’ Ti’ r?’ i- Le cercle clnomaique de Newton est jusqu’à présent le seul moyen qu’on ait pour trouver la teinte d’un mélange à proportions connues. Biol, Fresnel [ M. Jamin en ont fait usage. Mais M. Helmholtz a monlié qu i

«eut conduire à des inexactitudes.

De ce que Newton avait distingué sept couleurs dans le spectre litu prisme, on avait induit qu’il regardait la lumière comme composée seulement de ces sept couleurs; c’était une erreur. Le grand Physicien a toujours considéré la lumière blanche comme étant ■composée d’un infinité de couleurs, parmi lesquelles on îemarque principalement le rouge, l’orangé, le jaune ; toutes les nuances intermédiaires étaient, suivant lui, des couleurs tout aussi simples que les premières. Pour le démontrer, il prenait deux couleurs semblables, par exemple, la couleur verte, composée des rayons jaunes 3l bleus (le mélange de jaune et de bleu donne du vert), l’autre composée du vert pur du spectre. Ces deux lumières vertes étant dirigées sur un prisme, il voyait la première se paitagei aussitôt, ppar la différence de réfrangibilité du jaune et du bleu, en deux spectres distincts, l’un jaune et l’autre bleu, tandis que la seconde i lumière verte (le vert pur du spectre) n’éprouvait aucun changement. IToutes les couleurs simples, soit qu’elles proviennent de la décomposition de la lumière par le prisme, soient qu’elles aient été obtenues en faisant passer la lumière à travers des milieux colorés transparents (qui absorbent toutes les couleurs et ne laissent passeï qu’un rayon de couleur simple), ne produisent qu un spectie ciiculaire lorsqu’on les fait passer à travers un prisme, et ce spectre a ( toujours un diamètre égal à celui qu’aurait le spectre du rayon de lumière obtenu directement à la même distance. Partant de là, Newton essaya d’obtenir des spectres colorés extrêmement étroits et dont la longueur fût un grand nombre de fois la largeur, afin de s’assurer s’il y aurait moyen de séparer les rayons colorés les uns des autres, dans le cas ou ces mêmes rayons colorés seraient en

1. Traite d'Ojitique , liv. I. part. II, propos. X, Probl. 5.

nombre infini; car chaque rayon coloré sjmple produisant un spectre circulaire, les rayons simples se sépareraient les uns des autres dès que la longueur du spectre serait plus que trois fois sa largeur, si la lumière n’était composée que de trois couleurs ; si elle était composée de cinq ou de sept couleurs simples, celles-ci se sépareraient lorsque la longueur du spectre serait plus de cinq ou sept fois sa largeur ; enfin si la lumière était composée d’un nombre n de rayons colorés, les couleurs simples se sépareraient du spectre lorsque sa longueur serait plus de n fois sa largeur. Afin d’obtenir un spectre coloré très-étroit et fort long, Newton plaçait, à l’ouverture de la chambre obscure, une lentille d’un très-long foyer : en traversant la lentille, les rayons lumineux allaient en convergeant pour former une image d’un très-petit diamètre. Faisant arriver cette image sur un prisme de verre et recevant la lumière décomposée à la distance focale de la lentille, il obtenait un spectre très-long et très-étroit, qui avait une longueur égale à 72 fois sa largeur. Or, dans aucune de ces expériences les couleurs n’étaient séparées les unes des autres : preuve évidente que le nombre des couleurs simples contenues dans la lumière est de plus de 72. Des speclres, dont le rapport de la longueur à la largeur était beaucoup plus grand, n’ayant pas laissé voir de séparation, il était permis de conclure que le nombre de couleurs simples dont se compose la lumière, nous est encore inconnu.

Les découvertes de l’illustre savant anglais, publiées primitivement dans les Philosophical Transactions de Londres (années 1672 et suiv.), provoquèrent de vifs débats parmi les physiciens. Le P. Pardies, professeur de mathématiques au collège de Clermont, à Paris, prétendait que l’élongation du spectre solaire résultait de l’inégale incidence des rayons différents sur la première face du prisme, que le mélange de poudres diversement colorées n’était pas blanc, mais gris, etc. Newton répondit à toutes ces objections; et son adversaire s’avoua convaincu. François Linus, médecin de Liège, se montra moins conciliant. U soutenait que le spectre solaire n’avait la longueur et la largeur indiquées par Newton que lorsque l’air était pur et le ciel sans nuages près du soleil. Newton ne lui répondit que sur les instances d’Oldenbourg, sécrétaire de la Société royale de Londres. Après la mort de Linus, Gascoigne, son pupille, continua la discussion ; et comme il n’avait pas le temps de faire lui-même les expériences nécessaires, il se fit assister par Antoine Lucas. Ce savant ingénieur, qui avait succédé à Linus

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lans la chaire de mathématiques à Liège, confirma les résultats principaux de Newton, concernant le spectre prismatique. Mais il :it certaines expériences dont les résultats ne semblaient pas tavora- >bles aux idées de son adversaire. Ainsi, avec un prisme ayant un ■angle de 60° et un pouvoir réfringent de 1,500 il forma le spectre molaire à une distance de dix -huit pieds de l’ouverture du volet.

C, Cette ouverture était tantôt le cinquième, tantôt le dixième d un i pouce de diamètre, et sa distance au prisme d’environ deux pouces ; st la chambre était d’une obscurité complète avant 1 introduction dde la lumière. Da.ns ces circonstances, l’expérimentateur ne put janmais trouver à la longueur du spectre plus de trois fois ou tiois lois set demie le diamètre de sa largeur, tandis que Newton avait trouvé cette longueur égale à cinq fois le diamètre de la largeur avec un ■ prisme ayant pour angle de réfraction 63° 12'. Une différence de dde 3- 12' dans les deux prismes employés ne devait pas, Newton le r reconnut lui-mème, donner des résultats aussi différents. A quoi 3 attribuer l’inégalité de ces résultats? Brewster pensa que le physicien belge, à moins que sa vue ne fût incapable de discerner les espaces occupés par les rayons indigo et violets, s’était servi d un i prisme en verre d’un\pouvoir cîispersif moindre. « Les prismes de Newton étaient, ajoute-t-il, probablement en flint-glass, tandis que tceux de Lucas étaient en crown-glass. Si Newton avait été moins i obstiné dans son opinion, à savoir que tous les prismes, quel que soit le genre de verre qui les compose, doivent donner des spectres de même longueur, il aurait avancé de plus de cinquante ans l’invention des lunettes astronomiques 1. »

Bien qu’il eût proclamé l’expérience comme un guide infaillible, Newton persista de plus en plus dans l’idée que. la division et l’étendue des espaces colorés du spectre sont invariablement les mêmes dans tout rayon de lumière, quelle qu’en soit la provenance. Il imagina un instrument en forme de peigne, pour montrer que chaque sensation de couleur exige, pour être bien distincte, un certain intervalle de temps. En faisant passer lentement toutes les dents sur le spectre coloré, il voyait les couleurs se succéder distinctement; mais il ne distinguait qu’une couleur d’un blanc uniforme, dès qu’il imprimait aux dents de l’instrument un mouvement rapide. « La rapidité des successions fait, dit-il, que les impressions

1. Brewster, Memoirs of lhe life, writings, etc., of sir Isaac Newton, t. I, p. 76 (Edimb. 1860, in-t2°).

des différentes couleurs sont confondues dans le sensorium , et celte confusion produit une sensation mixte. Si un charbon allumé est rapidement agité en rond par des tournoiements continuellement répétés, on voit un cercle entier qui paraît tout en feu ; et la raison de cela est que la sensation qu’excite le charbon incandescent dans les différents points de ce cercle, reste imprimée sur le sensorium jusqu’à ce que le charbon revienne au même point. Ainsi lorsque les couleurs se succèdent avec une extrême rapidité, l’im pression de chaque couleur reste dans le sensorium jusqu’au retour de cette même couleur, de sorte que les impressions de toutes les couleurs successives se trouvent à la fois comme réunies dans le sensorium et concourent à y produire une sensation comm une simultanée, celle de la blancheur. »

Par rayons colorés Newton n’entendait pas que ces rayons fussent colorés par eux-mêmes, il entendait seulement par là « une certaine puissance ou disposition à exciter une sensation de telle ou telle couleur. » Et il compare ici la lumière au mouvement vibratoire de l’air qui, propagé jusqu’au nerf auditif, produit la sensation du son. « Pareillement, les couleurs dans les objets ne sont, ajoute -t-il, autre chose que la disposition qu’ils ont à réfléchir en v plus grande abondance telle espèce de rayons que tell autre, et dans les rayons, qu’une disposition à propager tel ou tel mouvement jusqu’au sensorium, où ces mouvements produisent les sensations de couleurs1. » Newton alla plus loin dans cette comparaison du son avec la lumière. Sur l’image colorée du spectre, il marqua les limites des sept couleurs principales, en menant les diamètres des deux cercles extrêmes AG, FM, dont l’un donnait le violet, et l’autre le rouge (fig. 2/i); puis, après avoir divisé l’espace intermédiaire en sept parties par des lignes ab, cd, ef, gh , ik, lm, parallèles à ces diamètres, et prolongé l’un des côtés rectilignes de l’image au delà du rouge, en CD. jusqu’à ce que ce prolongement fût égal à la distance entre les diamètres des deux cercles extérieurs, il mesura la distance entre chaque ligne transversale et l’extrémité du prolongement, en commençant par le diamètre du cercle violet et allant successiveme ni du

fl

Fig. 24 .