Arago, Notice biographique sur Fresnel

Double réfraction. — On croyait avoir tout dit sur la loi de la réfraction, lorsque Erasme Bartholin, professeur de géométrie et de médecine à Copenhague, se mit à examiner l’un de ces beaux cristaux que les voyageurs rapportaient de l’Islande. Ces cristaux, remarquables par leur diaphanéité, lui paraissaient très-propres à des expériences de réfraction. Il constata d’abord qu’ils se divisent par le clivage en parallélipipèdes à faces rhomboïdales, dont les angles obtus mesuraient 101 degrés et les aigus 79. Mais quel ne fut pas son étonnement lorsqu’il aperçut que la lumière s’y partageait en deux faisceaux distincts, d’intensités inégales, lorsqu’il eut reconnu qu’à travers les cristaux d’Islande, qui ne sont que du carbonate de chaux, tous les objets se voient doubles! Dans certaines positions de l’œil, il voyait l’image de l’objet simple, comme à travers la plupart des milieux transparents; les deux images lui paraissaient les plus distinctes l’une de l’autre, quand l'objet était situé sur la diagonale qui passe par les angles aigus de la base du cristal. En imprimant au cristal un mouvement de rotation, il voyait l’une des deux images rester immobile pendant que l’autre tournait autour de l’image immobile. En variant le mouvement imprimé au cristal, il pouvait à volonté rendre mobile l’image immobile ou faire mouvoir les deux images à la fois. La théorie de la réfraction, si profondément remaniée par les physiciens, principalement par Newton, était donc incomplète, puisqu’elle ne parlait que d’un rayon, et qu’on en voyait deux *.

Huygens essaya de mieux préciser le phénomène de la double réfraction. Commençant par mesurer de nouveau le cristal d’Islande, il trouva aux angles obtus 101 degrés 52 minutes, et aux angles aigus 78 degrés 8 minutes. Ce qui le frappa, c’est que, pendant qu’un faisceau lumineux incident, perpendiculaire, traverse les autres milieux sans se réfracter, ce même rayon se réfracte dans le cristal d’Islande, il s’y bifurque : une moitié de la lumière incidente continue sa route en ligne droite, conformément aux lois ordinaires de la réfraction, c’est le faisceau ou rayon ordinaire; l’autre moitié se meut suivant une direction oblique à la surface du cristal, c’est le faisceau ou rayon extraordinaire. Le plan qui passe par ces deux rayons et qui est perpendiculaire à la face du cristal, reçut d’Huygens le nom de section principale. Quant aux rayons incidents obliques, ils se bifurquent

1. K. Bartholin, Expérimenta cristalli Tslandici, quibusmira et visolita refraclio detegitur ; Copenh. 1669, in-i®.

MOUVEMENT

comme les rayons d’incidence perpendiculaire; l’un des rayons suit la loi ordinaire : le sinus de l’angle d’incidence de l’air dans le cristal d’Islande (spath calcaire) est au sinus de l’angle de réfraction comme 5 à 3 ; l’autre se réfracte suivant une loi particulière. Voilà ce qu’avait déjà trouvé Bartholin. Uuygens observa, en outre, que lorsqu’un faisceau incident a été divisé en deux rayons et que ceux-ci sont arrivés à la surface d’ou ils vont sortir du cristal, celui des deux qui à son entrée a éprouvé la réfraction ordinaire éprouvera aussi, à sa sortie, la réfraction ordinaire, et celui qui, en entrant, a éprouvé la réfraction extraordinaire, éprouvera de même, en sortant, la réfraction extraordinaire ; et ces rayons ainsi réfractés sont tels qu’ils sont tous les deux, en sortant, parallèles au faisceau incident 1 .

Newton se mit, de son côté, à examiner ces phénomènes, et il trouva, de plus, que si l’on réunit ensemble deux morceaux de spath d’Islande, en les plaçant de manière que les surfaces de l’un soient exactement parallèles aux surfaces de l’autre, les rayons réfractés selon la loi ordinaire, en arrivant à la première surlace de l’un, sont réfractés suivant la même loi à toutes les autres surfaces. Il constata que les rayons extraordinaires se comportent de même, et qu’il n’y a rien de changé, quelle que soit l’inclinaison des surfaces, pourvu que leurs plans, considérés relativement à la réflexion perpendiculaire, soient exactement parallèles.

On croyait que le phénomène de la double réfraction n’était propre qu’au spath d’Islande , lorsque Uuygens et Newton découvrirent la même propriété dans le cristal de roche. L’un et l’autre s’accordèrent à dire que la double réfraction est moins sensible dans le cristal de roche que dans le spath d’Islande.

Bien des hypothèses furent émises pour expliquer le phénomène de la double réfraction. Suivant Bartholin, l’une des réfractions se rapprochait de la normale à la surface par laquelle pénétrait le faisceau lumineux, et l’autre de la direction des arêtes des prismes. Mais la mesure de l’écartement des deux rayons, ordinaire et extraordinaire, fit bientôt rejeter cette hypothèse.

Partisan de la théorie des ondulations, Huygens, pour expliquer la double réfraction, supposait que la lumière, en pénétrant dans le spath d’Islande, y détermine dans l’éther, où elle se propage, deux espèces d’ondes, les unes sphériques, produisant la réfraction ordinaire, les autres ellipsoïdiques. C’est aux dernières qu'il attribuait