DES DIVERSES THÉORIES DE LA LUMIÈRE. — SYSTÈME DE L'ÉMISSION

La lumière est le mouvement d^une certaine substance : toutes les écoles sont aujourd'hui d'accord sur ce principe fondamental ; mais voici le point à discuter : le mouvement est-il une translation de parcelles excessivement ténues qui, lancées par le corps éclairant, traversent l'espace avec une très-grande vitesse, arrivent à l'œil et produisent la sensation lumineuse ; ou bien, consiste-t-il en la vibration d'un milieu répandu partout, nommé éther, dont les ondulations sont capables d'impressionner la rétine? La première opinion a été défendue par Newton, la seconde par Huyghens ; cette dernière est généralement adoptée aujourd'hui.

Grinialdi, le premier, a dit clairement que la lumière était probablement un fluide en mouvement dans les milieux diaphanes, se propageant sous forme d'ondes au moins dans ces mêmes milieux. A l'appui de cette doctrine il fournit un grand nombre de preuves, entre autres ses expériences sur les franges par diffraction, et la découverte fameuse de ce fait, que, la lumière ajoutée à la lumière produit l'obscurité * ; phénomènes dont une explication satisfaisante ne peut être donnée en dehors de la théorie des ondulations. Il rapproche les phénomènes dont nous parlons de ceux que chacun

*■ L'ouvrage de Grimaldi est connu seulement par les deux premières propositions, relatives aux célèbres expériences dont nous parlons ici. Mais on y trouve une inGnilé de théories physiques des plus justes, qui, de son temps, étaient complètement rcjetées par les diverses écoles. On voit la porosité citée comme propriété générale de la matière> Taction du magnétisme considérée comme preuve de l'existence d'un milieu

La lumière

est* mouvemcnl.

Double hypothèse.

Preuves des vibrations.

de nous a pu observer lorsque les ondes, développées à la surface d une eau tranquille, viennent à se rencontrer; on voit alors dans les parties qui se superposent, que si les mouvements sont de signes différents, Teau reste immobile.

Expérience» Lcs expériences de Grimaldi sont d'une importance capitale ;

tiiffrartion. de plus, cUes pcuveut être repétées avec une très-grande .facilité ; aussi les rappellerons-nous succinctement. 1 ^ On fait pénétrer dans une chambre obscure un rayon de lumière très-délié par un orifice excessivement étroit, percé avec une épingle dans une petite plaque métallique ; on obtient alors un cône lumineux un peu plus diver<?ent qu'il ne le serait si les rayons conservaient rigoureusement leur direction géométrique, et cette augmentation de divergence devient plus sensible lorsqu'on place une seconde plaque percée d'un orifice étroit à une certaine distance de la première, sur le trajet de la lumière ; alors les arêtes du second cône obtenu ne sont point parallèles à celles du premier, mais elles sont encore plus éloignées de Taxe; d'où Ton conclut que les rayons lumineux, en rasant les bords des orifices à petits diamètres se dévient de la ligne droite. 2** Si l'on place un fil Irèsmince dans le cône lumineux sortant d'une étroite ouverture, cl que l'on reçoive l'ombre de ce fil sur un papier blanc placé à une distance convenable, les côtés de l'ombre se trouvent bordés par trois franges colorées dont la largeur décroît à mesure qu'elles s'éloignent des bords, et de plus dans l'intérieur de l'ombre, on voit une ou plusieurs raies lumineuses. L'expérience devient trèsélégante en plaçant dans le cône lumineux une aiguille à coudre, on voit l'image du chas être obscure au centre et lumineuse sur ses contours, la pointe de son côté parait grossie et divisée. S'' Tous les corps opaques placés dans ce cône lumineux projettent une ombre garnie de franges à l'extérieur et éclairée à l'intérieur avec une intensité rapidement décroissante. On voit bien cela (Gg. 13) en interceptant la moitié du cône lumineyx à l'aide d'un écran opaque à bord mince, DC, tandis que l'autre va se projeter sur un

unirersel, la réfraction prismatique et la marche des rayons décomposés par les gouUe» d'eau étudiées avec une exactitude surprenante. Le livre fut publié un grand nombre d'années avant Newton, de telle sorte que ce dernier put en tirer profil pour ses belles découvertes. (Grimaldi, Physico-tnat/iesis de lumine coloribus el iride, Opus posthumum. Bologne, 1665, prop. 1, 2, 45.)

EXPÉRIENCES DE GHIHALDI. leS

écran A, B (qui, sur la figure, est représenté de face en « 6). Donc il se produit une véritable inflexion de la lumière, ou, adoptant l'expression consacrée, une diffraction; en d'autres termes, toutes les fois que les rayons, dans cerlaines conditions, rasent les bords

d'un corps solide, ils sont déviés vers l'intérieur de l'ombre du corps et produisent des franges.

Sur le trajet du cône lumineux des expériences précédentes, 5»'™™° mettons une plaque percée d'un orifice très-fin, et examinons le contour du faisceau transmis, en le recevant sur un papier blanc convenablement éloigné; nous verrons un cercle blanc entouré d'un anneau obscur, puis un autre anneau blanc suivi d'nn troi

sième ^obscur au delà duquel se distingue encore un quatrième cercle Irès-faiblement éclaire ; en outre, le premier anneau blanc est beaucoup plus brillant que lecerclecenlral. Si alors, dans la plaque de métal interposée, nous perçons un second orifice à côté du premier à une distance de 1 à '2 millimètres (fig. 14), les

images des faisceaux transmis étant reçues sur un écran à une dislance telle que les deux cercles extérieurs brillants se superposent partiellement, le segment lenticulaire E commun aux deux cercles CC, BB' est plus sombre, présente un éclat de beaucoup inférieur à celui des parties où les deux cercles sont séparés ; ainsi la lumière du premier segment, ajoutée à celle du second, a produit de l'obscurité*.

Les observations de Grimaldi sur les franges furent accueillies avec faveur par Newton, et il est étonnant que Huyghens n*ait point tiré profit d'expériences aussi favorables à sa théorie des ondulations. Newton, au lieu de rapporter ces déviations lumineuses à un mouvement vibratoire (cependant il admet la possibilité de la chose dans les premières questions de son Optique), en donna une explication fondée sur l'existence de prétendues forces attractives émanées des bords des objets et agissant h distance.

La théorie newtonienn^ se présentait avec tous les dehors de la simplicité, de plus elle était patronnée par un grand nom ; aussi eut-elle tout d'abord de nombreux partisans ; mais, examinée à fond, elle ne se montra pas aussi simple qu'on pouvait le croire à première vue. Les personnes désireuses aujourd'hui de renouveler cette doctrine, ne nous paraissent pas avoir fait cette observation.

Examen Nous croyous douc utilc d'examiner ce système avec un peu de

de rémission, soin. Nous établirons le parallèle entre les deux théories, et nous montrerons que toutes les forces imaginées par Newton, afin d'expliquer les phénomènes, peuvent être remplacées par les conclusions qui dérivent de la théorie du mouvement ondulatoire ; en outre, nous tirerons de cette comparaison des notions qui nous seront d'un grand secours, lorsque nous traiterons des cas ana-

*■ La dislance de l'ouverture du volet ù la première lame peut être d'environ 2 mètres, et cette longueur mesurera encore à peu près rècarlemenl de la plaque et de récran, pour des orifices ayant moins de i millimètre de diamètre et placés à 2 millimètres l'un de l'autre. Il est, du reale, facile de trouver par tâtonnement les distantances convenables. L'expérience que nous citons ehi généralement assez mal décrite dans les traites de physique. Ajoutons qu'aujourd'hui pour produire les phénomènes de difTraction, on fait arriver la lumière non plus par un orifice circulaire d'un trèspetit diamètre, mais par une fenle étroite munie d'une lentille à court foyer. (Vovei figure 13.)