La lumière

Un faisceau de rayons solaires ou de rayons émanés d’une source lumineuse d’une intensité suffisante non-seulement impressionne la rétine en donnant la sensation de la lumière , mais encore produit sur les corps des effets très-divers : il donne lieu à une élévation de température des corps placés sur sa route ; il peut produire des effets de phosphorescence qui ont été étudiés dans la première partie de cet ouvrage; il peut opérer la décomposition de certaines substances ou provoquer leur combinaison; il peut agir enfin sur des substances organiques et sur les végétaux en produisant différentes réactions chimiques ou des effets physiologiques.

D’un autre côté, l’influence des corps peut modifier la direction, la composition et l’intensité des rayons qui les pénètrent. Mais ces effets sont relatifs aux changements que les ondes lumineuses reçoivent dans leur propagation au travers des corps et font partie des questions d’optique qui se trouvent développées dans les traités de physique; on ne saurait donc s’en occuper ici. On ne parlera pas non plus des phénomènes de phosphorescence qui ont été analysés avec détails dans le pre-

mier volume. On avait prétendu que les rayons solaires avaientle pouvoir d’aimanter des aiguilles d’acier; mais il a été reconnu que les actions magnétiques observées tenaient à des causes étrangères à l’influence lumineuse (1). On ne pourrait affirmer que les diverses actions physiques, chimiques et physiologiques citées ci-dessus soient les seules que la lumière puisse produire, mais on peut dire que ce sont les seules qui aient été observées.

Toutes les observations faites jusqu’ici tendent à montrer que ces différents effets sont dus à la transmission de mouvements vibratoires des sources lumineuses aux corps qui en reçoivent l’influence. Il se manifeste tel ou tel de ces effets suivant peut-être le genre de mouvement communiqué aux corps ainsi que selon la longueur d’onde des rayons lumineux et la nature des corps.

On ne connaît pas le genre de mouvement moléculaire qui donne lieu dans les corps au phénomène de chaleur. On ne sait pas non plus si lors de la transmission de6 vibrations aux molécules des corps les vibrations perpendiculaires à la direction des rayons lumineux, et qui produisent la sensation de la lumière, donnent seules des actions calorifiques et chimiques, et si des vibrations dans le sens longitudinal ne pourraient pas être transmises aux corps et engendrer quelques-uns des effets dont il s’agit. Cependant, les effets de polarisation observés dans le rayonnement de la chaleur ainsi qu’avec les matières chimiquement impressionnables , effets qui sont semblables à ceux que les rayons lumineux produisent, font présumer que le même genre de mouvement vibratoire donne lieu à ces différents ordres de phénomènes. Quoi qu’il en soit, les différentes actions que l’on observe dépendent de l’influence d’un même rayonnement qui se trouve modifié suivant la nature des corps impressionnables ainsi que suivant la réfrangibilité et l’intensité des rayons actifs.

Les effets produits les plus généraux sont les effets de chaleur, et il est possible que si tous les rayons étaient suffisamment intenses, quelle que soit leur longueur d’onde, ils donneraient lieu par absorption dans les corps qu’ils frappent à une élévation de température. D’après cette hypothèse, qui est actuellement la plus probable, les rayons lumineux émanés d’une source éclairante ne différeraient des

(1) Voir Becquerel, Traité exp. d’électricité en 7 v., 1. 1, p. 384. J. Herschell, Traité de la lumière, t. 2, p. 87 ; traduct. française par M. Quetelet.

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rayons calorifiques qu’en ce que, indépendamment de l’action générale de chaleur, ils exerceraient sur la rétine une action physiologique, et sur certains corps des effets chimiques dont l’intensité ne serait pas en rapport avec l’intensité calorifique produite et ne dépendrait que de la longueur d’onde des rayons actifs, de la sensibilité de la rétine ou de la nature des réactions chimiques qui peuvent se produire.

Les différents effets que la lumière peut engendrer sont inégalement appréciables par la rétine ou par les appareils destinés à leur étude, ce qui revient à dire que la sensibilité de la rétine et de ces appareils n’est pas la même pour une intensité déterminée d’un faisceau de rayons lumineux. Les thermomètres ou les piles thermo-électriques que l’on peut employer exigent une action d’une certaine énergie pour donner des indications : l’on sait qu’un thermomètre exposé au soleil ne monte guère au delà de 40 à 50°; en admettant qu’on puisse évaluer le yjL de degré thermométrique centigrade, on ne pourrait estimer que

4ôoü ou 5ThmJ de l’action solaire; aussi ne peut-on pas évaluer l’action calorifique de la lune, dont le rayonnement est 800000 fois moins intense que celui du soleil (1). Mais, d’un autre côté, l’on peut apprécier l’action de rayons relativement bien moins intenses au moyen des effets chimiques , des phénomènes de phosphorescence ainsi que des impressions sur la rétine : les photographies de la lune et des planètes indiquent en effet quelle est la sensibilité des réactions chimiques opérées par la lumière ; on a vu également dans le premier volume que des rayons d’une intensité bien moindre que celle des rayons lunaires pouvaient rendre phosphorescents certains corps, et l’on a rapporté (2) les expériences qui indiquent quelle était la faible intensité des rayons que l’œil pouvait apprécier et entre quelles limites d’une étendue vraiment prodigieuse cet organe pouvait être impressionné; pour en donner une idée on peut dire que si l’on représente par l’unité l’intensité lumineuse d’une bougie, la lumière solaire est plus de 50000 fois plus intense, et que les corps très-faiblement phosphorescents dont l’intensité n’est que de tiîôoüôüüïï de première peuvent encore être distingués dans l’obscurité.

La lumière ne peut frapper un corps sans qu’une partie du mouvement ondulatoire ne soit éteint, et cela proportionnellement à l’action

(1) Voir torne 1er, page 5.

(2) Ici., ici , page 290.

produite dans le corps, le mouvement transmis étant employé à modifier ce corps physiquement ou chimiquement; on dit alors qu’il y a extinction ou absorption de lumière. Si l’on n’observait aucune action calorifique, aucun effet physique ou chimique, l’intensité des rayons transmis par un corps, jointe à celle des rayons réfléchis et diffusés, devrait reproduire l’intensité des rayons incidents; mais tel n’est pas le cas ordinaire, car on n’a trouvé jusqu’ici aucun corps absolument transparent pour la chaleur, quelle que soit la longueur d’onde des rayons, et parfois les corps éprouvent des changements chimiques ou donnent lieu à des effets de phosphorescence. Cette conclusion suppose que le mouvement lumineux en se transmettant aux corps ne donne lieu qu’aux phénomènes physiques ou chimiques cités plus haut; car s’il se produisait des mouvements moléculaires ne correspondant à aucun phénomène connu, il pourrait y avoir extinction de lumière sans effet actuellement appréciable. Ces motifs font supposer qu’il est bien difficile de déterminer ce que l’on pourrait nommer l’équivalent mécanique de la lumière à moins de connaître tous les effets qu’un faisceau lumineux pourrait produire sur un corps, ou de s’en tenir à une certaine approximation, si avec certains corps l’un quelconque de ces effets, , l’effet calorifique, par exemple, l’emportait de beaucoup sur les autres.

Lorsque la lumière frappe un corps, la quantité éteinte ou absorbée dépend de la nature et de l’état du corps ainsi que de l’état de sa surface et de son épaisseur. Les expériences démontrent que les corps les plus transparents, solides, liquides ou gazeux, diminuent l’intensité des rayons lumineux (1). Cette absorption peut être très-grande avec les substances colorées et surtout avec les corps noirs; dans ce dernier cas elle est complète sous une épaisseur assez faible, et il n’échappe à l’absorption que la lumière réfléchie et diffusée.

(1) Dans chaque corps l’extinction dépend de l’épaisseur de ce corps. Soit I l’intensité d’un faisceau lumineux incident; soit F l’intensité du faisceau transmis après qu'il a traversé une épaisseur e du corps, en faisant abstraction de la perte par réflexion à la surface; soit encore n le coefficient d’absorption ou la fraction qui représente ce que l’intensité lumineuse est devenue après l’épaisseur i du corps :

après l’épaisseur 1 l’intensité lumineuse I est devenue I, = ni

après l’épaisseur 2 elle est I, = ?tl( = n’I

elc.

et après l’épaisseur c

c’est-à-dire que l’on a I = hie

le = 7iel

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En général, l’absorption est élective, c'est-à-dire qu’elle n’a pas lieu indifféremment et avec la même intensité pour tous les rayons quelle que soit leur longueur d’onde. L’absorption quelquefois a lieu pour certains rayons et ne se produit pas pour des rayons de plusgrande ou de moindre réfrangibilité, et alors les corps placés sur le trajet d’un faisceau lumineux, avant ou après sa réfraction par un prisme, donnent lieu à un spectre discontinu présentant des raies noires ou des bandes suivant la la largeur des espaces qui manquent dans l’image prismatique; mais souvent aussi cette absorption se produit en totalité au delà ou en deçà d’une certaine réfrangibilité, et dans ce cas des parties entières du spectre peuvent disparaître, soit les parties les plus réfrangibles, soit celles les moins réfrangibles, comme on en aura des exemples dans les livres suivants.

L’on a vu dans le premier volume, pages 1G2 et suivantes, quels sont les effets remarquables produits à des températures plus ou moins hautes parles vapeurs agissant comme écrans sur les rayons lumineux, et comment l’absorption qui se produit alors donne lieu au phénomène des raies noires du spectre solaire; les effets curieux que présente la vapeur d’eau et dont il a été question tome Ier, page 134, montrent que les gaz permanents donnent les mêrqes effets que les vapeurs à des températures élevées. Bien que cette absorption, en éliminant une certaine quantité de rayons, doive rendre colorées ces matières sous une certaine épaisseur, cependant cette coloration n’est souvent pas appréciable. Quand les gaz sont fortement colorés, ce phénomène devient trèstranché; ainsi la vapeur nitreuse et la vapeur dàode donnent des raies nombreuses, et ces raies, par leur largeur, peuvent devenir alors de véritables bandes noires. Quelquefois même les gaz absorbent des parties entières du spectre et ne présentent pas de raies ou bandes définies; tel est le cas du chlore, qui absorbe complètement la partie du spectre plus réfrangible que la raie F, c’est-à-dire le bleu et le violet prismatique.

Les liquides transparents donnent également lieu à des phénomènes

semblables; mais cette absorption, quand elle n’est pas complète pour certaines parties du spectre, donne plutôt des bandes que des raies noires; parmi les dissolutions qui présentent ces effets d’une manière remarquable on doit citer les dissolutions des sels d’erbium et de dydymc.

D’après MM. Bahr et Bunsen (1), les dissolutions des sels d’erbium,

(I) Ann. de chimie de physique, 4e série, 1.9, p. 484.,

interposées sur le trajet d’un faisceau de rayons lumineux avant sa ré- Iraction dans le prisme d’un spectroscope, présentent huit raies ou plutôt huit bandes noires, deux dans le rouge vers B et C, quatre dans le vert près de E et deux dans le bleu entre F et G. Ce qu’il y a de particulier, comme on l’a déjà vu tome Ier, page i G 4 , c’est que les positions de ces bandes coïncident exactement avec celles des huit bandes lumineuses que donne l’erbine incandescente placée dans la flamme non éclairante d’un bec de gaz. Ainsi les composés de l’erbium offrent un exemple remarquable d’une substance qui porte dans ses combinaisons le môme pouvoir d’absorption sur les rayons lumineux que celui dont elle est douée elle-même, mais à des températures différentes; le renversement des raies brillantes en raies obscures a donc lieu, non-seulement à égalité de température, mais encore entre différents points de l’échelle thermométrique, ce qui montre que le pouvoir d’absorption des sels d’erbium sur certains groupes de rayons lumineux se maintient entre des limites calorifiques différentes.

Les dissolutions des sels de dydyme placées dans les mêmes conditions donnent des effets d’absorption analogues. Pour faire aisément l’expérience, on prend une dissolution assez concentrée de julfale de dydyme renfermée dans un écran en verre à faces parallèles que l’on place sur la route d’un faisceau lumineux émané d’un bec de gaz, avant sa réfraction dans un spectroscope. On trouve alors que l’image du spectre est traversée par plusieurs raies ou bandes noires : on distingue plusieurs raies fines entre les raies A etD Qu spectre solaire, dont l’une située près de B est assez forte. Près de D il se trouve une bande remarquable par sa largeur et par la netteté avec laquelle elle termine les parties voisines de l’image prismatique. Dans le vert, entre E et F, il y a plusieurs bandes dont quatre sont bien distinctes et entre F et G, dans le bleu, on voit quatre bandes inégales de largeur. Il faut remarquer en outre, que l’image du spectre ainsi observée, ne comprend pas une seule ligne se trouvant aux mêmes places que celles des lignes des sels d’erbium.

Lorsque les substances placées ainsi sur la route des rayons lumineux avant leur réfraction par un prisme offrent deux ou plusieurs maxima d’intensité, l’absorption inégale des rayons de diverse réfrangibilité suivant l’épaisseur de l’écran est la cause des changements de teinte observés quand on transmet directement la lumière blanche au travers d’une masse plus ou moins épaisse de matière. Telle est

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l’explication du dichroïsme offert par une dissolution de chlorure de chrome qui est verte par transmission sous une petite épaisseur, et rouge sous une plus grande épaisseur ; la dissolution de tournesol dans les mêmes conditions passe du hleu au rouge. D’autres corps peuvent présenter également des changements de nuances, quand ils sont vus par transmission sous des épaisseurs variables, et ils ne paraissent pas de même couleur par transmission ou par réflexion.

Les corps solides transparents donnent lieu à des effets du même genre, mais dans les images prismatiques les bandes d’absorption sont moins nettement terminées qu’avec les gaz ou les liquides dont on vient de parler. On verra dans les livres suivants que les corps solides transparents et incolores peuvent absorber plus ou moins les parties infrarouges ou ultra-violettes du spectre lumineux; mais quand ils sont colorés, leur coloration indique leur grande puissance absorbante pour certains groupes de rayons lumiueux. On peut comme exemple citer les effets produits par le verre bleu coloré par le cobalt : quand on place sur le trajet des rayons lumineux, avant ou après leur réfraction, une lame de ce verre mais dont la couleur est un peu claire, on voit une image prismatique formée de trois parties lumineuses; la première rouge, la deuxième jaune verdâtre, la troisième bleue et violette, et il y a deux larges bandes obscures qui traversent l’image prismatique et dont les bords se fondent insensiblement avec les parties lumineuses voisines. Si la lame de verre bleue est plus foncée, la partie lumineuse jaune verdâtre diminue d’intensité et finit par disparaître quand la coloration du verre est suffisante, et il ne reste que deux parties lumineuses dans le spectre, l’une rouge, l’autre bleue et violette. Les verres bleus colorés par le cuivre ne se comportent pas de même; ils absorbent les rayons rouges extrêmes.

Les matières colorées en rouge ne laissent passer généralement que la partie la moins réfrangible du spectre, tandis que celles qui sont colorées en violet ou en bleu absorbent ces mêmes rayons et laissent passer la partie la plus réfrangible du rayonnement lumineux.

Les verres très-foncés et presque noirs sont de deux sortes; les uns ne laissent passer que des rayons rouges ou du moins font paraître rouge le disque du soleil quand on regarde directement cet astre au travers de ces écrans; les autres ne laissent passer que des rayons verts.

Quand le pouvoir absorbant d’un corps pour la lumière est très-grand, la quantité de rayons transmis diminue rapidement à mesure que l’é-

paisseur augmente, et l’on arrive promptement à l’opacité complète. Telle est l’explication des effets produits par les corps opaques, car chacun d’eux, pris sous une très-petite épaisseur, se comporte comme un corps transparent. On peut citer comme exemples les effets produits par les métaux : une lame métallique de ^ ou de { de millimètre, quelle que soit sa nature, intercepte complètement les rayons solaires directs, mais en diminuant son épaisseur, quand celle-ci se trouve réduite à une fraction de millième de millimètre, alors la transmission de la lumière peut avoir lieu. Bien plus ,on observe des effets de coloration du même genre qu’en agissant avec les solides et les liquides transparents, ce qui montre que chaque métal exerce une action différente sur les divers rayons lumineux; ainsi l’or battu en feuilles très-minces, déposé sur une lame de verre afin de pouvoir être observé, est vert par transmission, tout en conservant sa couleur jaune par réflexion, tandis que l’argent, quoique plus absorbant que l’or, en couche suffisamment mince et dans les mêmes conditions paraît bleu (1).

Ces effets de coloration des lames métalliques très-minces dépendent de l’état physique dans lequel se trouvent les métaux : Faraday a reconnu (2) qu’une feuille d’or battu suffisamment mince n’est verte par transparence que parce qu’elle est écrouie; si cette lame est placée sur du verre afin de pouvoir être recuite, et qu’elle soit portée à la température rouge, après cette action, elle paraît d’une teinte rouge ou violet rouge plus ou moins pâle, suivant son épaisseur, absolument comme le verre coloré en rouge par l’or. En comprimant de nouveau la feuille d’or, elle redevient verte par transmission. Dans chaque cas , elle ne cesse jamais d’être jaune par réflexion.

(1) M. de la Provostaye et Desains ont observé que si les rayons caloriliques incidents sur une surface enduite de noir de fumée ont l’incidence rasante, les rayons diffusés transmis ont le même plan de polarisation que les rayons incidents, tandis qu’avec une lame d’or dans les mômes conditions les rayons émergents ont leur plan de polarisation perpendiculaire au plan d’incidence, comme lors de la transmission par réfraction (Ann. de chim. et de physique , 3e série, t. 34, p. 22G).

M. Knoblauch en opérant avec la chaleur rayonnante a montré que la transmission au traversées lames métalliques se faisait dans des conditions analogues à celle quia lieu au travers des écrans diathermanes (Ann. de Poyg ., t. 101, p. 161. Ann. de chimie oL de phys ., 3e série, t. 51, p. 503, 1857).

Voir aussi par la transmission de la lumière au travers de l’argent, Comptes rendus de l' Académie des sciences, t. G 3, septembre 18GG.

(2) Transact. philosopha t. 147, p. 145, 1857. — Ann. de chimie et de physique, 3e série t. 5.3, p. 60.

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Faraday a observé encore que les autres métaux présentent des effets analogues, quoiqu’à des degrés différents : l’argent donne une teinte brune quand’ le métal est recuit, et une couleur bleue quand la couche métallique est comprimée; le cuivre est rouge par réllexion et vert par transmission , quel que soit son degré de recuit ou d’écrouissage. Les autres métaux donnent des effets qui se rapprochent soit de ceux de l’or et de l’argent, soit de ceux du cuivre, c’est-à-dire que pour quelques-uns l’écrouissage change les conditions de transmission de la lumière, tandis que pour d’autres il ne les modifie pas.

Il résulte des mêmes observations que l’or en suspension dans les liquides les colore en rouge ou en violet, suivant les circonstances, et que la lumière transmise se comporte comme ayant traversé un écran transparent; le passage de la lumière a donc lieu au travers des particules métalliques.

On a supposé que les corps incolores ou colorés étaient diaphanes et que la lumière qui n’était pas absorbée les traversait librement; mais il n’y a pas de corps absolument transparent et leurs particules projettent de la lumière diffuse dans tous les sens, soit en avant du côté d’où vient la lumière, soit au delà, c’est-à-dire par transmission. Ainsi une lame de verre ou une couche d’eau placées sur le trajet d’un faisceau lumineux que l’on introduit dans une chambre noire , et vues de côté, donnent une certaine diffusion tout autour des points frappés par les rayons directs. Ces rayons diffusés peuvent provenir, dans quelques cas, des effets de phosphorescence dont on a déjà parlé dans le premier volume (1); mais dans la plupart des circonstances ils sont dus à une réflexion de la lumière sur les particules du milieu éclairé.

Quand les matières sont hétérogènes , cette diffusion augmente beaucoup, et les corps ne sont plus que translucides ou troubles sous une petite épaisseur, et quand leur épaisseur devient plus grande, de même que les métaux ils sont complètement opaques. Telles sont les matières organiques comme l’ivoire, le bois, le papier, etc.

On a fort peu étudié les phénomènes de diffusion des rayons lumineux, si ce n’est pour reconnaître la direction du plan de polarisation suivant l’inclinaison des rayons incidents sur un écran translucide comme le papier, le carton, l’ivoire, un métal dépoli, ou bien selon la position des rayons diffusçs. Les observations faites avec les rayons

(1) Voir tome 1er, page 310.

calorifiques ont montré à Melloni (1) que les corps placés dans les mêmes conditions diffusent inégalement les rayons différemment rétrangibles. Ce physicien a reconnu qu’en général les corps blancs diffusent fortement les rayons très-réfrangibles et faiblement les rayons peu réfrangibles émanant de sources à basses températures. Ce résultat explique pourquoi les rayons les moins réfrangibles sont transmis avec plus d’intensité par certains corps translucides blancs, et pour quel motif quand leur épaisseur augmente ces matières paraissent jaunâtres ou rougeâtres avant de devenir opaques; tels sont la magnésie maintenue en suspension dans l’eau, le lait, etc. La diffusion qui est trèsforte pour les rayons très-réfrangibles fait paraître ces corps blancs et même bleuâtres par réflexion, et jaunâtres par transmission. En effet, la lumière transmise comprènd celle qui échappe à la diffusion par réflexion ainsi qu’à l’absorption ; plus cette diffusion est grande , plus la partie transmise est faible à égalité d’absorption , et vice-versa; en outre, la couleur des rayons diffusés est complémentaire de celle des rayons transmis.

Il est facile de voir que selon la proportion relative de lumière diffusée ou transmise, un même corps peut devenir plus ou moins translucide; ainsi, en introduisant dans une matière hétérogène trouble ou peu translucide une substance dont l’indicé de réfraction se rapproche plus de l’indice de la matière que celui de l’air, la proportion de la lumière diffusée est moindre et la quantité de lumière transmise est plus grande, à égalité d’épaisseur. Tel est l’effet qui se produit quand on mouille du papier ou mieux qu’on l’imbibe d’huile ou de vernis; la nuance du corps ne change pas s’il n’est pas sensiblement coloré.

Si le corps est en poudre, il en est de même, mais la nuance de la poudre peut changer s’il s’agit d’un corps coloré. En effet, de la poudre de verre coloré ou d’une substance transparente sous une faible épaisseur, quand elle est sèche, tend à paraître plus blanche si la poussière est fine; car la lumière diffusée à la surface des particules est blanche si le pouvoir de diffusion est le même pour tous les rayons lumineux, et il n’y a que celle qui pénètre à une certaine profondeur qui se nuance de la couleur du corps. Dans le cas ou cette poussière est humectée d’eau ou d’huile, alors la quantité de lumière diffusée est moindre et il arrive plus de lumière d’une certaine profondeur; la poudre devient donc plus

(1) Ann. de chim. et de physique, 2e série, t. 75, p. 337, (1840).

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sombre, caria partie lumineuse absorbée augmente , et en même temps la nuance change si le corps est coloré. On peut citer à l’appui de cette explication ce fait que de la poussière de verre coloré paraît plus blanche quand elle est plus fine et devient plus sombre quand on la mouille ; en outre, dans ce dernier cas sa couleur se rapproche d’autant plus de celle du verre que les fragments sont plus gros. S’il s’agit de corps très-absorbants placés dans les mêmes conditions, comme le minium, les précipités métalliques, etc..., les différences sont moins grandes (1).

La translucidité du bois donne lieu à un effet curieux : des planches de sapin de i à 2 millim. d’épaisseur, vues par transmission au moyen d’une forte lampe ou d’un faisceau de rayons solaires, paraissent d’une nuance jaune orangé. Si la planche renferme des nœuds, dont la direction des parties ligneuses, comme on le sait, est perpendiculaire au plan de la planche, et si les nœuds sont imprégnés de sève résineuse , ils paraissent beaucoup plus translucides que le reste de la planche et prennent par transmission une teinte orangée plus vive et plus intense. Dans ces conditions une planche de sapin épaisse de 1 à 2 centimètres est sensiblement opaque, et n’est translucide qu’aux endroits où se trouvent les nœuds; là elle donne par transmission une belle couleur orangée. Si les nœuds ont perdu leur sève ou leur résine, ils ne diffèrent pas sensiblement du reste de la planche.

Le noir de fumée, d’après Melloni (2) , diffuse également les rayons de toute réfrangibilité quoique très-faiblement. Il a encore observé que cette matière placée en couche très-mince sur la surface d’un écran en sel gemme, arrête les rayons les plus réfrangibles, mais laisse passer la partie la moins réfrangible de l’image prismatique, en sorte que la lame de sel enfumé est presque aussi transparente pour les rayons provenant des sources calorifiques obscures, c’est-à-dire pour les rayons infra-rouges, que lorsqu’elle est blanche et limpide.

Les divers principes énoncés plus haut rendent compte des faits relatifs à la couleur des corps et à leur transparence, et cela indépendemment de toute théorie. Newton (3) a proposé une explication des couleurs par le phénomène des lames minces, laquelle suppose que les particules des corps translucides ou opaques sont assez transpa-

(1) Helmholtz, Optique physiologique; Paris, 1 807, page 3G3.

(2) Comptes rendus de l’Acad. des sciences, t. 9, p. 315 (1839).

(3) Newton, Traité d’optique , livre 2, 3R partie.

rentes pour que la lumière qui les frappe éprouve des réflexions tant a son entrée qu’à sa sortie. D’après cette hypothèse, et suivant la théorie des ondulations on expliquerait de la manière suivante, par un effet d’interférence, les couleurs des milieux translucides en supposant que toutes les particules aient les mêmes dimensions (1) : si dans un milieu homogène se trouve un corps d’une épaisseur infiniment petite dans lequel la lumière pénètre et si les rayons se réfléchissent à l’entrée et à la sortie, la différence de chemin parcouru est nulle, mais, par le fait de la différence de réflexion, les deux rayons sont en retard l’un sur l’autre d’une demie ondulation; les deux rayons alors se détruisent, et l’on peut dire qu’il n’y a pas de réflexion et que la totalité de la lumière est transmise. Lorsque le corps a une épaisseur sensible, alors la différence de roule est plus grande, la destruction du faisceau moins complète, et l’épaisseur augmentant, il arrive un moment où la différence des distances parcourues par la lumière estime demi-longueur d’onde, et où le retard des deux rayons, par le fait de la réflexion dans deux plans à angle droit, est une longueur d’onde complète; on a alors le maximum de clarté par réflexion. On voit que les rayons lumineux dont la longueur d’onde est la plus courte, c’est-à- dire les rayons violets et bleus, seront réfléchis les premiers en plus grande abondance et par conséquent manqueront les premiers pour la transmission; la teinte par transmission du milieu translucide devra donc paraître celle des rayons de plus grande longueur d’onde, c’est-à-dire jaunâtre on rougeâtre.

Cette hypothèse ne saurait expliquer seule les effets de coloration observés, car l'absorption de la lumière par les corps dépend de la nature de ceux-ci, et, comme on l’a vu précédemment, chacun d’eux absorbe des parties différentes du spectre solaire ; la coloration des milieux translucides ou troubles ne tient donc pas seulement à un phénomène d’interférence. En général, les effets ont lieu dans le sens qui vient d’être indiqué, c’est-à-dire que ce sont les rayons les moins réirangibles qui sont les moins absorbables; mais la teinte plus ou moins jaune ou rouge par transmission de la matière translucide dépend de la couleur de celle-ci. On a vu, en effet, que le papier conservait sensiblement la teinte blanche quand son opacité augmentait; l’ivoire paraît être à peu près dans les mêmes conditions; le lait, la magnésie en suspension dans l’eau donnent à la lumière diffusée par réflexion une

• (1) E. lînicke, Ann. de Poggendorf, t. 88, p. G3 ( 1 852).

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teinte bleuâtre et à la lumière transmise une teinte jaunâtre; le bois de sapin, comme on l’a vu plus haut, est orangé. On suppose bien entendu que la diffusion a lieu sans produire de phosphorescence et sans transformation de mouvement vibratoire; autrement, les effets de coloration se compliquent des phénomènes qui ont été étudiés dans la première partie, tome D'r, page 316 et suivantes. Quant aux couleurs naturelles des corps, tels que les précipités métalliques ainsi que les couleurs végétales, elles sont dues à la réflexion ou à la transmission des rayons qui ne sont pas absorbés par ces corps.

Les masses gazeuses donnent lieu à des effets de diffusion analogues aux précédents, et l’atmosphère qui enveloppe la terre et la sépare des espaces planétaires, interposée entre les astres lumineux et un observateur, forme comme un voile qui réfléchit en tous sens la lumière en donnant lieu à un grand nombre de phénomènes optiques remarquables. C’est par suite de la diffusion de la lumière sur les molécules atmosphériques que les diverses régions du globe ne sont pas plongées tout à coup dans les ténèbres lorsque le soleil quitte l’horizon; de sorte que l’air qui s’oppose à ce que la terre, après le coucher du soleil, soit exposée à un refroidissement considérable pendant la nuit, en réfléchissant les rayons lumineux dans tous les sens, rend visibles les objets qui ne sont pas directement éclairés par cet astre.

La teinte bleue du ciel provient de la réflexion des rayons lumineux sur les particules d’air; elle indique un pouvoir diffusif plus grand de ces particules pour les rayons bleus. Cette couleur est du reste modifiée par la présence des vapeurs, des nuages, et des corps étrangers qui sont en suspension dans l’air. Il résulte de ce fait, et de ce qui a été dit précédemment, que les rayons les plus réfrangibles doivent être éteints de préférence quand la lumière blanche traverse une certaine épaisseur de l’atmosphère ; ainsi, dans ce cas, les rayons jaunes et rouges doivent subir une moindre diminution d’intensité (I). C’est de cette manière que l’on explique les couleurs des astres près de l’horizon, ainsi que les teintes de l’aurore et du crépuscule. D’après les mêmes motifs il est permis de supposer que parmi les rayons émanés du soleil, il y a des rayons ultra-violets qui sont absorbés par l’atmosphère et qui n’arrivent pas jusqu’à nous.

Ces détails suffisent pour montrer que les phénomènes d’absorption

(1) L. Jieynaud, Mémoire sur le balisage et l'éclairage des cotes de France, 1804.

ou d’extinction de lumière qui ont déjà conduit à des découvertes importantes, comme on l’a vu dans le premier volume, peuvent donner des indications précieuses sur la nature et sur l’état physique des corps ainsi que sur le mode d’action de l’agent lumineux.

En terminant ce rapide exposé et avant de parler des elfets physiques, chimiques et physiologiques produits par la lumière, ondoitne pas perdre de vue qu’à l’époque actuelle, où l’action calorifique centrale n’inter- • vient plus dans les phénomènes de la vie sur la terre , et où les variations des saisons sont dues à l’influence solaire (1), le principe de l’équivalence des forces physiques conduit à cette conséquence que toute source de force vient du soleil. C’est par l’action calorifique et chimique de ses rayons que la vie organique peut avoir lieu et que le carbone est accumulé dans les végétaux, lequel étant brûlé dans nos foyers devient notre principale source de chaleur. Ainsi l’action des rayons solaires s’emmagasine pour ainsi dire et ne se traduit au dehors que lors de la transformation des produits que son influence a fait naître.

(l)Voir Becquerel et Ed. Becquerel, Traité de physique terrestre et de météorologie, page 38 et suivantes (1847).