ARC-EN-CIEL

culier, les rayons émergeaient de la goutte à peu près parallèles entre eux. Ils étaient, par là même, aptes à garder leur intensité à travers une longue distance atmosphérique. Sous tout autre angle, les rayons quittaient la goutte divergents, et, en raison de cette divergence, ils arrivaient à l’œil si affaiblis, qu ils étaient pratiquement perdus pour lui. L’angle de parallélisme dont il est ici question était précisément l’angle de 41 degrés que l’observation nous montre invariablement associé avec l’arc-en-ciel.

Et ici nous devons consacrer quelques instants à une question qui a été souvent le sujet de discussions publiques, à savoir si l’arc-en-ciel qui s’étend sur une nappe d’eau tranquille est jamais vu réfléchi dans l’eau. Supposons que vous coupiez dans du carton une bande circulaire de la largeur apparente de l’arc-en-ciel, et que vous la peigniez des couleurs de l’arc-en-ciel, une semblable bande étendue sur une eau tranquille devra, si elle n’est pas trop distante, être vue indubitablement réfléchie dans l’eau. Les rayons colorés d’une semblable bande seront émis dans toutes les directions} ceux qui frapperont l’eau sous l’angle convenable seront réfléchis à l’œil, et lui apporteront l’image de la bande } mais les rayons efficaces dans l’arc-enciel seront émis seulement dans la direction déterminée par 4i degrés; les rayons, par conséquent, qui sont envoyés par les gouttes à la surface de l’eau, ne porteront pas avec eux la condition nécessaire au parallélisme, et par suite, quoique le nuage sur lequel se peint l’arc-en-ciel puisse être réfléchi par l’eau, nous 11’ aurons pas de réflexion de l’arc lui-même.

L’arc-en-ciel a introduit un phénomène nouveau, le phénomène de la couleur, et nous arrivons ainsi à l’un de ces points de l’histoire des sciences où les travaux des

grands hommes s’entre-mèlenttant, qu’il devient très-difficile d’assigner à chaque travailleur sa part précise d’honneur. Descartes avait touché le seuil de la découverte de la décomposition de la lumière, mais l’énoncé formel de sa vraie loi était réservé à Newton. Il débuta ainsi dans son travail. Dans le volet fermé d’une croisée il perça un orifice, et laissa un mince filet de lumière passer par cet orifice. Le faisceau dessinait une image blanche et ronde du Soleil sur le mur opposé de la chambre. Sur le chemin de ce faisceau, Newton plaça un prisme, dans l’espérance de voir le rayon réfracté, mais aussi dans l’espoir de voir l’image du Soleil ronde encore après la réflexion. A son grand étonnement, le Soleil dessina une image dont la longueur était égale à cinq fois la largeur. En outre, elle n’était plus blanche, mais divisée en bandes de diverses couleurs. Newton vit immédiatement que la lumière du Soleil était composée et non simple. Son image allongée lui révéla le fait que quelques-uns des constituants de la lumière sont plus déviés par le prisme que les autres, et il en conclut que, par conséquent, la lumière blanche du Soleil est un mélange de lumières de couleurs différentes et de degrés différents de réfrangibilité.

Répétons cette célèbre expérience : vous voyez maintenant dessiné sur l’écran un disque lumineux qui sera pour nous l’image du Soleil de Newton. En faisant passer le faisceau venu de L ( fig . 7), et qui produit le disque, d’abord à travers une lentille, qui nous donne une image nette de l’ouverture, puis à travers un prisme P, nous obtenons l’image colorée de Newton, avec ses extrémités rouges et yiolettes, image qu’il appela un spectre. Newton divisa le spectre en sept parties, rouge, orangé, jaune, vert, bleu, indigo, violet, qu’on appelle communément les sept cou-

leurs primitives ou principales du spectre. La séparation de la lumière blanche en ses couleurs constituantes est ce qu’on appelle la dispersion.

Ce fut la première analyse de la lumière solaire par Newton ; mais l’esprit scientifique est avide de vérifications, et il ne les néglige pas quand elles sont possibles. Newton compléta sa preuve par la synthèse de cette manière : le spectre qui est sous vos jeux est formé par un prisme de verre; faisons passer le rayon décomposé à travers un second prisme, mais renversé ou placé de telle sorte que les couleurs, une seconde fois réfractées, soient réunies de nouveau : le disque lumineux parfaitement blanc est restauré.

Dans ce cas, la réfraction et la dispersion sont abolies à la fois. En est-il toujours de même ? Pouvons-nous avoir l’üne sans l’autre P La conclusion de Newton fut qu’on ne le pouvait pas. En cela il se trompait, et cette erreur, qu’il a soutenue jusqu’à la fin de sa vie, retarda le progrès des découvertes optiques. Dollond prouva plus tard qu’en prenant deux verres de nature différente on pouvait éteindre

les couleurs, tout en laissant un résidu de réfraction, et il utilisa ce résidu de réfraction dans la construction de lentilles achromatiques, ou lentilles ne donnant point de couleurs, que Newton avait pensées être impossibles. En plaçant un prisme d’eau, eau contenue dans un vase en forme de coin avec des parois en verre B {fi g- 8), en opposition avec un prisme en flint-glass, placé à la droite de B, nous pouvons reproduire ce fait sous vos yeux.

Nous avons en premier lieu sur l’écran la position, indiquée par une ligne ponctuée, du faisceau non réfracté } nous produisons ensuite le spectre étroit de l’eau W ^ enfin, en introduisant un prisme en flint-glass, nous réfractons le rayon de nouveau, jusqu’à ce que toute couleur disparaisse en A. L’image de la fente est maintenant blanche, et vous voyez que, quoique la dispersion soit détruite, il reste une quantité sensible de réfraction.

C’est ici le lieu d’éclaircir un autre point relatif aux moyens instrumentaux employés dans ces leçons. Les corps diffèrent considérablement entre eux, quant à leur pouvoir

SYNTHÈSE DE LA. LUMIÈRE. ACHROMATISME DE L’ŒIL. 3l

de réfraction et de dispersion. Notez la position du spectre de l’eau sur l’écran : sans altérer en aucune façon la forme du vase prismatique, substituons simplement à l’eau le bisulfure de carbone transparent, et vous remarquerez combien plus haut le rayon est projeté, combien plus riche est le déploiement des couleurs. Pour augmenter les dimensions de notre spectre, nous avons employé cette fois une fente L, au lieu d’une ouverture circulaire (i).

La synthèse de la lumière blanche peut être effectuée de trois manières, qui sont maintenant dignes d’attention : ici d’abord nous avons un spectre très-riche, produit par la décomposition du faisceau venu de L {fig. 9). Une des faces du prisme P est protégée par un diaphragme que l’on ne voit pas dans la figure, et qui est percé d’une fente longitudinale par laquelle le faisceau entre dans l’intérieur du prisme. Il émerge décomposé par l’autre face. Je fais passer les coiffeurs à travers une lentille cylindrique C, qui les serre assez les unes contre les autres pour produire sur l’écran une image rectangulaire nettement définie de la

(1) La faible dispersion de l’eau masque, comme Helmholtz l’a fait remarquer, le défaut d’achromatisme de l’œil. A nu, je puis voir nettement défini un disque bleu situé à distance, mais non un disque rouge. Je puis aussi voir nettement définis à son extrémité bleue les bords limites, inférieur et supérieur, d’un spectre réfracté horizontalement; mais nous les voyons mal définis à l’extrémité rouge.

Je projette un disque lumineux sur un écran, et je couvre l’une des moitiés de l’ouverture avec un verre rouge, l’autre avec un verre vert. La différence entre les dimensions des deux est pour mon œil, et pour l’œil de beaucoup d’autres, extraordinaire. Pour plusieurs personnes même, les dimensions apparentes des deux demi-cercles sont inverses. Si, avec une lorgnette, je corrige la dispersion de la lumière rouge sur la rétine, alors le bleu cesse de donner une image nettement définie. Ainsi examiné, le défaut d’achromatisme de l’œil apparaît réellement très-grand.

fente longitudinale (cette image sur la figure est droit en face de la fente). Les couleurs se sont superposées de nouveau et vous voyez un blanc pur. Entre le prisme et la lentille cylindrique on peut voir les couleurs dessinant elles-mêmes leurs traces sur la poussière de la salle. Quand on supprime à l’aide d’une carte les bandes moins réfrangibles, le rectangle se montre bleu. A l’aide d’un prisme de verre

Fig- 9-

très-mince W, on peut faire dévier une portion des couleurs, et laisser les autres portions. On voit maintenant sur l’écran deux rectangles colorés produits de cette manière : ils sont teints de couleurs complémentaires, couleurs qui, par leur fusion, produisent du blanc. Remarquons que, par une manipulation judicieuse, une de ces couleurs peut être rendue jaune et l’autre bleue. Je retire le prisme, le jaune et le bleu se mêlent immédiatement, et nous avons du blanc pour résultat de leur union. Et voici qu’en passant nous faisons justice d’une fausseté d’abord signalée par Helmholtz, que le mélange des lumières bleue et jaune produit du vert .

Rétablissant l’ouverture circulaire, nous obtenons une fois de plus un spectre semblable à celui de Newton. Au moyen d’une lentille, nous rassemblons toutes ces couleurs et nous leur faisons former non une image de l’ouverture, mais une image des pointes de charbon elles-mêmes.

Enfin, en vertu de la persistance des impressions sur la rétine, au moyen d’un disque en rotation, sur lequel sont appliquées dans des secteurs séparés les couleurs du spectre, nous les superposons de nouveau pour l’oeil, et nous produisons encore l’impression de la blancheur.

Après avoir démêlé les constituants enchevêtrés de la lumière blanche, nous avons maintenant à rechercher quel rôle la constitution ainsi révélée permet à cet agent de jouer dans la nature ? Nous lui devons les phénomènes des couleurs, mais nous ne les lui devons pas à lui seul 5 car il doit exister, en outre, une certaine relation entre les dernières particules des corps matériels et la lumière blanche, pour qu’ils soient capables d’extraire de celle-ci le luxe de la couleur. La fonction des corps naturels est ici élective et non pas créatrice. Il n’est aucune couleur engendrée par un corps naturel quelconque. Les corps naturels reçoivent, avec la lumière blanche qui les inonde, la somme totale de toutes les couleurs possibles, et leur action se borne au filtrage de ce total, à l’appropriation, du sein de ce total, des couleurs qui réellement leur appartiennent, et au rejet de celles qui 11e sont pas à eux. Je fixerai ce point important dans vos esprits, si je vous dis que c’est la portion de la lumière blanche qu’ils rejettent , et non celle qui leur appartient qui donne aux corps leur couleur.

Qu’il nous soit permis de commencer ici nos recherches expérimentales par une question. Quelle est la signification du noir ? Faites tomber sur un ruban noir les cou-

leurs successives du spectre : il les éteint toutes. Le propre du noir est d’être le résultat de l’absorption de toutes les couleurs constituantes de la lumière solaire. Faites tomber sur un ruban rouge les couleurs du spectre. Dans la lumière rouge , le ruban est d’un rouge vif. Pourquoi ? Parce que la lumière qui entre dans le ruban n’est pas éteinte ou absorbée, mais en grande partie renvoyée à l’œil. Placez le même ruban dans le vert du spectre : il est noir comme du jais ; il absorbe la lumière verte, et fait de la portion sur laquelle il tombe un espace d’un noir intense. Recevez sur un ruban vert le vert du spectre : il brillera vivement de sa propre couleur; placez-le dans le rouge : iJ est noir comme du jais. Cette fois, il absorbe toute la lumière qui tombe sur lui, et n’offre à l’oeil que de l’obscurité.

Ainsi, lorsqu’on emploie de la lumière blanche, le rouge la crible en éteignant le vert, et le vert la crible en éteignant le rouge, et tous deux montrent la couleur restante ou résidu. Le procédé par lequel les corps naturels acquièrent leur couleur est, par conséquent, un procédé négatif. Les couleurs sont produites par soustraction, non par addition. Ce verre rouge est rouge parce qu’il détruit tous les rayons plus réfrangibles du spectre. Ce liquide bleu est bleu parce qu’il détruit les rayons moins réfrangibles. L’ensemble du verre et du liquide est opaque parce que la lumière transmise par l’un est éteinte par l’autre. De cette manière, par l’union de deux substances transparentes, nous obtenons une combinaison aussi noire que du goudron pour la lumière solaire. Cet autre liquide, enfin, est violet parce qu’il détruit le vert et le jaune, et ne laisse passer en toute liberté que les couleurs extrêmes du spectre. En mélangeant le bleu et le rouge, nous produisons un violet splendide.